Pregrado en Ingeniería Biomédica
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Examinando Pregrado en Ingeniería Biomédica por Director "Rodríguez Burbano, Diana Consuelo"
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Encapsulación de puntos de carbono en un hidrogel basado en alginato: Prueba de concepto de liberación controlada de fármacos(2021-05-27) Rojas Suarez, Karen Lizeth; Rodríguez Burbano, Diana Consuelo; Múnera Ramirez, Marcela CristinaLos sistemas de administración de fármacos buscan suministrar una cantidad terapéutica de una molécula o compuesto con un fin biológico o biomédico al organismo. Estos sistemas se clasifican en tradicionales, liberación modificada y controlada. Los sistemas tradicionales no presentan diseño de formulación que permita orientar el medicamento a un sitio especifico controlar la tasa de su liberación. Por el contrario, los sistemas de liberación controlada poseen un diseño de formulación que les permite controlar la velocidad de liberación y/o presentan una configuración que facilita la identificación de un área específica para su acción. Así, estos últimos ofrecen ventajas sobre los sistemas tradicionales tales como simplificar la posología, disminución de efectos adversos y el aumento de la eficacia de los tratamientos farmacoterapéuticos. Los puntos de carbono (CDs, por sus siglas en inglés) son nanopartículas que presentan alta solubilidad en medio acuoso, buena biocompatibilidad y naturaleza no citotóxica. Estas partículas han sido propuestas como nanoportadores para la administración de fármacos con fin de liberación controlada, ya que presentan emisión fluorescente en la región visible del espectro electromagnético, aumentan la biodistribución y la estabilidad de agentes terapéuticos los órganos diana. Por otro lado, los hidrogeles se han utilizado como vehículos en los sistemas de liberación modificada. Los hidrogeles son redes poliméricas, biocompatibles, que pueden absorber hasta mil veces su peso en agua o fluidos de base acuosa, poseen propiedades viscoelásticas similares la de los tejidos humanos y permiten la encapsulación de diferentes especies tales como fármacos o moléculas de interés biomédico. El presente trabajo de grado propone un sistema de liberación, en donde se encapsula puntos de carbono en un hidrogel basado en alginato y se realiza una prueba de concepto de liberación controlada. Este trabajo está vinculado al proyecto marco ‘Desarrollo de los componentes de un sistema de liberación controlada de medicamentos basado en un hidrogel electroresponsivo integrado por puntos de carbono funcionalizados con curcumina’ financiado por Fondos Concursables UR-Capital Semilla. Este proceso de elaboración del sistema se centrará en cuatro etapas de desarrollo: (i) sínte- sis de puntos de carbono mediante el método microondas con ácido cítrico, N,N-dimetilformamida etanol como materiales de partida buscando variar la temperatura de reacción, la caracteri- zación de propiedades ópticas en pro de determinar que puntos de carbono presentan mejores propiedades para la utilización como molécula ha encapsular. (ii) El desarrollo del hidrogel de alginato y la evaluación de su degradación en respuesta a pH para el diseño de sistemas de administración de fármacos. (iii) La encapsulación de los puntos de carbono en el hidrogel y su respectiva prueba de liberación controlada. (iv) Adicionalmente, se desarrolla una revisión literaria de protocolos de síntesis de hidrogeles electroresponsivos. En este proyecto se presentan los resultados de cada etapa, los puntos de carbono sintetiza- dos evidenció un ancho de banda de absorción en la región UV (200–320 nm) y de fluorescencia en la región azul al cian (427-520 nm). Los puntos de carbono a 200°C evidenciaron mayor emisión a longitudes de excitación de 360/380 nm en comparación con los puntos de carbono 100°C, 125°C, 150°C y 175°C. En la síntesis del hidrogel de alginato, la relación del polímero reticulante (CaCl2 – NaCl) presentó un papel importante en la velocidad de degradación del hidrogel en medio acuoso con características de pH ácido (pH = 3.2) y básico (pH = 8.5). Además, la degradación de los hidrogeles con relación alginato y reticulante (1:1.5) se completo a la mitad del tiempo en comparación a la relación (1:1). Los perfiles de liberación de los puntos de carbono embebido en los hidrogeles en medio ácido-básico no presentaron tendencias descritas en los modelos matemáticos para determinar la cinética de liberación. Por consiguiente, se realizó una linealización para obtener un comportamiento lineal. También, se evidenció una mayor fluorescencia en el medio acuoso con pH básico en comparación al medio ácido. De la revisión literaria se encontró que las técnicas para sintetizar los polímeros con- ductivos utilizados en los hidrogeles electroresponsivos son polimerización química oxidativa, electroquímica o por irradiación. La polianilina (PAni), el polipirrol (PPy) y el PEDOT son los polímeros conductivos más empleados debido a su biocompatibilidad y buenas propie- dades eléctricas y electroquímicas. La polimerización química oxidativa es la técnica más utilizada para sintetizar estos polímeros, debido a la cantidad de producción final obtenida ya que presenta polimerización homogénea. Sin embargo, esta técnica presenta limitaciones para controlar los procesos y los reactivos implícitos como oxidante, la temperatura, el disolvente. - ÍtemAcceso AbiertoEvaluación de la citotoxicidad de puntos de carbono (CD) en las líneas celulares tumorales U-87 Y MCF-7(2021-05-28) Rodríguez Rojas, Yoly Carolina; Rodríguez Burbano, Diana Consuelo; Ondo Méndez, Alejandro OyonoEl glioblastoma multiforme (GBM) es uno de los tipos de cáncer con mayor letalidad. El promedio de vida para todos los pacientes es de 12-18 meses después del diagnóstico y tratamiento. Los principales tratamientos para combatir el glioblastoma son: la cirugía y radioterapia. La cirugía principalmente utilizada para eliminar la mayor parte de la masa tumoral, ha tenido limitaciones dado a la característica invasiva que precede del GBM. La radioterapia (RT) ha tomado un papel crucial en terapias de GBM, siendo su objetivo detener la proliferación celular ocasionando rupturas en la cadena del ADN de las células cancerosas. Sin embargo, las células de GBM tienen un carácter radioresistente, limitando la efectividad de esta terapia. Los puntos de carbono (PC) son nanoestructuras esféricas, de alta biocompatibilidad, propiedades ópticas y fisicoquímicas que los hacen interesantes para aplicaciones dirigidas al aumentar la efectividad de la radioterapia. En estas aplicaciones, uno de los parámetros más importantes a establecer en los PC es su nivel de citotoxicidad. Por esto, el objetivo de este trabajo fue identificar el efecto citotóxico que tienen los puntos de carbono a base de ácido cítrico frente a células cancerosas de glioblastoma (U87) y células cancerosas de mama (MCF-7) por medio de dos ensayos de viabilidad MTT y Azul Tripán. Como resultado se obtuvieron puntos de carbono por medio de reacción microondas (bottom up) a partir de acido cítrico, etanol y N,N-dimetilformamida, emitiendo una fluorescencia de color azul bajo irradiación con luz ultravioleta de 365 nm. Se vió una alta viabilidad de las células U87 y MCF-7 frente a los PC sintetizados. Lo que da a entender que su baja citotoxicidad evidenciada en este trabajo, su facilidad para modular propiedades superficiales y su biocompatibilidad hacen que los PC sean potencialmente investigados para trabajos futuros.
- ÍtemAcceso AbiertoEvaluación del efecto citotóxico de puntos de carbono en células 3T3-l1 y VERO(2021-05-26) Lancheros Vega, María Camila; Ondo Méndez, Alejandro Oyono; Rodríguez Burbano, Diana ConsueloLos puntos de carbono (PC) son nanoparículas a base de carbono, con diámetros de 10 nm en promedio. Se destacan por sus propiedades fluorescentes, lo que ha permitido plantear su aplicación en el desarrollo de técnicas de bioimagenología y radioterapia. No obstante, pueden utilizarse también en otras aplicaciones como la liberación controlada de fármacos y los biosensores. Dado su alto valor en técnicas de diagnóstico y tratamiento del cáncer, cuando se habla de la toxicidad intrínseca de este material, la literatura se ha preocupado mayormente por determinar su citotoxicidad en células cancerosas. Sin embargo, teniendo en cuenta que los PC podrían acumularse también en órganos sanos o en tejido sano que rodea el tumor, resulta de capital importancia determinar su toxicidad en células sanas. En consecuencia, como objetivo de este proyecto se planteó sintetizar PC y determinar citotoxicidad en las líneas celulares derivadas de tejido sano 3T3-L1 (preadipocitos) y Vero (riñón). Para ello se sintetizaron puntos de carbono a partir de ácido cítrico como precursor y etanol y N, N-Dimetilformamida. La citotoxicidad se determinó con los ensayos de Azul Tripán y MTT. Se establecieron dos controles uno positivo (tóxico) y uno negativo (no tóxico). Las pruebas estadísticas indicaron que los PC no mostraron citotoxicidad detectable en las células tumores a concentraciones entre 50 y 500 μg/mL. Con la realización de este trabajo se establecieron las bases de la citotoxicidad de una nanoplataforma de PC en su primera etapa de desarrollo, cuyo fin último será la aplicación de radioterapia.
- ÍtemAcceso AbiertoFase inicial de una revisión sistemática de literatura sobre el uso de puntos de carbono en radioterapia(2020-12-07) Borja Vega, Alvaro Jose; Rodríguez Burbano, Diana Consuelo; Ondo Méndez, Alejandro OyonoLas propiedades que sólo exhiben los materiales con dimensiones manométricas son el fundamento para el desarrollo o mejoría de diferentes aplicaciones biomédicas, como la radioterapia. Los nanomateriales ofrecen la posibilidad de hacer más eficiente esta forma de tratamiento, incrementando la radiosensibilización. Los puntos de carbono son nanopartículas que poseen propiedades físicas, ópticas y químicas que las hacen atractivas para ser implementadas en radioterapia. Sin embargo, al ser un nanomaterial recientemente descubierto, existen muchos campos de la investigación biomédica, como la radioterapia, en los que su potencial uso debe ser estudiado. Este documento de práctica de investigación consta de la realización de la fase inicial de una revisión sistemática de literatura sobre el uso de estas nanopartículas basadas en carbono en radioterapia. Se describe la metodología seguida para identificar la bibliografía más relevante relacionada con el tema, se clasifican de acuerdo a las características principales de la síntesis del nanomaterial y se describe la tendencia actual de las publicaciones relacionadas con el tema objetivo. Es importante mencionar que, al ser la fase inicial de un proyecto de investigación, no se ha terminado y aún se sigue trabajando en éste.
- ÍtemAcceso AbiertoModificación de nanopartículas de hidroxiapatita con puntos de carbono para la fabricación de scaffolds multiescala(2021-05-27) Degiovanni Morales, Stefania; Múnera Ramírez, Marcela Cristina; Rodríguez Burbano, Diana ConsueloEl uso de medicamentos, procedimientos quirúrgicos e injertos óseos, son las soluciones más utilizadas para el tratamiento de defectos óseos. Los injertos son el método más utilizado para el tratamiento de este tipo de defectos hoy en día, sin embargo esta solución presenta una serie de complicaciones que ha impulsado la búsqueda de nuevas soluciones más efectivas para el tratamiento de defectos óseos. Avances en el área de la ingeniería de tejidos ha permitido la fabricación de scaffolds con propiedades físicas y químicas que imiten a aquellas del hueso natural y que a su vez permitan la regeneración ósea. Con este fin, ha aumentado la necesidad de explorar nuevos materiales que permitan mejorar las propiedades mecánicas y biológicas de los scaffolds. Por ejemplo, la hidroxiapatita es un material comúnmente empleado para aplicaciones en la regeneración de tejido óseo por ser parte del componente mineral del hueso, que hace que este material se caracterice por tener propiedades similares a este tejido. Por otro lado, se ha encontrado que el uso de nanomateriales, como puntos de carbono, para la fabricación de scaffolds induce cambios en sus propiedades fisicoquímicas que puede brindar mejoras en las interacciones con células y tejidos, al promover la diferenciación y proliferación celular de células óseas y mejorar las propiedades mecánicas como la resistencia a la flexión y a la torsión. En este trabajo se propone la síntesis de puntos de carbono embebidos en nanopartículas de hidroxiapatita y la evaluación preliminar de su citotoxicidad por medio de ensayo MTT con el fin de realizar una evaluación inicial de su potencial para el tratamiento de defectos óseos. Se busca dar inicio a una línea de investigación donde se realice el análisis del impacto en las propiedades bioactivas de scaffolds multiescala con la adición de puntos de carbono embebidos en nanopartículas de hidroxiapatita, con el fin de evaluar la viabilidad de este tipo de biomateriales para aplicaciones en la regeneración de tejidos óseos.
- ÍtemAcceso AbiertoSíntesis de puntos de carbono y revisión de su citotoxicidad en tumores de mama(2020-05-22) Barrera Olguin, Sttifany Marcela; Rodríguez Burbano, Diana Consuelo; Ramírez Clavijo, Sandra RocíoEste trabajo de tesis consta de la sinterización de los puntos de carbón, descubiertos en el 2004 donde se describen como nanopartículas a base de carbono, estos se caracterizan por poseer propiedades fluorescentes sensibles al medio en el que se encuentran; con el fin de ser usadas como sondas luminiscentes para la obtención de imágenes a escala celular por fluorescencia. Adicionalmente, el efecto terapéutico de un medicamento en una línea celular cancerígena puede ser estudiado utilizando las propiedades fluorescentes de los puntos de carbono y aprovechando los grupos funcionales presentes en la superficie del punto de carbono, construyéndose entonces, un agente teranóstico a escala nanométrica. Sin embargo, se hace necesario evaluar el impacto de los puntos de carbono sobre las líneas celulares, antes de integrar cualquier agente terapéutico con el fin de determinar posibles efectos citotóxicos intrínsecos a estas nanopartículas a través de una revisión literaria.
