La creciente demanda de materiales biodegradables para su utilización en el campo de la biomedicina ha incrementado el interés en la síntesis de nuevos polímeros. En concreto, los poliésteres derivados de glicolida constituyen el grupo de materiales actualmente más empleados.
El ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA) es un copolímero biodegradable compuesto de monómeros de ácido láctico y ácido glicólico. Se caracteriza por su biocompatibilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones biomédicas, incluidos sistemas de liberación de fármacos, ingeniería de tejidos y suturas.
En el presente trabajo se realiza una revisión bibliográfica de los sustitutos no óseos disponibles en el mercado para mejorar y acelerar la regeneración ósea centrándonos en los polímeros de ácido poliláctico y poliglicólico por su relativa novedad para dicha aplicación.
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Descripción y Propiedades del PLGA
Las propiedades del PLGA se pueden ajustar modificando la relación entre el ácido láctico y el ácido glicólico, lo que influye en su tasa de degradación y resistencia mecánica. Típicamente, el PLGA exhibe una temperatura de transición vítrea que le permite mantenerse flexible a temperaturas fisiológicas.
La degradación del PLGA ocurre a través de la hidrólisis, lo que lleva a la liberación gradual de los fármacos encapsulados o a la descomposición del polímero en subproductos no tóxicos, principalmente ácidos láctico y glicólico, que son metabolizados naturalmente por el cuerpo. Además, el PLGA se puede procesar en diversas formas, como microesferas, películas y andamios, lo que mejora su versatilidad en aplicaciones médicas.
Los poliésteres alifáticos constituyen el grupo de polímeros más extensamente estudiado ya que la presencia de grupos éster les confiere una gran susceptibilidad a la degradación. Estos polímeros se preparan mediante polimerización por apertura de anillo de la correspondiente mezcla de lactonas y, en consecuencia, presentan una distribución estadística de sus unidades.
Los resultados obtenidos permiten confirmar la capacidad osteoconductora de dichos sustitutos en los procesos reparativos óseos pero a menudo también pueden actuar como barrera del proceso fisiológico de autorremodelación ósea al requerir un tiempo de reabsorción demasiado largo.
Independientemente de la destinación o uso específico de los biomateriales, es necesario estudiar la biocompatibilidad de los polímeros con posibles aplicaciones en el campo de la biomedicina.
Por esta razón, se ha evaluado la degradabilidad y la citotoxicidad de los dos polímeros. Se ha estudiado la degradación hidrolítica de ambos poliésteres en tampón fosfato (pH 7.4) a diferentes temperaturas así como la degradación enzimática utilizando enzimas con actividad proteolítica (proteinasa K) y estearasa (lipasa de Pseudomonas cepacia).
Finalmente se ha evaluado el potencial de los poliésteres obtenidos como matriz de un sistema de liberación de fármacos. De esta forma se han preparado microesferas de los dos polímeros mediante la técnica de emulsión-extracción/evaporación del solvente y se han cargado con un fármaco de naturaleza hidrofóbica como el triclosán.
La finalidad de este trabajo es la síntesis de poliésteres de secuencia regular y constituidos por ácido glicólico y w-hidroxiácidos. En concreto, se estudiarán dos poliésteres, el poli[(ácido glicólico)-alt-(ácido 6-hidroxihexanoico)] y el poli[(ácido 4-hidroxibutírico)-alt-(ácido glicólico)].
Los polímeros se han obtenido adaptando una ruta sintética que se ha revelado efectiva en la obtención de distintas poliesteramidas derivadas del ácido glicólico. Ésta se caracteriza por una etapa final donde se efectúa una polimerización térmica que tiene como fuerza impulsora la formación de un cloruro metálico.
Usos y Aplicaciones
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Debido a sus propiedades biológicas y mecánicas los polímeros de ácido poliláctico o los copolímeros PLA y PG tienen desde hace varios años aplicaciones terapéuticas muy diversas.
El conocimiento de la conformación molecular y las preferencias en el empaquetamiento cristalino de compuestos modelo es una herramienta útil para la determinación de la estructura de polímeros ya que los mismos pueden ser fragmentos representativos de la cadena polimérica.
Además de la síntesis, el trabajo comprende la caracterización fisicoquímica y estructural de todos los compuestos sintetizados así como el estudio de las propiedades térmicas de los polímeros obtenidos. Se ha realizado un estudio cinético de polimerización de los monómeros y de cristalización de los poliésteres sintetizados mediante calorimetría diferencial de barrido.
Dada la importancia de la morfología y estructura del polímero en las propiedades físicas y en sus aplicaciones, se han realizado estudios sobre la estructura de los poliésteres con rayos X y microscopia electrónica.
Además, se han realizado experimentos en resolución temporal de dispersión de rayos X a bajo ángulo (SAXS) y de difracción (WAXD) de radiación sincrotrón.
Sustitutos no Óseos y Regeneración Ósea
La necesidad de alcanzar tanto la óptima localización en la arcada del implante como el eje, dirección y nivel de emergencia adecuados, ha estimulado la búsqueda y desarrollo de numerosos materiales capaces de sustituir al hueso para tratar defectos óseos de diferente etiología, magnitud y localización.
Para que se produzca el crecimiento óseo en un defecto es necesario que exista un coágulo sanguíneo, la conservación de los osteoblastos y el contacto con el tejido vivo.
Los mecanismos biológicos que participan en la neoformación ósea varían según el tipo de injerto que se emplee y podríamos resumirlos en:
- Osteogénesis: formación de hueso nuevo por las células que sobreviven en el injerto. Esta actividad se produce principalmente en las cuatro primeras semanas tras la colocación del mismo.
- Osteoconducción: el injerto sirve de guía para el crecimiento óseo ya que es progresivamente colonizado por vasos sanguíneos y células osteoprogenitoras de la zona receptora, que van lentamente reabsorbiéndolo y depositando hueso nuevo.
- Osteoinducción: transformación de las células mesenquimales indiferenciadas perivasculares de la zona receptora en células osteoformadoras.
Estos inconvenientes unidos a la posible reabsorción ósea al cabo del tiempo, han desencadenado el desarrollo vertiginoso de los sustitutos no óseos en los que se engloban: los materiales biocerámicos, los cristales bioactivos y los polímeros.
El autoinjerto es considerado por la mayoría de los autores el injerto ideal por su comportamiento en la mayoría de las situaciones. Es osteogénico, pues contiene células vitales y proteínas morfogenéticas y no existe posibilidad de que provoque reacciones inmunitarias adversas.
Presenta una serie de desventajas como la morbilidad intrínseca en su obtención, morfología, gran coste económico y disponibilidad limitada sobre todo en cirugía pediátrica.
En la siguiente tabla se resumen los tiempos de reabsorción de diferentes proporciones de ácido poliláctico y poliglicólico:
| Composición | Tiempo de Reabsorción |
|---|---|
| D, L-láctico y poliglicólico (50:50) | 2-3 meses |
| Poliglicólico | 3-4 meses |
| D, L-láctico y poliglicólico (85:15) | 2-4 meses |
| Poli (D, L-láctico) | 4-6 meses |
| Poli (L-láctico) | 18-36 meses |
