SÍNTESIS DE MATERIALES HÍBRIDOS ANTIMICROBIANOS BASADOS EN FOSFATOS PARA APLICACIONES EN BIOMEDICINAY REGENERACIÓN DE TEJIDOS

GIUSEPPE SCIONTI; MARIA PAU GINEBRA; VERA ALVAREZ; BERNARDO BAYÓN; GUILLERMO CASTRO

Buenos Aires

Congreso; Nanomercosur 2017; 2017

Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva

La administración de fármacos a través de dispositivos locales podría reducir los efectos secundarios, mejorar la eficacia de los fármacos existentes y abrir la puerta a clases enteras de nuevos tratamientos. La administración local de agentes activos tiene numerosas ventajas en comparación con los tratamientos sistémicos en términos de eficacia terapéutica y tolerancia. Los sistemas híbridos son capaces de controlar con precisión la temporización de una liberación, logrando ajustarla a las propiedades del tejido objetivo. Un ejemplo de los materiales presentes en estos sistemas son los polímeros sintéticos, ampliamente utilizados como transportadores al no causar una reacción inflamatoria considerable en los tejidos en el sitio de implantación. En este caso, la velocidad de liberación del fármaco se puede controlar mediante diversos mecanismos: la difusión de la molécula desde la matriz que permanece intacta, la liberación simultánea del fármaco y la degradación de la matriz, o la expulsión del fármaco por presión osmótica. En este contexto, los fosfatos de calcio (CaPs), comúnmente utilizados como implantes para la reconstrucción ósea son buenos candidatos como portadores bioactivos y se encuentran disponibles en diversas formas, incluyendo cerámicas, cementos, espumas y recubrimientos. Los CaPs son considerados actualmente como una alternativa fiable al injerto óseo, pueden ser reabsorbidos por las células, presentan propiedades osteoinductivas evidenciadas y son eficientes en la mayoría de los casos clínicos como lo son cirugías ortopédicas y dentales. Cualquier situación patológica (enfermedades tales como la osteoporosis u osteomielitis), afecta desfavorablemente al rendimiento del implante en términos del proceso de sustitución y/o reabsorción. En la actualidad, los esfuerzos centran en el desarrollo de sistemas mixtos que combinan sustitutos óseos de CaP con moléculas activas. Las investigaciones sobre estos sistemas de suministro de fármacos óseos tienen como objetivo mejorar el potencial osteogénico de los sustitutos y a su vez evitar o tratar posibles infecciones. El uso y abuso de la utilización de antibióticos produce un surgimiento de cepas bacterianas multi-resistentes a estos antibióticos, siendo una problemática de suma importancia, causante de gran preocupación a nivel mundial. Las infecciones nosocomiales son recurrentes y una causa importante de complicaciones post-quirúrgicas, conduciendo en muchas ocasiones a la muerte del paciente. Para intentar solucionar esta emergencia sanitaria, se establecieron dos estrategias para la administración de antimicrobianos, la primera consiste en el desarrollo de nuevos fármacos, y la segunda es la combinación de dos agentes con actividad microbicida diferentes que actúen conjuntamente en la formulación.En particular, se ha demostrado un interés por la plata (Ag+) como antibacteriano desde tiempos antiguos y fue ampliamente estudiado en los últimos dos décadas. Las principales ventajas de los dispositivos de plata se basan en su relativamente baja toxicidad en humanos, amplio espectro antimicrobiano y baja probabilidad de producir resistencia en bacterias en comparación con los antibióticos tradicionales. De hecho, la plata sola o combinada con otras moléculas, se utiliza actualmente para controlar el crecimiento bacteriano en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo implantes dentales, cremas para la piel, parches, catéteres, ropa, productos de limpieza, entre otras. La forma más común de utilización de la plata como agente antimicrobiano son las nanopartículas metálicas producidas a partir de la reducción del ión Ag+, siendo un eficaz antimicrobiano aunque posee ciertas deficiencias en cuanto a la toxicidad producida sobre los tejidos humanos. Principalmente estas complicaciones son debidas a su pequeño tamaño y su capacidad de ingresar a través de las membranas celulares. Enmarcado en este contexto, como objetivo de este trabajo se sintetizaron microparticulas de fosfato de plata, de un tamaño cercano al micrón, que conservan la actividad antimicrobiana del ión Ag+ y a su vez son fácilmente incorporables a matrices de fosfatos de calcio generando un cemento apto para la construcción de implantes óseos que presenten la capacidad de evitar una infección bacteriana y a su vez liberar de manera controlada un fármaco o un factor de crecimiento. Las matrices se desarrollaron combinando diversos tipos de fosfatos (tripolifosfato de sodio o α-trifosfato de calcio) con polímeros preferentemente naturales (quitosano, pectina, alginato, celulosa bacteriana, etc.), incorporando a su vez las microparticulas de fosfato de plata. Los polímeros no solo le ofrecen al scaffold propiedades estructurales y mecánicas interesantes, sino también que permiten lograr el perfil de liberación de fármacos deseado y a su vez contribuyen a la biodegradabilidad y biocompatibilidad del material. Estos cementos híbridos son interesantes debido a que permiten la producción de matrices con una estructura tridimensional específica ya sea por la implementación de moldes, aprovechamiento de las estructuras poliméricas o utilización de impresoras 3D.Estas variantes fueron evaluadas a lo largo de este trabajo concluyendo en el desarrollo de microparticulas de fosfato de plata capaces del transporte de biomoléculas, parches antimicrobianos de celulosa bacteriana y cementos de fosfato de calcio, con capacidad antimicrobiana y de transporte de fármacos, capaces de ser moldeados tridimensionalmente.