Obtención y caracterización de un modelo de cartílago a partir de hidroxiapatita, quitosano y policaprolactona

Abstract

Introducción: El cartílago es una estructura clave que permite el deslizamiento de los huesos evitando la fricción y su desgaste. Sus propiedades biomecánicas vienen determinadas por la interacción entre sus componentes principales. La elevada incidencia de lesiones condrales ha originado un amplio número de estudios con objeto de tratar los defectos del cartílago articular. Las estrategias terapéuticas ensayas incluyen la terapia celular, el uso de biomateriales y, especialmente, la ingeniería tisular, que ha demostrado un gran potencial para tratar estos defectos. Se han ensayado diversos biomateriales para constructos tisulares e hidrogeles, incluyendo polímeros naturales y sintéticos. Objetivos: El objetivo de este trabajo es presentar un método de obtención de cartílago articular basado en quitosano (CS), policaprolactona (PCL) e hidroxiapatita (HA). Material y métodos: Se utilizaron como biomateriales de base el quitosano, policaprolactona y la hidroxiapatita. Se sintetizó una biomatriz de quitosano y policaprolactona mediante el método de disolución en medio ácido y la hidroxiapatita con productos químicos habituales. Se realizaron varias mezclas con distintas proporciones de quitosano, policaprolactona e hidroxiapatita y se evaluó su capacidad de absorción de agua, humedad, densidad, porosidad volumétrica y propiedades de procesamiento histológico, comparándose con los valores respectivos del cartílago articular normal. Resultados: De las mezclas ensayadas, la mezcla 80CS/15PCL/5HA mostró una mayor similitud al cartílago normal en los parámetros medidos. Asimismo, esta mezcla presentó unas características aptas para el procesamiento histológico habitual. Discusión: En este estudio se presenta un método sencillo y económico para obtener biomatrices basadas en quitosano, policaprolactona e hidroxiapatita. Para las proporciones ensayadas, la mezcla 80CS/15PCL/5HA presenta unas propiedades de gran interés para ser utilizada como modelo de cartílago articular artificial. En un futuro se caracterizarán otras propiedades biomecánicas y biológicas.

Introduction: Articular cartilage (AC) is a key structure in bone displacement that limits its friction and subsequent erosion. The biochemical properties of AC are determined by the interaction of its constituents. The high incidence of chondral lesions has led to a number of studies aimed to developing therapies to heal cartilage defects. These include cell therapy, use of biomaterials and, especially, tissue engineering, which has shown promising results. Many biomaterials, including natural and synthetic polymers, have been explored to develop tissue constructs and hydrogels. Objectives: The present study aims to synthesize and evaluate bioscaffolds for articular cartilage made of chitosan (CS), polycaprolactone (PCL) and hyroxyapatite (HA). Materials and methods: CS, PCL and HA were used as biomaterials. CS-PCL bioscaffold was synthesized by acid solution method and HA with common chemicals. Several blends were prepared with varying percentages of CS, PCL and HA. Water uptake capability, humidity, density, volumetric porosity and properties of histological processing were assessed and compared to the values of normal AC. Results: For the assessed parameters and melts, the melt 80CS/15PCL/5HA showed the most similar values in comparison with normal cartilage. This melt also showed correct characteristics for standard histological processing. Discussion: In this study we present a simple and inexpensive method to obtain bioscaffolds based on CS, PCL and HA. For the percentages explored, the melt 80CS/15PCL/5HA showed promising properties to be used as artificial AC model. More biomechanical and biological properties shall be assessed in the future.