Funcionalización de nanofibras alcohol polivinílico/quitosano mediante polimerización in situ de polipirrol dopado con ácido hialurónico para la producción de nanofibras electroconductoras

Abstract

Polymer-based cellular scaffolds are the new age of biomaterials, which can be obtained from naturally derived biopolymers, such as chitosan, or in blends with synthetic biopolymers like polyvinyl alcohol. These polymer blends show processing versatility and improved physicochemical properties. Cellular scaffolds in the form of nanofibers provide a novel strategy for developing biomaterials with important tissue engineering applications because of their porous structure and biomimetic extracellular environment microstructure. Nowadays, electrospinning technique is one of the most employed approaches for the fabrication of this kind or nanoarchitectures, because it is simple, versatile, and low cost. Different parameters influence the electrospinning process for obtaining nanofibers from polymeric solutions. These factors are related to the process itself, the polymeric solution, and environmental conditions. To fabricate high quality microstructural nanofiber collections, these parameters must be standardized. On the other hand, bioelectricity is another highly desired property in a biomimetic cell scaffold, because it can guide the growth and cellular differentiation in tissue regeneration. That is why the incorporation of electroconductive biopolymers can lead the way to the new generation of cellular scaffolds. Electrochemical polymerization is a novel strategy for conductive polymers synthesis because it is a simple method, and the polymer could be deposited in situ over different surfaces. This work describes the painstaking standardization of the electrospinning process for obtaining a polymeric template based on polyvinyl alcohol/chitosan blends. Moreover, the in situ electropolymerization of polypyrrole doped with hyaluronic acid onto the surface of nanofibers template is also described for the fabrication of a cellular scaffold with potential application in tissue engineering.

Los andamios celulares desarrollados a partir de polímeros representan la nueva era de los biomateriales, los cuales pueden obtenerse a partir de biopolímeros derivados de origen natural, como el quitosano, en mezcla con biopolímeros sintéticos como el alcohol polivinílico; estas mezclas a su vez presentan versatilidad de procesamiento y propiedades fisicoquímicas mejoradas. Su obtención a través de la formación de colecciones de nanofibras proporciona una estrategia novedosa para el desarrollo de biomateriales con importantes aplicaciones en ingeniería de tejidos; debido a su microestructura porosa y biomimética con el entorno extracelular. La técnica de electrohilado es una de las metodologías de mayor uso en la actualidad para la obtención de este tipo de nanoarquitecturas, debido a que es sencilla, versátil y de bajo costo. Durante el electrohilado de soluciones poliméricas para la obtención de nanofibras, influyen diversos parámetros, relacionados al proceso y a la disolución, así como parámetros ambientales, los cuales deben ser estandarizados para la obtención de colecciones de nanofibras de alta calidad microestructural. Por su parte, la bioelectricidad es otra de las propiedades altamente deseables en un andamio celular biomimético debido a que puede proporcionar una guía de crecimiento y diferenciación celular en la regeneración de tejidos, por lo cual, el incorporar biopolímeros electroconductores puede dar paso a la nueva generación de andamios celulares. El método de polimerización electroquímica representa una novedosa estrategia de síntesis de polímeros conductores debido a la sencillez del método y a que el polímero puede depositarse in situ sobre diferentes superficies. En el presente trabajo de investigación, se describe el proceso minucioso de estandarización del proceso de electrohilado para la obtención de una plantilla polimérica basada en la mezcla alcohol polivinílico/quitosano, y la electropolimerización in situ de polipirrol, un polímero conductor biocompatible, dopado con ácido hialurónico, sobre la colección de nanofibras, para la obtención de un andamio celular con potencial aplicación en ingeniería de tejidos especializados.