Preparación de andamios de PLA/ BIOGLASS® 45s5 obtenidos por el método modificado de separación de fases inducido térmicamente para aplicaciones en ingeniería de tejido óseo

Abstract

In the present study three-dimensional highly porous PLA/Bioglass 45S5 structures have been developed to be used in bone tissue engineering. The bioactive Bioglass 45S5 particles were sintetized by traditional melt-quench method, totally amorphous particles with a mean particle size of 9.7 ± 2.8 μm. The synthesis of the scaffolds was carried out by the nonsolvent thermally-induced phase separation also known as modified TIPS technique. Polymeric solutions with various initial concentrations of polylactic acid (PLA) (13, 18 and 23, wt%) and Bioglass® 45S5 (5 and 10, wt%) were prepared in dichloromethane with addition of hexane as a non-solvent, subsequently phase separation was carried our by lowering the system temperature to -20 ° C. Phase separation resulted in highly porous (> 83%) semicrystalline structures with meso and macropores (up to 120 μm for the 13% PLA system) observed by scanning electron microscopy (SEM). Compression tests were performed to determine the elastic modulus and maximum compressive stress, the largest compressive stress was recorded for the 23% PLA scaffold with a value of 24.17 MPa. Finally, in vitro studies were performed on simulated body fluid (SBF) to evaluate the degradation and bioactivity of the scaffolds based on the content of Bioglass. The change in pH of the incubation medium, as well as the weight loss and water absorption capacity of scaffolds at 3, 7, 14 and 28 days of incubation were monitored. Compression tests were performed after 28 days of incubation in SBF to evaluate the change in resistance.

En el presente proyecto se han desarrollado estructuras tridimensionales altamente porosas de PLA/Bioglass 45S5 para su uso en ingeniería de tejido óseo. Las partículas bioactivas de Bioglass 45S5 fueron obtenidas por el método tradicional de fusión y temple, se obtuvieron partículas totalmente amorfas con un tamaño promedio de 9.7 ± 2.8 μm. La síntesis de los andamios se efectuó mediante la técnica de separación de fases térmicamente inducida por no sovente (NTIPS – nonsolvent thermally-induced phase separation), tambien conocida como método TIPS modificado. Se prepararon soluciones poliméricas con diversas concentraciones iniciales de ácido poliláctico (PLA) (13, 18 y 23 % en peso) y Bioglass 45S5 (5 y 10 % en peso) en diclorometano con adición de hexano como no solvente, posteriormente se llevó a cabo la separación de fases por disminución de la temperatura del sistema hasta -20°C. La separacion de fases dio como resultado estructuras semicristalinas altamente porosas (>83%) con meso y macroporos (de hasta 120 μm para el sistema 13% PLA) ineterconectados observados mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Se realizaron pruebas de compresión para determinar el módulo y esfuerzo máximo a la compresión, el mayor esfuerzo a la compresión fue resgistrado para el andamio de 23% PLA con un valor de 24.17 MPa. Finalmente se realizaron estudios in vitro en fluido corporal simulado (SBF – simulated body fluid) para evaluar la degradación y bioactividad de los andamios con respecto al contenido de Bioglass®. Se monitoreó el cambio en pH del medio de incubación, así como la pérdida de peso y capacidad de absorción de agua de los andamios a 3, 7, 14 y 28 días de incubación. Se realizaron pruebas de compresión después de 28 días de incubación en SBF para evaluar el cambio en la resistencia.