Impact of water in the degradability and hemocompatibility of polymers for medical applications
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2017
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Abstract
El agua cumple un rol fundamental en el funcionamiento de varias actividades biológicas en el cuerpo. En implantes poliméricos degradables, el agua forma parte del proceso de degradación a través de la hidrólisis. En superficies, el agua se comporta de manera distinta al analizarlo a niveles moleculares. Existen tres estados del agua en superficie: agua no-congelable, la cual no se congela incluso a -100°C; agua intermedia, la cual se congela a temperaturas bajo 0°C; y agua libre, la cual se congela a 0°C. Cuando un material es implantado en el cuerpo, lo primero que ocurre es la absorción de agua, seguido por el contacto con la sangre. La hemocompatibilidad corresponde al efecto de un material en la sangre o sus componentes, y se presume que el agua es capaz de influenciar la hemocompatibilidad de implantes poliméricos. Sin embargo, se sabe muy poco de esta relación. En este trabajo se estudiaron dos efectos del agua en polímeros: (i) el efecto en la cinética de degradación de polímeros, para lo cual se diseñó un modelo matemático de degradación de poliésteres; y (ii) el efecto en la hemocompatibilidad de polímeros, para lo cual se seleccionaron y analizaron distintos estudios de agua y hemocompatibilidad en polímeros. Se realizó una estimación de parámetros del modelo matemático de degradación a partir de datos experimentales de la literatura. Los valores obtenidos se encontraron dentro del rango esperado de valores según estudios anteriores, mientras que el modelo presentó un buen ajuste a los datos experimentales obtenidos de la literatura. Por otro lado, para estudiar el efecto del agua en la hemocompatibilidad se seleccionaron estudios de la literatura de cinco polímeros degradables y dos polímeros no-degradables. Se concluyó que contenidos de agua intermedia mayores a 3% peso están relacionados con mayor hemocompatibilidad en los casos de cinco de los siete polímeros analizados; en el caso de los otros dos, los datos disponibles no permitieron afirmar ni negar esta conclusión. Estos resultados muestran que: (i) el agua influencia la cinética de degradación y su comportamiento puede describirse mediante un modelo matemático; y (ii) que los estados del agua influencian la hemocompatibilidad de materiales poliméricos. Estos resultados otorgan información relevante para la selección, diseño y desarrollo de materiales poliméricos en la industria médica.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2017