Desarrollo e incorporación de microesferas biodegradables en andamios porosos de biovidrio CEL2

Abstract

This project aims to produce pectin and chitosan microspheres for the encapsulation of acetaminophen. The technique used to obtain the microspheres was water-in-oil (W/O) emulsion solvent evaporation method; both types of microspheres were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectrophotometry (FTIR). The yield, the encapsulation efficiency and the moisture loss were determined and in the case of chitosan microspheres the kinetics of drug release was determined. The chitosan microspheres were chosen to be incorporated into the walls of the three-dimensional CEL2 bioglass scaffolds by immersion technique in a microsphere’s dispersion of hexane. The scaffolds were prepared by the combined method of powder metallurgy and foaming of polymers using the SiO2-P2O5-CaO-MgO-Na2O-K2O system. The CEL2 bioactive glass was characterized using X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). Initially, several formulations were made, of which the 3 wt.% foaming agent/42 wt.% binder/55 wt.% bioactive glass was chosen. The scaffolds were subjected to a heat treatment in two stages, the first one of foaming and the second one of pyrolysis and sintering, with the goal of obtaining a balance between their mechanical stress and porosity. The sintering temperature of the scaffolds was 950 °C. Subsequently, the scaffolds were machined to obtain uniform cylinders in dimension for the mechanical tests.

En la presente investigación se fabricaron microesferas biodegradables de quitosano y pectina con la capacidad de encapsular acetaminofén; la técnica empleada para la obtención fue emulsión/evaporación del solvente a partir de una emulsión agua en aceite, ambos tipos de microesferas fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos-X (DRX), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y espectrofotometría infrarroja (FTIR). Se determinó el rendimiento, la eficiencia de encapsulamiento, la pérdida de humedad y en el caso de las microesferas de quitosano la cinética de liberación del fármaco. Se eligieron las microesferas de quitosano para ser adheridas a las paredes de andamios tridimensionales de biovidrio CEL2 por medio de inmersión en una dispersión de microesferas en hexano. Los andamios fueron preparados mediante el método de metalurgia de polvos y espumado de polímeros usando el sistema SiO2-P2O5-CaO-MgO-Na2O-K2O. El biovidrio CEL2 se preparó por la ruta convencional de fusión y temple, pero con la variante de que fue sometido a una frita, posteriormente se molió para obtener un tamaño de partícula < 20 μm. El vidrio fue caracterizado usando difracción de rayos X (DRX) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Inicialmente, se realizaron varias formulaciones, de las cuales se eligió la de 3% espumante/42% ligante/55% biovidrio, en peso. Los andamios se sometieron a un tratamiento térmico de dos etapas, la primera de espumado y la segunda de pirólisis y sinterizado, con el objetivo de obtener un equilibrio entre la resistencia mecánica y la porosidad de éstos. La temperatura de sinterización de los andamios fue de 950ºC. Posteriormente, los andamios se maquinaron para obtener cilindros uniformes en dimensión, los cuales se usaron para las pruebas mecánicas de compresión.