Fabricación y caracterización de nanopartículas de plata con potencial uso en el tratamiento del cáncer de piel

Carcinoma-like skin cancer is the world's most frequently diagnosed pathology. Its conventional treatments are classified according to the type of skin cancer that the patient presents and the location of the same. Procedures such as excision with margins evaluation, radiotherapy, curettage and electro dissection, cryosurgery, surgery Mohs micrograph, photodynamic therapy, topical 5-fluorouracil, topical Imiquimod therapy and laser with carbon dioxide. Despite the range of therapeutic techniques available, these therapies are usually accompanied by side effects, which is why it is interesting to study new alternatives based on tissue engineering that can potentially increase the effectiveness of anticancer results and decrease the occurrence of adverse effects. Among the Nano medicine techniques used in cancer, nanoparticles (NPs), which are biocompatible and have been shown to be effective in animal models against the death of cancer cells and the decrease of tumor size, since by strongly absorbing near-infrared radiation they act as sources of local hyperthermia. In order to increase the biological effects of NPs, biofunctionalization or surface activation may be used to ensure anchorage of surfactants, proteins and tissue factors required. In the present project silver nanoparticles of Nano sized were obtained through the nucleation and reduction chemical method, in which several parameters were modified to standardize the size of the nanoparticles, a key point in the treatment of cancer, after synthesis method was made an additional process of biofunctionalisation by the polyethylene glycol (PEG) polymer to improve the anchoring and biocompatibility properties of the nanoparticles. For the characterization of the nano-particles, we proceeded with scanning and transmission electron microscopy techniques; in addition to spectophometric UV-Vis and an assay to determine the viability and cytotoxicity of nanoparticles. It was concluded that with the implemented procedure could be synthesized and characterized nanoparticles for their potential use in the treatment of skin cancer.El cáncer de piel tipo carcinoma es la patología de mayor frecuencia epidemiológica a nivel mundial. Sus tratamientos convencionales se clasifican según el tipo de cáncer de piel que presenta el paciente y la ubicación del mismo, para su tratamiento se usan procedimientos como la escisión con evaluación de márgenes, radioterapia, curetaje y electro disección, criocirugía, cirugía micrográfica de Mohs, terapia fotodinámica, el 5-fluorouracilo tópico, la terapia con Imiquimod tópico y el láser con dióxido de carbono. A pesar del abanico de técnicas terapéuticas con las que se cuenta, estas terapias generalmente se acompañan de efectos secundarios, es por esto que cobra interés el estudio de nuevas alternativas basadas en ingeniería de tejidos que potencialmente pueden aumentar la efectividad de los resultados anticancerígenos y disminuir la aparición de efectos adversos. Dentro de las técnicas de nanomedicina usadas en cáncer, se tiene que las nanopartículas (NPs), que son biocompatibles y han mostrado efectividad en modelos animales frente a la muerte de células cancerígenas y a la disminución del tamaño de tumores; ya que al absorber fuertemente la radiación cercana al infrarrojo actúan como fuentes de hipertermia local. Con el fin de aumentar los efectos biológicos de las NPs, se puede utilizar la biofuncionalización o activación superficial para asegurar el anclaje de los surfactantes, proteínas y factores tisulares necesarios. En el presente proyecto se obtuvo nanopartículas de plata de tamaño nanométrico, por medio del método de reducción química, en el cual se le modificaron varios parámetros para estandarizar el tamaño de las nanopartículas, punto clave en el tratamiento del cáncer, luego del método de síntesis se hizo un proceso adicional de biofuncionalización mediante el polímero polietilenglicol (PEG) para mejorar las propiedades de anclaje y biocompatibilidad de las nanopartículas. Para la caracterización de las nanopartículas se procedió con técnicas de microscopia electrónica de transmisión; además de espectrofotometría UV-Vis y un ensayo biológico para determinar la viabilidad y citotoxicidad de las nanopartículas. Se concluyó que con el procedimiento implementado se puede sintetizar nanopartículas de plata para un potencial uso en el tratamiento de cáncer de piel

Resistencia a la corrosión de aceros inoxidables austeniticos con alto contenido de nitrogeno recubiertos con hidroxiapatita por aspersión por plasma

En este estudio fue evaluada la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables austeníticos conteniendo nitrógeno, ASTM-F1586 y Böhler-P558, recubiertos con hidroxiapatita por aspersión por plasma. Las capas fueron caracterizadas por MEB y DRX. Fue analizada la resistencia a la corrosión usando ensayos de potencial de circuito abierto y polarización cíclica en solución Ringer a 37°C. Las capas presentan una estructura porosa. En los ensayos electroquímicos se mostró la mejora en la resistencia por la presencia del nitrógeno y la influencia de la porosidad de las capas en la disminución de la resistencia a la corrosión

Resistencia a la corrosión de aceros inoxidables austeniticos con alto contenido de nitrogeno recubiertos con hidroxiapatita por aspersión por plasma

En este estudio fue evaluada la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables austeníticos conteniendo nitrógeno, ASTM-F1586 y Böhler-P558, recubiertos con hidroxiapatita por aspersión por plasma. Las capas fueron caracterizadas por MEB y DRX. Fue analizada la resistencia a la corrosión usando ensayos de potencial de circuito abierto y polarización cíclica en solución Ringer a 37°C. Las capas presentan una estructura porosa. En los ensayos electroquímicos se mostró la mejora en la resistencia por la presencia del nitrógeno y la influencia de la porosidad de las capas en la disminución de la resistencia a la corrosión

Degradation, water uptake, injectability and mechanical strength of injectable bone substitutes composed of silk fibroin and hydroxyapatite nanorods

Injectable bone substitutes are generally composite materials capable of being extruded through a device; they consist of a solid phase inside a matrix that allows the easy movement of particles. Injectable bone substitutes have the advantage of allowing its application in situ without the need of invasive surgical techniques, guaranteeing a good recovery; for this reason, they are a promising alternative to replace conventional techniques to repair bone defects. Conventional techniques include the use of allografts and autografts, which often cause adverse reactions, and are disadvantageous for both the patient and the doctor. Furthermore, there are no reports regarding bone substitute development in Colombia, creating the necessity to research composite materials that could become injectable bone substitutes. In this study, we manufactured injectable bone substitutes with hydroxyapatite and calcium phosphate, which is most similar to bone tissue, and synthesized them in nanorods with shape and size similar to the natural hydroxyapatite found inside the body. Additionally, we used extracted silk fibroin from silkworm cocoons of Bombyx mori, a natural polymer of protein nature with high mechanical properties and excellent biocompatibility. For the materials manufactured, we evaluated degradation, in a simulated body fluid (SBF) at normal body temperature, water uptake, injectability and mechanical strength. The manufactured bone substitutes showed good degradation and water uptake properties, an approximate 97% injectability, and low mechanical resistance, indicating promising properties to be used as an injectable bone substitute

Comparación del efecto del método de fabricación en plataformas de quitosano/ hidroxiapatita para ingeniería de tejidos

RESUMEN: La regeneración del hueso es uno de los principales retos de la medicina moderna debido a que muchas enfermedades, incluyendo los traumas y los tumores, pueden causar defectos óseos. La ingeniería de tejidos (IT) es un área de investigación muy prometedora para curar estas enfermedades de los huesos, ya que permite la reconstrucción de los tejidos basados en la colonización y proliferación de las células sanas, provenientes del mismo paciente, en una matriz extracelular artificial denominada plataformas o andamios. El objetivo de este proyecto fue fabricar plataformas de quitosano/ hidroxiapatita CH/HA, utilizando diversas relaciones y dos métodos diferentes para la obtención de la hidroxiapatita, en polvo (comercial) e in situ, para luego comparar sus propiedades. La morfología, la composición química y las propiedades mecánicas se evaluaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), espectroscopia Raman y ensayos de compresión. Los andamios obtenidos presentaron una estructura porosa interconectada. Las plataformas con mejores propiedades para ingeniería de tejidos fueron las fabricadas con quitosano e hidroxiapatita in situ, debido a que su morfología era más óptima para permitir el crecimiento celular. Estos andamios cumplen los requisitos de la ingeniería de tejidos.ABSTRACT: The regeneration of bone is one of the main challenges of modern medicine because many diseases, including trauma and tumor, can cause bone defects. Tissue engineering (TE) is a promising approach to cure these bone diseases because it allows the reconstruction of tissue by colonization and proliferation of healthy cells in an artificial extracellular matrix (scaffolds). The aim of this project was to prepare chitosan/hydroxyapatite CH/HA scaffolds, using various ratios and two different methods: powder hydroxyapatite (commercial) and in situ hydroxyapatite, and then compare their properties. The morphology, chemical composition and mechanical properties were evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and compression tests. The scaffolds obtained showed an interconnected porous structure. The scaffolds with chitosan and hydroxyapatite manufacturing by in situ protocol, have better applications in tissue engineering, because they have a better morphology and allow the cell growth. These scaffolds are suitable for tissue engineering

Caracterización de andamios de seda fibroína electrohilados para ingeniería de tejidos óseo: una revisión

Silk Fibroin (SF) is a natural polymer obtained from the Bombyx mori silkworm. It has been used in bone tissue engineering thanks to its favorable biocompatibility, adhesion, low biodegradability, and tensile strength properties. Electrospinning is a technique to develop nanofibers. It uses high voltages to convert polymer solutions into porous nanostructured scaffolds with a good ratio between superficial area and volume. In this paper, we examine the effect of the electrospinning parameters on fiber morphology once the spun fibers have been treated. In addition, we present different physicochemical characterizations of electrospun SF scaffolds such as their morphology (via Scanning Electron Microscopic—SEM—), crystalline structure (via Fourier Transform Infrared—FTIR—spectroscopy and X-Ray Diffraction—XRD—), thermal characteristics (via Differential Scanning Calorimetry—DSC—and Thermogravimetric Analysis—TGA—), and mechanical properties (tensile strength). Finally, we discuss the potential applications and impacts of electrospun SF in bone tissue engineering and future research trends.La fibroína de seda es un polímero natural obtenido del gusano Bombyx mori, que se ha utilizado en la ingeniería de tejidos óseos debido a sus propiedades de biocompatibilidad, adhesión, baja biodegradabilidad y resistencia a la tracción. El electrohilado es una técnica para desarrollar nanofibras, utiliza altos voltajes para convertir soluciones de polímeros en andamios nanoestructurados, con porosidad, buena relación entre el área superficial y el volumen. En esta revisión examinamos los parámetros de electrohilado en la morfología de la fibra, después del tratamiento de las fibras hiladas. Además, presentamos diferentes caracterizaciones fisicoquímicas de andamios de fibroína de seda electrohilada como morfológico (microscopia electrónica de barrido - SEM), estructura cristalina (espectroscopia de transformada infrarroja de Fourier - FTIR, difracción de rayos X- XRD), análisis térmico (calorimetría diferencial de barrido- DSC, análisis termogravimétrico - TGA) y propiedades mecánicas (resistencia a la tracción). Finalmente, presentamos una discusión concerniente a las potenciales aplicaciones e impactos de la fibroína de seda electrohilada en la ingeniería del tejido óseo y las tendencias futuras

Morphology, mechanical strength and degradation of polyhydroxyalkanoate scaffolds

Tissue engineering (TE) seeks to improve the unsatisfactory development of implants and medical procedures to solve bone and cartilage injuries. TE aims at regenerating tissues using cell growth platforms (scaffolds), which may consist of natural polymers such as polyhydroxyalkanoate (PHA). PHA is an innovative material useful in medical applications due to its degradation capability and bacterial origin that allows large-scale production and control final properties. In this research, we developed commercial PHA scaffolds using the lyophilization technique with a factorial experimental design. We used dichloromethane as PHA solvent, tergitol as surfactant, and liquid nitrogen (N2) for the freezing process. We characterized the PHA by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA); and the scaffolds by scanning electron microscopy (SEM) and mechanical compression and hydrolysis degradation tests. The characterization of the PHA indicated that the material is a mixture of PHA and polylactic acid (PLA). The results showed a suitable pore distribution for migration of chondrocytes through the scaffold, in addition to a behavior similar to that of the articular cartilage, although it presented lower mechanical strength. Also, the scaffolds displayed mass loss in a non-linear way related to the percentage of PHA present in the sample. In conclusion, PHA scaffolds have a potential use in tissue engineering for restoring articular cartilage

Métodos de fabricación de cuerpos porosos de hidroxiapatita, revisión del estado del arte

ResumenLa hidroxiapatita (HA) ha sido ampliamente utilizada para reemplazo óseo en campos como la ortopedia y la odontología, debido a que posee alta biocompatibilidad. Recientes estudios se han enfocado en fabricar cuerpos porosos de HA que provean una plataforma de crecimiento celular, con el fin de tener lás posibilidades de sitios de implantación. Este trabajo presenta una revisión de las técnicas utilizadas en la producción de cuerpos porosos de HA, exponiendo los resultados más relevantes reportados en diversas investigaciones tanto a nivel nacional como internacional; en cuanto a porosidad y resistencia mecánica. Concluyendo finalmente, cuales son las técnicas que cumplen con los factores óptimos para la regeneración ósea al momento de la implantación y además que existen múltiples posibilidades de fabricación de los cuerpos porosos, cuyo estudio permitiría abrir diferentes rutas de investigación en esta área, por cierto poco explorada en Colombia. Palabras clave: barbotina, gel-casting, hidroxiapatita, infiltración de espumas, liofilización, prototipado rápido.    Methods for manufacturing hydroxyapatite porous bodies, art state review  Abstract Hydroxyapatite (HA) has been widely used for bone replacement in the orthopedic and dentistry fields,due to it has a high biocompatibility. Recent studies have focused on developing HA porous bodies thatprovide a cell growth cellular scaffold, with the goal to have more possibilities of local implantation. This paper presents a review about the different methods for manufacturing porous HA bodies, it exposes the most relevant results obtained in nationally and internationally researches; related with porosity and mechanical strength. It is possible to conclude, which are the technical that present optimal factor to induce bone regeneration, and also there are many possibilities for producing porous HA bodies, their study will allow to opening different routes of investigation in this field, which are underdeveloped in Colombia. Keywords: slip-casting, gel-casting, hydroxyapatite, foam Infiltration, freeze casting, rapid prototyping.    Métodos de fabricação de corpos porosos de hidroxiapatita, revisão do estado da arte  Resumo A hidroxiapatita (HA) tem sido muito utilizada para a substituição óssea na ortopedia e odontologia, porque ela tem uma elevada biocompatibilidade. Estudos recentes têm seu objetivo foco em fazer corpos porosos de HA que fornecem plataforma para o crescimento celular, a fim de ter maior possibilidade de locais de implantação. Este artigo apresenta uma revisão das técnicas utilizadas na produção de corpos porosos de HA, expondo os resultados mais relevantes relatados em diversas pesquisas a nível nacional e internacional; em termos de porosidade e resistência mecânica. Concluindo, finalmente, quais são as técnicas que apresentam os fatores ideais para a regeneração óssea no momento da implantação e também que existem várias possibilidades para a fabricação de corpos porosos, cujo estudo pode permitir abrir diferentes caminhos de pesquisa nesta área, a qual certamente tem sido pouco explorada na Colômbia. Palabras-chave: barbotina, gel-casting, hidroxiapatita, infiltração de espumas, liofilização, prototipagem rápida.    Cita: González Ocampo J, Escobar Sierra DM, Ossa Orozco CP. Métodos de fabricación de cuerpos porosos de hidroxiapatita, revisión del estado del arte. rev.ion. 2014;27(2):55-70

Del trabajo interdisciplinar

Los resultados del trabajo interdisciplinar hacen parte de nuestra vida cotidiana. Descubrimientos como la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN), la resonancia magnética, la bomba atómica, el láser para la cirugía de ojos, la “revolución verde”, el radar, el genoma humano, entre muchos otros ejemplos [1], son producto de este tipo de alianzas, y si le sumáramos aquellos que se encuentran en etapa de laboratorio o con resultados casi a punto, pero con pequeñas imprecisiones, podríamos asegurar que los mayores avances se encuentran cuando nos permitimos ver el problema desde otra perspectiva, desde otras disciplinas.Los resultados del trabajo interdisciplinar hacen parte de nuestra vida cotidiana. Descubrimientos como la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN), la resonancia magnética, la bomba atómica, el láser para la cirugía de ojos, la “revolución verde”, el radar, el genoma humano, entre muchos otros ejemplos [1], son producto de este tipo de alianzas, y si le sumáramos aquellos que se encuentran en etapa de laboratorio o con resultados casi a punto, pero con pequeñas imprecisiones, podríamos asegurar que los mayores avances se encuentran cuando nos permitimos ver el problema desde otra perspectiva, desde otras disciplinas

Métodos de fabricación de cuerpos porosos de hidroxiapatita, revisión del estado del arte

ResumenLa hidroxiapatita (HA) ha sido ampliamente utilizada para reemplazo óseo en campos como la ortopedia y la odontología, debido a que posee alta biocompatibilidad. Recientes estudios se han enfocado en fabricar cuerpos porosos de HA que provean una plataforma de crecimiento celular, con el fin de tener lás posibilidades de sitios de implantación. Este trabajo presenta una revisión de las técnicas utilizadas en la producción de cuerpos porosos de HA, exponiendo los resultados más relevantes reportados en diversas investigaciones tanto a nivel nacional como internacional; en cuanto a porosidad y resistencia mecánica. Concluyendo finalmente, cuales son las técnicas que cumplen con los factores óptimos para la regeneración ósea al momento de la implantación y además que existen múltiples posibilidades de fabricación de los cuerpos porosos, cuyo estudio permitiría abrir diferentes rutas de investigación en esta área, por cierto poco explorada en Colombia. Palabras clave: barbotina, gel-casting, hidroxiapatita, infiltración de espumas, liofilización, prototipado rápido.    Methods for manufacturing hydroxyapatite porous bodies, art state review  Abstract Hydroxyapatite (HA) has been widely used for bone replacement in the orthopedic and dentistry fields,due to it has a high biocompatibility. Recent studies have focused on developing HA porous bodies thatprovide a cell growth cellular scaffold, with the goal to have more possibilities of local implantation. This paper presents a review about the different methods for manufacturing porous HA bodies, it exposes the most relevant results obtained in nationally and internationally researches; related with porosity and mechanical strength. It is possible to conclude, which are the technical that present optimal factor to induce bone regeneration, and also there are many possibilities for producing porous HA bodies, their study will allow to opening different routes of investigation in this field, which are underdeveloped in Colombia. Keywords: slip-casting, gel-casting, hydroxyapatite, foam Infiltration, freeze casting, rapid prototyping.    Métodos de fabricação de corpos porosos de hidroxiapatita, revisão do estado da arte  Resumo A hidroxiapatita (HA) tem sido muito utilizada para a substituição óssea na ortopedia e odontologia, porque ela tem uma elevada biocompatibilidade. Estudos recentes têm seu objetivo foco em fazer corpos porosos de HA que fornecem plataforma para o crescimento celular, a fim de ter maior possibilidade de locais de implantação. Este artigo apresenta uma revisão das técnicas utilizadas na produção de corpos porosos de HA, expondo os resultados mais relevantes relatados em diversas pesquisas a nível nacional e internacional; em termos de porosidade e resistência mecânica. Concluindo, finalmente, quais são as técnicas que apresentam os fatores ideais para a regeneração óssea no momento da implantação e também que existem várias possibilidades para a fabricação de corpos porosos, cujo estudo pode permitir abrir diferentes caminhos de pesquisa nesta área, a qual certamente tem sido pouco explorada na Colômbia. Palabras-chave: barbotina, gel-casting, hidroxiapatita, infiltração de espumas, liofilização, prototipagem rápida.    Cita: González Ocampo J, Escobar Sierra DM, Ossa Orozco CP. Métodos de fabricación de cuerpos porosos de hidroxiapatita, revisión del estado del arte. rev.ion. 2014;27(2):55-70