Derivados poliméricos de eugenol para aplicaciones biomédicas

Resumen

En el presente trabajo se ha abordado la preparación de materiales con aplicabilidad en el campo de la cirugía dental y ortopédica con mayor funcionalidad que las formulaciones tradicionales. Por un lado se han desarrollado formulaciones autocurables de cementos óseos y dentales basados en poli(metacrilato de etilo) o de metilo, que incorporan los nuevos monómeros derivados de eugenol, introduciendo así nuevas propiedades terapéuticas a dichos sistemas y evitando el carácter inhibitorio de la molécula de eugenol frente a reacciones de polimerización radical. Por otra parte se han desarrollado nuevos sistemas portadores de eugenol como cementos ionómeros de vidrio. La preparación de estos sistemas se ha llevado siguiendo un esquema de trabajo que incluye la síntesis y caracterización de los sistemas portadores de eugenol, la evluación de su biocompatibilidad y actividad frente a cultivos celulares humanos y distintos microorganismos patológicos, y la preparación de distintas formulaciones autocurables para su posterior evaluación como componentes de cementos óseos acrílicos, resinas dentales y cementos ionómero de vidrio. Se han sintetizado dos nuevos monómeros derivados de eugenol mediante la incorporación de un grupo polimerizable acrílico que se une directamente (EgMA) o mediante un espaciador de cadena (EEgMA) a la molécula de eugenol a través de la funcionalidad fenólica sin que se modifique el resto de grupos funcionales presentes, confirmandose sus estructuras mediante la caracterización con diferentes técnicas espectroscópicas y térmicas. La evaluación de la citotoxicidad de ambos nomómeros sobre cultivos celulares muestra niveles de mortalidad comparables a los observados para el eugenol. Además, se ha probado la actividad bactericida de estos nomómeros frente a microorganismos patógenos demostrando el papel de los grupos para-alil-metoxi como inhibidores del desarrollo bacteriano, mostrando una mayor actividad el monómero que incorpora el grupo espaciador oxietilénico. Se han sintetizado los polímeros derivados de eugenol PEgMA y PEEgMA, mediante polimerización radical y se han copolimerizado los nuevos monómeros con otros monómeros acrílicos para la obtención de sistemas tanto solubles como entrecruzados. La determinación de las relaciones de reactividad de estos monómeros frente al metacrilato de etilo indican la formación de copolímeros con una distribución de secuencias monoméricas estadística a lo largo de la cadena macromolecular, enriquecidas en unidades derivadas de eugenol. La extensión de la reacción a altas conversiones tanto en masa como en disolución, conlleva la formación de sistemas entrecruzados mediante la participación de los dobles enlaces alílicos, proporcionando estructuras macromoleculares con grupos eugenio laterales, responsables de la actividad terapéutica y que forman redes tridimensionales mediante la unión de las macrocadenas a través de una pequeña porción de los dobles enlaces alílicos. Esta estructura se confirma mediante la caracterización físico-química de los distintos polímeros mostrando la presencia de las unidades laterales derivadas de eugenol que confieren al material propiedades antioxidantes y estabilizadoras adicionales, tanto térmica como estructuralmente. La evaluación de la biocompatibilidad de estos homopolímeros y copolímeros derivados de eugenol frente a cultivos celulares de fibroblastos humanos muestra niveles de citotoxicidad muy bajos. Por otra parte, la evaluación de la capacidad bacteriostática de estos copolímeros muestra la permanencia de la actividad bacteriostática de los grupos eugenilo anclados lateralmente a las cadenas poliméricas. Los polímeros que presentan mayores niveles de inhibición son los que incorporan la función eugenilo unida a través del grupo espaciador que le permite mayor movilidad y por tanto mayor grado de interacción con los microorganismos. Se han preparado formulaciones autocurables que incorporan los derivados acrílicos de eugenol en su estructura proporcionándoles importantes mejoras en cuanto a la estabilidad dimensional aumentando tanto su resistencia mecánica, como su resistencia a la degradabilidad frente a procesos oxidativos.