Fabrication of biocompatible polymeric nano- and micro-fibers loaded with bacteriophages

Abstract

A phage-containing core-shel system based on polymeric nano- and micro-fibers will prepared by electrospinning. Phages will be loaded on poly(ethylen glycol) fibers during the electrospinning process. At same time, this core will be coated with an electroactive biodegradable shell made of a poly(ester urea)/poly(thiophene) blend. Both the loaded core and the shell will be produced in a single electrospinning step. After characterize the fibers at nanometer scale, their bactericidal efficency will be tested and compared with that of more conventional systems. Results will be disseminated to the scientific community as a paper or as a part of paper.Los bacterio-fagos (BF) son agentes bactericidas que actúan con el mismo mecanismo utilizado por los virus en las células eucariotas. Este tipo de estrategia antibiótica se empezó a desarrollar a principios del S.XX, aunque tan solo el bloque soviético llego a invertir recursos de investigación durante la segunda mitad de siglo. Debido a la amenaza de futuras bacterias resistentes a los actuales métodos antibióticos, los BF reciben actualmente un renovado interés cuentico como substitutos a medio plazo. [1] El proyecto trata de investigar un método para liberar los BF en el cuerpo humano utilizando scaffolds biocompatibles. [2] Dichos scaffolds deben tener una alta relación entre superficie y volumen para una óptima liberación de los BF además de una alta porosidad para favorecer el crecimiento celular. Para ello se recurre a fibras de tamaños nanoscópicos y microscópicos. La forma empleada para sintetizar estas fibras cargadas de BF es mediante la técnica de electros-pinning. [3] Para garantizar la biocompatibilidad, se usara PEG y PLA para su fabricación. [4][5] Se intentará crear diferentes tipos de fibras y scaffolds. El objetivo principal es crear fibras coaxiales con un core de BF y PEG y un shell de PLA. El motivo de sintetizar este tipo de muestra es porque el PEG es soluble en medios acuosos y permitiría la liberación de los BF, mientras que el PLA serviría como esqueleto para mantener la estructura del scaffold. Antes de realizar la creación de este tipo de fibras, se realizaran ensayos de electrospinning con fibras sencillas de PEG con BF para garantizar que se mantiene el carácter antibiótico. Tras este primer experimento, se realizará la mezcla con el PLA mediante la mezcla de diferentes tipos de fibras y mediante la creación de fibras con los tres componentes (PEG+PLA+BF). Si finalmente estas muestras otorgan un óptimo resultado en la liberación y en la biocompatibilidad, se probará de sintetizar la fibra coaxial. Cada tipo de muestra será caracterizada morfológicamente mediante microscopía electrónica y la composición superficial de éstas determinada por XPS. Se analizará las propiedades termodinámicas mediante calorimetría. Un análisis con técnicas de espectroscopía determinará el carácter cristalino de las muestras más óptimas así como su composición molecular. Tanto la biocompatibilidad como el carácter bactericida (inhibición del crecimiento, ciclos de vida y escalas de tiempo) será determinado mediante la exposición de las fibras en medios celulares y en colonias de bacterias respectivamente. Los BF utilizados serán Bacteriophagum Staphylococcicum Liquidum, los cuales habrán sido caracterizados previamente a la encapsulación en fibras (actividad antibiótica y concentración de BF en las muestras compradas). El trabajo experimental será acompañado de una tarea de búsqueda y seguimiento de las publicaciones realizadas relacionadas con BF y técnicas de electrospinning relacionadas con la liberación de fármacos. Finalmente, junto con la redacción del proyecto, se realizará una explicación en formato de publicación científica (en función de los resultados hallados).Los bacterio-fagos (BF) son agentes bactericidas que actúan con el mismo mecanismo utilizado por los virus en las células eucariotas. Este tipo de estrategia antibiótica se empezó a desarrollar a principios del S.XX, aunque tan solo el bloque soviético llego a invertir recursos de investigación durante la segunda mitad de siglo. Debido a la amenaza de futuras bacterias resistentes a los actuales métodos antibióticos, los BF reciben actualmente un renovado interés cuentico como substitutos a medio plazo. [1] El proyecto trata de investigar un método para liberar los BF en el cuerpo humano utilizando scaffolds biocompatibles. [2] Dichos scaffolds deben tener una alta relación entre superficie y volumen para una óptima liberación de los BF además de una alta porosidad para favorecer el crecimiento celular. Para ello se recurre a fibras de tamaños nanoscópicos y microscópicos. La forma empleada para sintetizar estas fibras cargadas de BF es mediante la técnica de electros-pinning. [3] Para garantizar la biocompatibilidad, se usara PEG y PLA para su fabricación. [4][5] Se intentará crear diferentes tipos de fibras y scaffolds. El objetivo principal es crear fibras coaxiales con un core de BF y PEG y un shell de PLA. El motivo de sintetizar este tipo de muestra es porque el PEG es soluble en medios acuosos y permitiría la liberación de los BF, mientras que el PLA serviría como esqueleto para mantener la estructura del scaffold. Antes de realizar la creación de este tipo de fibras, se realizaran ensayos de electrospinning con fibras sencillas de PEG con BF para garantizar que se mantiene el carácter antibiótico. Tras este primer experimento, se realizará la mezcla con el PLA mediante la mezcla de diferentes tipos de fibras y mediante la creación de fibras con los tres componentes (PEG+PLA+BF). Si finalmente estas muestras otorgan un óptimo resultado en la liberación y en la biocompatibilidad, se probará de sintetizar la fibra coaxial. Cada tipo de muestra será caracterizada morfológicamente mediante microscopía electrónica y la composición superficial de éstas determinada por XPS. Se analizará las propiedades termodinámicas mediante calorimetría. Un análisis con técnicas de espectroscopía determinará el carácter cristalino de las muestras más óptimas así como su composición molecular. Tanto la biocompatibilidad como el carácter bactericida (inhibición del crecimiento, ciclos de vida y escalas de tiempo) será determinado mediante la exposición de las fibras en medios celulares y en colonias de bacterias respectivamente. Los BF utilizados serán Bacteriophagum Staphylococcicum Liquidum, los cuales habrán sido caracterizados previamente a la encapsulación en fibras (actividad antibiótica y concentración de BF en las muestras compradas). El trabajo experimental será acompañado de una tarea de búsqueda y seguimiento de las publicaciones realizadas relacionadas con BF y técnicas de electrospinning relacionadas con la liberación de fármacos. Finalmente, junto con la redacción del proyecto, se realizará una explicación en formato de publicación científica (en función de los resultados hallados)