González Benito, Francisco JavierLorente Fernández, Miguel Ángel2024-06-072024-06-072024-032024-01-17https://hdl.handle.net/10016/43956A lo largo de este trabajo se aborda la importancia de los biomateriales en la medicina moderna, destacando la necesidad de evolucionar en el desarrollo de nuevos materiales para aplicaciones biomédicas, principalmente, con el objetivo de lograr biomateriales inteligentes como los BioMEMs. En ese sentido, los nuevos materiales no solo tienen que presentar una buena biocompatibilidad, sino que, además, deben permitir el control y monitorización de la actividad celular en respuesta a estímulos específicos, como temperatura, pH, luz, etc. Estos avances están estrechamente vinculados a la evolución de la nanotecnología, que permite la creación de nuevos materiales y/o sistemas con funciones cada vez más complejas. En particular, esta tesis doctoral está enfocada al desarrollo de nuevos biomateriales constituidos por fibras poliméricas sub-micrométricas, enfocados a aplicaciones en biomedicina como sistemas de transporte y liberación controlada de fármacos o agentes activos. Inicialmente se va a realizar una evolución histórica de los biomateriales desde la antigüedad en la que se mencionan los tipos de materiales empleados en cada etapa, entre los que se encuentran materiales naturales, como colágeno, elastina y quitina, y materiales sintéticos, como polímeros, cerámicas y aleaciones metálicas. En la actualidad, gracias a los avances en nanotecnología, se están explorando biomateriales compuestos por nanopartículas multifuncionales y nanoestructuras, para su aplicación en diversas áreas, como: la ingeniería de tejidos, para el desarrollo de scaffolds, que son estructuras 3D que imitan el tejido biológico y que favorecen la regeneración de áreas dañadas; y la farmacología, para la fabricación de nuevos sistemas de transporte y liberación de fármacos u otros agentes activos. Seguidamente, se van a mencionar distintos métodos de producción de fibras poliméricas detallando el propio proceso de producción de cada método y comentado las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. Además, se comparan las características de los materiales desarrollados mediante cada técnica de procesamiento, que a su vez van a determinar las posibles aplicaciones de los materiales finales. A pesar de las distintas posibilidades existentes, en esta tesis se ha centrado la atención en la técnica de hilado por soplado o solution blow spinning (SBS), debido a su simplicidad en cuanto a condiciones de procesamiento, al igual que porque permite la fabricación de fibras con un tamaño sub-micrométrico. Adicionalmente, se van a exponer las características y propiedades generales de los polímeros seleccionados para producir las materiales: el poli(óxido) de etileno (PEO) y la poli-ɛ-caprolactona (PCL). Entre las características destacables, mencionar que, además de ser biocompatibles, ambos polímeros son biodegradables, es decir, pueden ser eliminados de forma natural del cuerpo sin necesidad de tener que ser retirados o extirpados. El hecho de que los polímeros seleccionados presenten estas características hace posible su aplicación en el campo de la biomedicina, particularmente, como estructuras para la regeneración de tejidos (scaffolds) y para el desarrollo de sistemas de transporte y liberación controlada de fármacos y/o agentes activos. Una vez seleccionados tanto los polímeros como la propia técnica de procesado, se van a llevar a cabo diferentes estudios. En un primer estudio, se van a determinar los valores óptimos de los distintos parámetros de procesamiento de la técnica de SBS para poder fabricar materiales fibrilares compuestos por PEO. Una vez fabricados, los materiales obtenidos se van a caracterizar en detalle, estructural y morfológicamente, al igual que se van a analizar sus propiedades térmicas y mecánicas. Finalmente, también va a estudiar el comportamiento de estos materiales en relación a su posible aplicación en sistemas de liberación de fármacos; se analizará el proceso de disolución de los materiales fabricados en presencia de agua, proceso que puede asociarse a la degradación del material. En un segundo estudio, se va a realizar una comparativa entre distintos conjuntos de materiales fabricados mediante SBS formados por PEO, PCL y una mezcla de ambos polímeros. Además, dentro de cada conjunto de materiales se fabricarán muestras aplicando diferentes velocidades de rotación del colector con el fin de forzar la orientación de las fibras dentro de los materiales. El objetivo de este estudio está enfocado en analizar las posibles variaciones, principalmente morfológicas, que puedan aparecer entre los distintos materiales. Estas diferencias en la morfología van a condicionar las propiedades mecánicas de los materiales, al igual que van a influir en el proceso de disolución de los mismos. Finalmente, se va a llevar a cabo la fabricación por medio de SBS de materiales fibrilares constituidos por fibras coaxiales, con un núcleo de PCL y una corteza de PEO. Para lograr producir este tipo de fibras, es necesario cambiar la configuración del equipo de SBS, particularmente, la boquilla empleada; además de optimizar nuevamente los valores de los parámetros asociados al procesado. Una vez ajustados los parámetros, se producirán distintos materiales que se recogerán a diferentes velocidades de rotación del colector, con el fin de conseguir una orientación preferencial de las fibras constituyentes. Los materiales resultantes se van a caracterizar, tanto estructural como morfológicamente, para estudiar posibles cambios en la estructura de los polímeros, al igual que posibles variaciones en la morfología. Además, se van a estudiar las propiedades térmicas y mecánicas de los materiales, con el fin de analizar si existe algún tipo de influencia o dependencia de la estructura y/o morfología.spaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 InternationalBiomaterialesPolímerosNanocompuestosNanofibrasHilado por sopladoAplicaciones biomédicasBiomaterialsPolymersNanofibersNanocompositesSolution blow spinningBiomedical applicationsdoctoral thesisMaterialesopen access