Preparación y desarrollo de sistemas poliméricos bioactivos y biodegradables cargados con bemiparina para su aplicación en liberación controlada e ingeniería tisular

  1. REYES ORTEGA, FELISA
Dirigida por:
  1. Julio San Román del Barrio Director
  2. Gema Rodríguez Crespo Director/a
  3. María Rosa Aguilar de Armas Director/a
  4. José Luis García Ruano Tutor/a

Universidad de defensa: Universidad Autónoma de Madrid

Fecha de defensa: 22 de julio de 2013

Tribunal:
  1. Tomás Torres Cebada Presidente/a
  2. Eva María Maya Hernández Secretario/a
  3. Antonella Motta Vocal
  4. Felipa María Bautista Rubio Vocal
  5. María Dolores Gurruchaga Torrecilla Vocal

Tipo: Tesis

Resumen

ABSTRACT Novel polymeric systems, sensitive to pH and temperature, have been prepared with a defined molecular weight distribution, by atom transfer radical polymerization (ATRP). These `smart¿ polymers have been combined with functionalized bemiparin using `click chemistry,¿ obtaining bioactive systems with interesting properties to be used in biomedical applications due to the presence of a lower critical solution temperature (LCST) that is similar to the physiological temperature or their ability to modulate solubility by pH changes of the medium. New amphiphilic block copolymers based on poly(methyl methacrylate) (PMMA) and [2-(methacryloyloxy)ethyl] trimethylammonium chloride (PMAETMA) have been synthesized by controlled radical polymerization by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT), obtaining different chain lengths of the PMAETMA block. This family of block copolymers (PMMAn-b-PMAETMAm) is able to form micellar structures, allowing the encapsulation of water-soluble drugs such as bemiparin. Bemiparin biocompatible nanoparticle systems were prepared using two different methods: the polyelectrolyte complexes formation, which gave rise to bemiparin-chitosan nanoparticles, and the multiple emulsion method, which allowed the preparation of bemiparin-nanoparticles with the following polymers: Resomer (PLGA), Eudragit RS PO and PMMAn-b-PMAETMAm. The nanoparticle systems prepared provided bemiparin controlled release, modulating its ability to interact with the basic fibroblast growth factor (FGF-2). Hydrogels of gelatin and sodium hyaluronate were obtained via physical or chemical crosslinking. Chemical hydrogels showed better mechanical properties and, therefore, they were used as carriers for the controlled release of the bioactive component proadrenomedullin (PAMP). This 20 amino acid peptide sequence presented pro-angiogenic, anti-microbial, and re-resurfacing properties, promoting wound healing processes in particular critical wounds. Biocompatible and bioabsorbable segmented polyurethanes (SPU) based on L-lysine diisocyanate (LDI) and polytetramethylene ether glycol (PTMG), which form the hard segment and polycaprolactone diol (PLC) and Pluronic 61 (PL61), that form the soft segment. This SPU was loaded with bemiparina nanoparticles. Finally, an epidermal application dressing has been designed and patented, comprising a hydrogel layer loaded with PAMP and a bioresorbable polyurethane layer charged with bemiparin loaded nanoparticles, for regenerative processes and epidermal healing applications. This functionalized bi-layer system improves wound and ulcer healing, especially in cases where the process is hindered as in diabetic patients with reduced blood flow and elderly people. RESUMEN Se han preparado novedosos sistemas poliméricos con una distribución de peso molecular definidos, sensibles a la temperatura y al pH utilizando la polimerización radical controlada por transferencia de átomo (ATRP). Estos polímeros `inteligentes¿ se han combinado con bemiparina funcionalizada utilizando `química click¿, obteniendo sistemas bioactivos con propiedades muy interesantes desde el punto de vista biomédico, como la presencia de una temperatura de solución crítica (LCST) cercana a la temperatura fisiológica o el cambio de solubilidad por modificación en el pH del medio. Por otro lado, nuevos copolímeros de bloque anfifílicos en base a polimetacrilato de metilo (PMMA) y poli (cloruro de metacriloiloxi-trimetil amonio) (PMAETMA) has sido preparados mediante polimerización radical controlada por adición, fragmentación y transferencia reversible de cadena (RAFT), obteniendo sistemas con distintas longitudes de cadena del componente PMAETMA. Esta familia de copolímeros de bloque (PMMAn-b-PMAETMAm) tienen la capacidad de formar estructuras micelares que permiten la encapsulación de fármacos hidrosolubles como la bemiparina. Estos sistemas poliméricos se han utilizado para la preparación de sistema biocompatibles nanoparticulados portadores de bemiparina utilizando dos métodos distintos: formación de complejos polielectrolíticos, que ha dado lugar a la obtención de nanopartículas de bemiparina-quitosano, y el método de la emulsión múltiple, que ha permitido la obtención de nanopartículas de bemiparina-Resomer, bemiparina-Eudragit RS PO y bemiparina-PMMAn-b-PMAETMAm. Los sistemas preparados proporcionan una liberación controlada de la bemiparina, manteniendo y modulando su capacidad de interacción con el factor de crecimiento de fibroblastos básico (FGF-2). Paralelamente, se han obtenido hidrogeles de gelatina e hialuronato sódico entrecruzados por vía física o química, siendo estos últimos los que presentan mejores propiedades mecánicas y por tanto, son los que se han utilizado como soporte para la liberación controlada del componente bioactivo proadrenomedulina (PAMP). Esta secuencia peptídica de 20 aminoácidos presenta propiedades pro-angiogénicas, anti-microbianas y re-epitelizantes, favoreciendo procesos de cicatrización de heridas, en concreto de heridas comprometidas. Además, se han sintetizado poliuretanos segmentados biocompatibles y bioabsorbibles en base al diisocianato de L-lisina (LDI) y poli(éter de terametilenglicol) (PTMG), que forman el segmento rígido, y un segmento blando formado a partir de policaprolactona diol (PLC) y plurónico 61 (PL61). Este poliuretano segmentado se ha utilizado para preparar películas cargadas con nanopartículas de bemiparina. La combinación del sistema hidrogel y los poliuretanos segmentados han dado lugar a un apósito patentado de aplicación epidérmica constituido por una capa de hidrogel cargado con PAMP y otra de poliuretano bioreabsorbible cargado con nanopartículas de bemiparina, para su aplicación en procesos de regeneración y cicatrización epidérmica. Este sistema bicapa bi-funcionalizado mejora la cicatricación de heridas y úlceras, especialmente en los casos en que el proceso está dificultado como sucede en pacientes diabéticos, con reducido riego sanguíneo y personas edad avanzada. PALABRAS CLAVE Bemiparina, sistemas poliméricos bioactivos, polimerización radical controlada, hidrogeles bioabsorbibles y biocompatibles, liberación controlada de fármacos, regeneración de heridas comprometidas