Estudi experimental de l’alliberament amb estímuls elèctrics de clorhidrat de Dopamina carregada en un hidrogel de carboximetilcel·lulosa sòdica amb incorporació de PEDOT. Introducció a la impressió 3D del mateix hidrogel per aplicacions biotecnològiques

Abstract

En els darrers anys la utilització d’hidrogels en l’àmbit biotecnològic i més concretament en l’enginyeria de teixits ha anat creixent de manera exponencial, és per això que la seva investigació està despertant cada cop més interès i a la vegada està fent que agafi més rellevància. D’altra banda, la impressió 3D és una tècnica que també ha anat guanyant popularitat aquests últims anys i és cada cop més utilitzada en tots els sectors, destacant especialment la seva utilització amb fins biotecnològics com en aquest cas. És per això, que aquest treball està dividit en dues parts ben diferenciades amb les seves respectives recerques bibliogràfiques, estudis teòrics pertinents i aplicació experimental dels coneixements adquirits amb aquests. D’una banda, s’ha estudiat les diferències en l’alliberament de clorhidrat de dopamina (HCl-DA) a partir de l’estimulació, mitjançant impulsos elèctrics, a peces d’hidrogels de carboximetilcel·lulosa sòdica (NaCMC) de baixa viscositat, amb la incorporació de polímer conductor poli(3,4-etilendioxitiofè) o PEDOT i sense. Obtenint, que l’alliberament de les peces amb partícules polimèriques conductores produeixen un major i més ràpid alliberament, gràcies a la millora de la conductivitat de les peces, tot i que l’alliberament de les peces que només contenen carboximetilcel·lulosa sòdica (NaCMC) és prou elevat també. D’altra banda i paral·lelament, s’ha realitzat una recerca bibliogràfica per saber quins han estat els darrers estudis científics que han tingut com a elements protagonistes hidrogels amb base carboximetilcel·lulòsica per impressió biològica 3D, els compostos involucrats, els equipaments i les metodologies aplicades. Posteriorment, s’ha portat a terme una prova d’impressió 3D emprant l’hidrogel de carboximetilcel·lulosa sòdica (NaCMC) sola i el que conté les partícules conductores de poli(3,4-etilendioxitiofè) (PEDOT) per imprimir tridimensionalment diferents matrius amb aquests hidrogels com a biotintes.En los últimos años la utilización de hidrogeles en el ámbito biotecnológico y más concretamente en la ingeniería de tejidos ha ido creciendo de manera exponencial, es por eso que su investigación está despertando cada vez más interés y a la vez está haciendo que coja más relevancia. Por otro lado, la impresión 3D es una técnica que también ha ido ganando popularidad estos últimos años y es cada vez más utilizada en todos los sectores, destacando especialmente su utilización con hasta biotecnológicos como en este caso. Es por eso, que este trabajo está dividido en dos partes bien diferenciadas con sus respectivas búsquedas bibliográficas, estudios teóricos pertinentes y aplicación experimental de los conocimientos adquiridos con estos. Por un lado, se han estudiado las diferencias en la liberación de clorhidrato de dopamina (HCl-DA) a partir de la estimulación, mediante impulsos eléctricos, a piezas de hidrogeles de carboximetilcelulosa sódica (NaCMC) de baja viscosidad, con la incorporación de polímero conductor poli(3,4-etilendioxitiofeno) o PEDOT y sin. Obteniendo, que la liberación de las piezas con partículas poliméricas conductoras produce una mayor y más rápida liberación, gracias a la mejora de la conductividad de las piezas, aunque la liberación de las piezas que solo contienen carboximetilcelulosa sódica (NaCMC) es bastante elevada también. Por otro lado y paralelamente, se ha realizado una búsqueda bibliográfica para saber cuáles han sido los últimos estudios científicos que han tenido como elementos protagonistas hidrogeles con base carboximetilcelulósica para impresión biológica 3D, los compuestos involucrados, los equipamientos y las metodologías aplicadas. Posteriormente, se ha llevado a cabo una prueba de impresión 3D empleando el hidrogel de carboximetilcelulosa sódica (NaCMC) sola y el que contiene las partículas conductoras de poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) para imprimir tridimensionalmente diferentes matrices con estos hidrogeles como biotiIn recent years, the use of hydrogels in the biotechnological field and more specifically in tissue engineering has been growing exponentially, which is why his research is arousing more and more interest and at the same time is making it more relevant. On the other hand, 3D printing is a technique that has also been gaining popularity in recent years and is increasingly used in all sectors, especially highlighting its use for biotechnological purposes as in this case. That is why this work is divided into two well differentiated parts with their respective bibliographic research, relevant theoretical studies and experimental application of the knowledge acquired from them. On the one hand, the differences in the release of dopamine hydrochloride (HCl-DA) from stimulation, by means of electrical impulses, to hydrogels of sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) low viscosity, with the incorporation of conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) or PEDOT and without. Obtaining, that the release of parts with conductive polymeric particles produces a greater and faster release, thanks to the improvement in the conductivity of the parts, although the release of parts containing only sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) is high enough as well. On the other hand, and at the same time, bibliographic research has been carried out to find out which have been the latest scientific studies that have had as protagonist elements hydrogels based on carboxymethylcellulosic for 3D biological printing, the compounds involved, the equipment and the applied methodologies. Subsequently, a 3D printing test was carried out using sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) hydrogel alone and the one containing the conductive particles of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) to print three-dimensionally different matrices with these hydrogels as bioinks