Obtencion de Biopolimero a Partir de Dioxido No Se Que

7/25/2019 Obtencion de Biopolimero a Partir de Dioxido No Se Que

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OBTENCIN DE PELCULAS POLIMRICAS BASADAS EN DIXIDO DESILICIO ENCAPSULADO EN UNA MATRIZ DE QUITOSANO Y GLICEROLORGNICO A TRAVS DEL MTODO DE EVAPORACIN LENTA PARA

APLICACIONES BIOMDICAS

WILSON FERNANDO PANTOJA YELAOSCAR MAURICIO VELEZ TABARES

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTEFACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA BIOMDICASANTIAGO DE CALI

2011


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OBTENCIN DE PELCULAS POLIMRICAS BASADAS EN DIXIDO DESILICIO ENCAPSULADO EN UNA MATRIZ DE QUITOSANO Y GLICEROLORGNICO A TRAVS DEL MTODO DE EVAPORACIN LENTA PARA

APLICACIONES BIOMDICAS

WILSON FERNANDO PANTOJA YELAOSCAR MAURICIO VELEZ TABARES

Proyecto de Grado para optar al ttulo deIngeniero Biomdico

DirectorCLARA EUGENIA GOYES LOPEZ

Dra. Ing. con nfasis en Ingeniera de Materiales

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTEFACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA BIOMDICASANTIAGO DE CALI

2011


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3Santiago de Cali, 23 de Febrero de 2012

Nota de aceptacin:

Aprobado por el comit de grado encumplimiento de los requisitosexigidos por la UniversidadAutnoma de Occidente para optaral ttulo de Ingeniero Biomdico.

Ingeniero Mauricio Barrera

Jurado

Ingeniero Jos Mina

Jurado


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Culmina una de las etapas ms esperadas e importantes de mi vida en la queagradezco y dedico a Dios, por haberme permitido llegar hasta este punto y

haberme dado salud para lograr mis objetivos, adems de su infinita bondad yamor.

A mi padre Mario Vlez, por los ejemplos de constancia y perseverancia que locaracterizan y que me ha inculcado siempre, por el valor mostrado para saliradelante y por su cario; a mi madre Martha Lucia Tabares, por habermeapoyado en todo momento, por sus valores, por la motivacin y constantesconsejos, que me han permitido ser una persona de bien, pero ms que nada,por su amor.

A mis familiares; a mi to Bernardo, a mi to Orlando, a mi to Guillermo, a mita Yolanda, a mi hermana Lina, a mi sobrino Juan, a mi prima Katherine, a miprima Juliana que me acompaa desde el cielo, a mis abuelos y bisabuelos queen paz descansen, a todos ellos y muchos otros miembros de mi gran familiaque si nombrara sobrepasaran esta y muchas pginas ms, que participarondirecta o indirectamente en la elaboracin de esta tesis, por ser el ejemplo deuna familia unida y llena de valores de la cual aprend demasiado.Gracias a ustedes!

A mis maestros; por su gran apoyo y motivacin para la culminacin de nuestros estudios profesionales y para la elaboracin de esta tesis.

A mis amigos; que nos apoyamos mutuamente en nuestra formacinprofesional y que hasta ahora, seguimos siendo amigos y compartiendograndes aventuras, sonrisas y triunfos: Diana Marcela Riascos, Loly Ardila,Diana Araujo, Heydy Mosquera, a Jorge Derazo, Bryan Pillimurt. A micompaero de tesis Fernando Pantoja por su gran amistad y su perseveranciaparticipando de forma directa en la elaboracin de este trabajo de grado.

Oscar Mauricio Vlez


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A DIOS.

Por sus infinitas bendiciones, gracias por permitirme llegar hasta esta instanciade mi vida, gracias por cada minuto, hora y das que me has permitidoconocerte y dar fe que eres un Dios vivo.

A MIS PADRES.

SONIA YELA ROMOy WILSON PANTOJA ACOSTAquienes me ensearon a

valorar cada instante de mi vida, me ensearon a luchar por lo que quiero ypuedo lograr, gracias por darme su amor, cario y apoyo incondicional, graciaspor sus consejos. Sin ustedes, todo esfuerzo seria en vano porque son mirazn de ser y existir. GRACIAS POR DARME LA VIDA!

A MI FAMILIA.

Gracias por su apoyo incondicional, mis abuelos: Aura, Rubiela, Gerardo,Marco Polo. Mis bisabuelos: Elvira, Lina, Herman (que Dios los tenga en sugloria). Mis tos: Harolth (gracias por su apoyo y comprensin), Helena, lvaro,Henry (q.e.p.d), Nelsa, Omaira, Patricia, Aylem, Edwar, Lipcio, Zenaida. Mishermanas: Sahira, Camila. Mis primos: Sebastin, Esteban, Mara, Dayana,Lislihe, Linda, Mafe, Jess, ngela, Julieth, Jhon, Luisa, Magda, Ana, Jairo.Roberto (gracias por su cario y apoyo). Andrea (gracias por su amor, apoyo,compaa, y a su familia gracias)

A MIS AMIGOS.

Gracias por su compaa y su amistad incondicional, lvaro, Giovanny, Martin,Marcela, Diana, Loly, Heidy, Oscar quien me brindo su amistad y fue parte deeste logro.

Wilson Fernando Pantoja Yela


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AGRADECIMIENTOS

Expresamos nuestros ms sinceros agradecimientos a todos aquellos que, dealguna u otra manera, contribuyeron en la realizacin del presente trabajo.

Profesora Clara Eugenia Goys Lpez, Doctora en Ingeniera de Materiales dela Universidad del Valle, integrante del Grupo de Investigacin de MaterialesAvanzados para Micro y Nano Tecnologa IMAMNT de la UniversidadAutnoma de Occidente, Directora del Trabajo de Grado.

Profesora Luz Elena Vinasco, estadstica, Magister en Ciencias Agrarias de laUniversidad del Valle, profesora de la Pontificia Universidad Javeriana Cali.

Profesor Faruk Fonthal Rico, Doctor en Ingeniera Electrnica de la UniversidadRovira i Virgili - Espaa, Director del Grupo de Investigacin de MaterialesAvanzados para Micro y Nano Tecnologa IMAMNT de la UniversidadAutnoma de Occidente.

Profesora Paola Andrea Neuta Arciniegas, Bacteriloga de la Universidad delValle, Directora del Programa de Ingeniera Biomdica de la UniversidadAutnoma de Occidente.

Profesor Oscar Checa, Doctor en fsica de la Universidad del Valle, profesorhora ctedra de la Universidad Autnoma de Occidente.

Ingeniero Heberth Gonzalez, Ingeniero elctrico, Coordinador de laboratoriosde la Facultad de Ingeniera de la Universidad Autnoma de Occidente.

Ingeniero David Fernndez, Magster en Ingeniera Industrial de la PontificiaUniversidad Javeriana de Cali, Ingeniero Mecatrnico de la UniversidadAutnoma de Occidente.

Jennifer Lucum Vargas, Laboratorista Clnico de la Universidad del Valle,encargada del Laboratorio de Ciencias Biomdicas de la UniversidadAutnoma de Occidente.

Jos Pereira, Asistente de Laboratorio de Materiales de la UniversidadAutnoma de Occidente.


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CONTENIDO

GLOSARIO 19RESUMEN 24

INTRODUCCIN 26

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 29

2. OBJETIVOS 31

2.1. OBJETIVO GENERAL 312.2. OBJETIVOS ESPECFICOS 31

3. JUSTIFICACIN 32

4. ANTECENDENTES 33

4.1. QUITINA 334.2. CAMPOS DE APLICACIN DEL QUITOSANO 344.3. PELCULAS DE QUITOSANO 384.4. GLICEROL 384.5 DIXIDO DE SILICIO 394.6 MTODO DE EVAPORACIN LENTA 404.7 COMPORTAMIENTO MATERIALES POLMERICOS 40

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 42

5.1. ESTANDARIZACIN DEL MTODO PARA OBTENCINDE PELCULAS POLIMRICAS A PARTIR DE GLICEROLORGNICO Y QUITOSANO 425.2 PROCESOS REALIZADOS, EQUIPOS Y MATERIALESUTILIZADOS PARA LA FABRICACIN Y CARACTERIZACIN

DE LAS PELCULAS POLIMRICAS 425.2.1 Diseo experimental 455.2.2 Etapa 1: Medicin de glicerol orgnico 465.2.3 Etapa 2: Medicin de quitosano 475.2.4 Etapa 3: Preparacin de acido actico al 1% 495.2.5 Etapa 4: Disolucin del quitosano 515.2.6 Etapa 5: Mezcla de quitosano diluido con glicerolorgnico de maz 525.2.7 Etapa 6: Mezcla de quitosano diluido con glicerolorgnico vegetal 54
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5.2.8 Etapa 7: Mezcla de quitosano diluido con glicerolorgnico de grasa animal 545.2.9 Etapa 8: Depsito de mezclas en tubos de ensayo 555.2.10 Etapa 9: Centrifugado de la mezcla 57

5.2.11 Etapa 10: Depsito de mezclas en moldes de tefln 585.2.12 Etapa 11: Cubrimiento de mezcla con campana de acrlico 585.2.13 Etapa 12: Evaporacin de mezcla a temperatura ambiente 605.2.14 Etapa 13: Secado de la mezcla a 40 C 615.3. PRUEBAS DE RESISTENCIA MECNICA PARAESTANDARIZACIN DE MTODO DE OBTENCINDE PELCULAS POLIMRICAS CON LASCARACTERSTICAS ADECUADAS PARAAPLICACIONES BIOMDICAS 625.4. ENCAPSULAMIENTO DEL DIXIDO DE SILICIO

EN LA MATRIZ POLIMRICA QUE PRESENTLAS MEJORES CARACTERSTICAS DERESISTENCIA MECNICA 665.5. TCNICA PARA EL DIAGNOSTICO CITOTXICO 695.5.1. Viabilidad celular 695.6. PRUEBAS DE MICROSCOPA ELECTRNICA DEBARRIDO EN LAS PELCULAS POLIMRICAS (SEM) 725.6.1 Preparacin de las muestras 735.6.2 Proceso llevado a cabo para las pruebas de MicroscopiaElectrnica de Barrido a las pelculas polimricas 75

6. ANLISIS Y RESULTADOS 77

6.1. OBTENCIN DE LAS PELCULAS POLIMRICAS 776.1.1. Obtencin de quitosano lquido 776.1.2. Obtencin de soluto a partir de quitosano diluido y glicerol 776.1.3. Obtencin de pelculas polimricas de quitosanoy glicerol, a travs del mtodo deevaporacin lenta 776.2. RESULTADO DISEO EXPERIMENTAL 78

6.3. ANLISIS Y DETERMINACIN DE PROPIEDADES MECNICAS 816.4. OBTENCIN DE PELCULAS POLIMRICASQUITOSANO, GLICEROL DE MAZ Y SiO2 916.5. ANLISIS DE CITOTXICIDAD 926.6. ANLISIS DE MICROSCOPA ELECTRNICA DE BARRIDO 1036.6.1 Muestras recubiertas con oro en la Cmarade Vacio Denton Vacuum 1036.6.2 Resultados obtenidos para las pruebas deMicroscopa Electrnica de Barrido 103

7. CONCLUSIONES 105
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8. RECOMENDACIONES 107

GRUPOS DE INVESTIGACIN 109

BIBLIOGRAFA 110ANEXOS 113


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Equipo utilizado para medir las proporciones de glicerolutilizadas micropipeta (A), Deposito de proporcione s de glicerol enrecipientes (B) 47

Figura 2. Quitosano utilizado (A), Paleta para tomar el polvo dequitosano y recipiente para depositarlo (B), Pesa con campanapara medir el quitosano (C), cantidad exacta de quitosano obtenidaa partir de los clculos, observada en el indicador digitalde la pesa (D). 48

Figura 3. Acido actico al 100% (A), agua destilada (B) 49

Figura 4. Baker mezcla de agua destilada y acido actico al 100% (A)Acido actico al 1% (B) 50

Figura 5. Deposito de quitosano en Baker con agitador magntico (A),mezcla de acido cido actico con quitosano (B), plancha de agitacinmagntica (C), Agitacin de las mezclas a 7000 RPM (D) 51

Figura 6. Mezcla de quitosano y acido actico despus detranscurridas 6 horas de agitacin (A) 52

Figura 7. Proceso para agregar glicerol a quitosano diluidoconcentracin glicerol de maz alta (A), muestras de quitosano yglicerol de maz en las tres concentraciones en proceso deagitacin (B) 53

Figura 8. Mezcla de quitosano y glicerol de origen vegetalconcentracin glicerol de origen vegetal alta (A), muestras dequitosano y glicerol de origen vegetal en las tres concentraciones en

proceso de agitacin (B).Figura 10. Tcnicas de caracterizacin delrecubrimiento 54

Figura 9. Mezcla de quitosano y glicerol de grasa animalconcentracin glicerol de grasa animal alta (A), muestrasde quitosano y glicerol grasa animal en las tres concentracionesen proceso de agitacin (B) 55

Figura 10. Medicin con pipeta de 12,7 ml de cada tipo de glicerolen su diferente concentracin para depsito en tubos de

ensayo (A), deposito de mezclas en tubos de ensayo (B),


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tubos de ensayo con mezclas (C) 57

Figura 11. Centrifuga empleada para dicho proceso (A), ubicacinde los tubos de ensayo en la centrifuga (B), parmetros establecidosy proceso de centrifugado (C) 58

Figura 12. Modelo CAD de los moldes a obtenerse (A), Maquinado detefln para obtencin de moldes (B), Moldes de tefln (C), Depositode la mezcla en moldes de tefln (D), Mezcla depositada (E) 59

Figura 13. Cubrimiento de los moldes con la campana de acrlico (A) 60

Figura 14. Nivelador (A), Ubicacin de los moldes con las

mezclas (B), Estado de las mezclas despus de transcurridoel tiempo establecido (C) 61

Figura 15. Horno (A), Estado de las mezclas despus detranscurridas 46 horas en el horno a 40 C (C) 62

Figura 16. rea establecida por la norma ASTMD882-10para pruebas de resistencia mecnica en polmeros 63

Figura 17. Maquina universal de ensayos INSTRON (A),Distancia entre grips de la maquina universal INSTRON (B) 64

Figura 18. Bosquejo de pelcula polimrica obtenida paralas pruebas de resistencia mecnica 64

Figura 19. Ubicacin de la pelcula polimrica en la maquinauniversal INSTRON (A) 65

Figura 20. Proceso para determinacin de propiedades

mecnicas de la pelcula polimrica (A) 66

Figura 21. Manipulacin del dixido de silicio (A), Calibracinde la balanza de precisin (B), Deposito del dixido de silicioen la balanza (C), Peso del dixido de silicio (D) 67

Figura 22. Agitacin de la mezcla de quitosano, gl iceroly dixido de silicio (A) 68

Figura 23. Pelculas de quitosano, glicerol y


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dixido de silicio encapsulado (A) 68

Figura 24. Extraccin de sangre por venopuncin (A),tubo con sangre (B), tubos con sangre de los distintospacientes (C) 70

Figura 25. Autoclave (A), implementos en proceso deesterilizacin (B) 71

Figura 26. Sangre centrifugada (A), separacin de cadenade linfocitos (B), tubo de ensayo despus de lavado delinfocitos (C), preparacin del antibitico (penicilina ygentamicina) (D), Mezcla de linfocitos, antibitico y RPMI (E),

Deposito de la pelcula polimrica en la mezcla de linfocitos,antibitico y RPMI (F), Muestras en cmara de CO2 (G) 71

Figura 27. Principio de funcionamiento del SEM, segncomponentes 73

Figura 28. Cmara de Vacio Denton Vacuum 74

Figura 29. Muestras de pelculas polimricas listas para

ser introducidas a la Cmara de Vacio Denton Vacuumpara el proceso de recubrimiento con oro 74

Figura 30. Microscopio Electrnico de Barrido JEOL JSM-6490LV 75

Figura 31. Ubicacin de las muestras en Electrnico de BarridoJEOL JSM-6490LV 75

Figura 32. Pelculas polimricas transcurrido el tiempo desecado (A), Pelcula polimrica obtenida (B) 78

Figura 33. Grficos de contorno humedad Vs concentracinpara obtener cantidad optima de glicerol a utilizar para lafabricacin de pelculas polimricas con alta deformacin 79

Figura 34. Proporciones porcentuales optimas de los reactivosempleados para la fabricacin de pelculas polimricas 81

Figura 35. Curva de tensin Vs deformacin para las pruebas deresistencia mecnica de la piel 84


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Figura 36. Histograma de los 3 promedios obtenidos paralas pruebas de deformacin a las cuales fueron sometidaslas pelculas polimricas de quitosano y glicerol de maz ensus tres concentraciones (baja, media y alta) 84

Figura 37. Histograma de los 3 promedios obtenidos paralas pruebas de deformacin a las cuales fueron sometidaslas pelculas polimricas de quitosano y glicerol vegetal ensus tres concentraciones (baja, media y alta) 85

Figura 38. Histograma de los 3 promedios obtenidos paralas pruebas de deformacin a las cuales fueron sometidaslas pelculas polimricas de quitosano y glicerol grasa animal

en sus tres concentraciones (baja, media y alta) 85

Figura 39. Histograma de los 3 promedios obtenidos para laspruebas de tensin a las cuales fueron sometidas las pelculaspolimricas de quitosano y glicerol de maz en sus tresconcentraciones (baja, media y alta) 86

Figura 40. Histograma de los 3 promedios obtenidos para laspruebas de tensin a las cuales fueron sometidas las pelculas

polimricas de quitosano y glicerol vegetal en sus tresconcentraciones (baja, media y alta) 86

Figura 41. Histograma de los 3 promedios obtenidos paralas pruebas de tensin a las cuales fueron sometidas laspelculas polimricas de quitosano y glicerol grasa animalen sus tres concentraciones (baja, media y alta) 87

Figura 42. Grafico de esfuerzo vs deformacin para la pelculapolimrica de quitosano y glicerol de maz bajo (A), Grafico

de esfuerzo vs deformacin para la pelcula polimrica de quitosanoy glicerol de maz medio (B), Grafico de esfuerzo vs deformacinpara la pelcula polimrica de quitosano y glicerol de maz alto (C), Graficode esfuerzo vs deformacin para la pelcula polimrica de quitosano yglicerol vegetal bajo (D), Grafico de esfuerzo vsdeformacin para la pelcula polimrica de quitosano y glicerolvegetal medio (E), Grafico de esfuerzo vs deformacin para lapelcula polimrica de quitosano y glicerol vegetal alto (F),Grafico de esfuerzo vs deformacin para la pelcula polimrica

de quitosano y glicerol de grasa animal bajo (G), Grafico de


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esfuerzo vs deformacin para la pelcula polimrica de quitosanoy glicerol de grasa animal medio (H), Grafico de esfuerzo vsdeformacin para la pelcula polimrica de quitosano y glicerolde grasa animal alto (I) 88

Figura 43. Histograma que representa el mdulo de Young vsconcentracin de glicerol 90

Figura 44. Matriz de conteo cmara de newbauer (A), Linfocitosviables (B) y (C), linfocito no viables (D) 92

Figura 45. Control positivo pelcula polimrica, quitosano yglicerol maz (A), Muestra UNO Pelcula polimrica, quitosano,

glicerol maz y dixido de silicio en baja proporcin (B), MuestraDOS Pelcula polimrica, quitosano, glicerol maz y dixido desilicio en media proporcin (C), Muestra TRES Pelcula polimrica,quitosano, glicerol maz y dixido de silicio en alta proporcin (D),Control negativo caucho (E) 96

Figura 46. Barras porcentuales de linfocitos viables y no viablesexpuestos al control positivo (pelcula polimrica de quitosano yglicerol maz), durante los 3 das 97

Figura 47. Barras porcentuales de linfocitos viables y no viablesexpuestos al control muestra uno (quitosano, glicerol de maz ydixido de silicio en baja proporcin), durante los 3 das 98

Figura 48. Barras porcentuales de linfocitos viables y no viablesexpuestos al control muestra dos (quitosano, glicerol de maz ydixido de silicio en mediana proporcin), durante los 3 das 98

Figura 49. Barras porcentuales de linfocitos viables y no viables

expuestos al control muestra tres (quitosano, glicerol de maz ydixido de silicio en alta proporcin), durante los 3 das 99

Figura 50. Barras porcentuales de linfocitos viables y no viablesexpuestos al control negativo (caucho) durante los 3 das 99

Figura 51. Porcentaje de viabilidad celular para cada una de lasmuestras transcurridos los tres das de conteo 102

Figura 52. Muestras recubiertas con oro en la Cmara


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de Vacio Denton Vacuum 103

Figura 53. Imagen de Microscopia Electrnica de Barrido parapelicula polimerica de quitosano, glicerol maiz alta concentraciony dioxido de silicio en baja concentracion (0,25%) (A), Imagen deMicroscopia Electrnica de Barrido para pelicula polimerica dequitosano, glicerol maiz alta concentracion y dioxido de silicio enmedia concentracion (0,5%) (B), Imagen de Microscopia Electrnicade Barrido para pelicula polimerica de quitosano, glicerol maiz altaconcentracion y dioxido de silicio en alta concentracion (0,75%) (C) 104


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LISTA DE CUADROS

Cuadro 1. Aplicaciones del quitosano en diversos campos 35Cuadro 2. Procesos, reactivos y equipos utilizados para laelaboracin de las pelculas polimricas 42

Cuadro 3. Tipos de material, presentacin y uso de cada compuesto 44

Cuadro 4. Concentracin de glicerol utilizado 46

Cuadro 5. Cantidad y concentracin de los materiales empleadospara la obtencin del acido actico al 1 % 50

Cuadro 6. Proporcin de acido actico al 1 % y quitosanoempleados para la preparacin de la mezcla 51

Cuadro 7. Proporciones de glicerol de maz y quitosanodiluido en acido actico empleadas para la mezcla 53

Cuadro 8. Proporciones de glicerol vegetal y quitosano diluidoen acido actico empleadas para la mezcla 54

Cuadro 9. Proporciones de glicerol animal y quitosano diluidoen acido actico empleadas para la mezcla 55

Cuadro 10. Receta o concentraciones adecuadas para la fabricacinde las pelculas polimricas de quitosano y glicerol de maz, obtenidasa partir del desarrollo del diseo experimental 56

Cuadro 11. Distribucin de la mezcla en tubos de ensayo 80

Cuadro 12. Proporciones porcentuales optimas de los reactivosempleados para la fabricacin de pelculas polimricas 81

Cuadro 13. Datos promedio de esfuerzo porcentual y deformacinobtenidos para las pelculas polimricas 82

Cuadro 14. Comparacin entre datos de deformacin y tensinobtenidas con las pruebas de resistencia mecnica de las pelculaspolimricas de quitosano y glicerol de maz con datos de deformaciny tensin de pelculas polimricas ya existentes 83

Cuadro 15. Matriz de conteo celular del cultivo de linfocitos


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(conteo cada 24 horas) 91

Cuadro 16. Receta o concentraciones adecuadas para la fabricacinde las pelculas polimricas de quitosano, glicerol de maz y SiO 2 94

Cuadro 17. Estadstica de linfocitos viables para cada muestradurante los tres das 100

Cuadro 18. Estadstica de linfocitos no viables para cada muestradurante los tres das 100

Cuadro 19. Comparacin estadstica para determinacin deviabilidad celular 101


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LISTA DE ANEXOS

ANEXO A. Norma ASTMD82-10 112

ANEXO B. Material safety data sheet (msds) dixido de silicio (SiO2) 123

ANEXO C. Formulario de consentimiento informado 128

ANEXO D. Procedimiento de la tcnica azul de tripn para evaluarbiocompatibilidad celular 133

ANEXO E. Certificado de calidad glicerina, laboratorio de ensayosbiodiesel, operado por sgs Colombia S.A 135

ANEXO F. Certificado de anlisis quitosano, sigma aldrich, bm scienceand service ltda 136


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GLOSARIO

ACIDO ACTICO: es un lquido higroscpico, que solidifica a 16,6 C, incoloro

y de olor punzante (a vinagre). Es soluble en agua, etanol, ter, glicerina,acetona, benceno, y tetracloruro de carbono. Es insoluble en sulfuro decarbono. Se obtiene por oxidacin, a partir de alcohol etlico.

AGUA DESTILADA: es aquella que como todo tipo de agua su composicin sebasa en la unidad de molculas H2O, solo que se le han eliminado lasimpurezas e iones mediante la destilacin.

ANTIBACTERIANO: quimioterpico que acta inhibiendo la actividad de latopoisomerasa, enzima que produce el superenrollamiento de la cadena delDNA bacteriano.

APSITO:los apsitos son vendajes especiales que bloquean los grmenes ymantienen el sitio del catter seco y limpio

ASTM D882-10:mtodo de prueba estndar para las propiedades de traccinde Lminas de plstico.

AUTOCLAVADO: proceso mediante el cual, por medio de la presin ytemperaturas elevadas se destruyen grmenes patgenos.

AZUL DE TRIPN: indicador o colorante implementado en procesos deevaluacin de biocompatibilidad con tcnicas de viabilidad celular.

BIOCOMPATIBILIDAD: propiedad de los materiales para interactuar con unmedio fisiolgico, sin generar alteraciones o una respuesta inmunolgica.

BIODEGRADABLE:sustancia que puede ser descompuesta con cierta rapidezpor organismos vivientes, los ms importantes de los cuales son bacteriasaerobias. Sustancia que se descompone o desintegra con relativa rapidez encompuestos simples por alguna forma de vida como: bacterias, hongos,gusanos e insectos.

BIOMATERIAL: material diseado para ser implantado o incorporado dentrode un sistema vivo, con el objeto de sustituir o regenerar tejidos vivientes y susfunciones.

CEA: autoinjerto epitelial cultivado.

CITOTXICIDAD: poder destructor con respecto a las clulas. Su destruccinpuede ser provocada por anticuerpos activos en presencia de complemento,contra clulas determinadas; o directamente por clulas agresivas, linfocitos(linfocito s K) o macrfagos: en este caso se trata de citotxicidad por

mediacin celular.
http://es.mimi.hu/medicina/patogenos.htmlhttp://es.mimi.hu/medicina/cateter.htmlhttp://es.mimi.hu/medicina/quimioterapico.html


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COLGENO: es una protena fibrosa que forma el tejido conectivo, y que enlos mamferos y aves constituye una proporcin muy importante de lasprotenas totales, del orden de un cuarto del total, lo que la hace la mayoritaria.

COMPUESTO: es una sustancia formada por la unin de dos o ms elementosde la tabla peridica. Una caracterstica esencial es que tiene una frmulaqumica.

CRUSTCEO: animal invertebrado con respiracin branquial que tiene dospares de antenas y el cuerpo cubierto por un caparazn duro y flexible.

DESACETILACIN: eliminacin de un grupo acetilo (COCH3) de unamolcula. Es una reaccin importante en varios ciclos bioqumicos, incluyendoel ciclo de Krebs.

DIXIDO DE SILICIO: es una sustancia amorfa que se produce sintticamentemediante un proceso de hidrlisis en fase de vapor, que da slice pirognica,mediante un proceso hmedo, que da slice precipitada, gel de slice, o slicehidratada.

DERMIS: la dermis es la capa de piel situada bajo la epidermis y firmementeconectado a ella. A la cara interna de la membrana basal de la epidermis se leune la dermis.

ELASTICIDAD: se refiere a la capacidad de un slido de volver a su formaoriginal cuando es deformado.

EPIDERMIS: la epidermis es la capa ms externa de nuestra piel. Se sitaencima de la dermis y est formada casi exclusivamente por clulas epitelialesdel tipo queratinocitos.

ESFUERZO MECNICO: es el resultado de la divisin entre una fuerza y elrea en la que se aplica.

EVAPORACIN:la evaporacines un proceso fsico en el que un lquido o unslido se convierten gradualmente en gas.

GLICEROL: tambin conocido como glicerina o 1, 2,3 propanotriol, es uncompuesto alcohlico con tres grupos OH (hidroxilos). Posee un aspecto delquido viscoso, no tiene color, pero si un caracterstico olor, adems de unsabor dulzn. Adems el glicerol es un compuesto higroscpico, lo que quieredecir que tiene la capacidad de ceder o absorber la humedad presente en elmedio ambiente que lo rodea.
http://blogbellezza.com/que_es_la_dermishttp://es.wikipedia.org/wiki/Epidermishttp://es.wikipedia.org/wiki/Pielhttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico


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GLUCOSAMINA: es un amino azcar que acta prominentemente comoprecursor de la sntesis bioqumica en la glicosilacin de las protenas, participeen la formacin de los cartlagos, articulaciones, tendones y de los ligamentos.

HIDROGEL: son sistemas en estado coloidal con apariencia slida.

HIGROSCPICOS: todos los compuestos que atraen agua en forma de vaporo liquido de su ambiente.

HOMOGENEIDAD: mezcla de varias sustancias que da como resultado unasustancia de estructura y composicin uniforme.

IN-VITRO: se refiere a una tcnica para realizar un determinado experimentoen un tubo de ensayo, o generalmente en un ambiente controlado fuera unorganismo vivo.

LINFOCITO: leucocito de pequeo tamao, de ncleo esfrico y escasocitoplasma, que se halla en la linfa y en la sangre y cuya funcin es reconocer alos antgenos y sintetizar anticuerpos.

MATRIZ: conjunto de elementos qumicos del mismo tipo que comparten unnombre comn.

MODULO DE YOUNG: es un parmetro que caracteriza el comportamiento deun material elstico, segn la direccin en la que se aplica una fuerza. Estecomportamiento fue observado y estudiado por el cientfico ingls ThomasYoung.

MSDS: material safety data sheet

NANOFIBRA:es una nica y revolucionaria tecnologa de tejido que es cientosde veces ms finos que un cabello humano.

NANMETRO: es la unidad de longitud que equivale a una milmillonsimaparte de un metro. Recientemente la unidad ha cobrado notoriedad en elestudio de la nanotecnologa.

N-ACETILGLUCOSAMINA: es una de las formas de glucosamina, un reactivoque se encuentra naturalmente en el cuerpo, puede provenir de fuentesnaturales como conchas exteriores de mariscos, as como fuentes sintticas.Glucosamina como un suplemento alimenticio se utiliza para la osteoartritis,dolor de rodilla, dolor de espalda, prdida de peso y glaucoma.

PARTCULA: elemento ms pequeo en que puede dividirse una sustancia sinalterar sus propiedades fsicas y qumicas.
http://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Thomas_Younghttp://es.wikipedia.org/wiki/Thomas_Younghttp://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)


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PLASTIFICANTE:un plastificante es una sustancia que cuando se aade a unmaterial, normalmente a un plstico, da como resultado un producto flexible yms fcil de manejar.

POLIHIDROXIALCOHOL: cadenas carbonadas en las que los carbonospresentan un grupo OH y un radical H.

POLMERO: los polmeros son macromolculas (generalmente orgnicas)formadas por la unin de molculas ms pequeas llamadas monmeros. Lamateria est formada por molculas que pueden ser de tamao normal omolculas gigantes llamadas polmeros. Los polmeros se producen por launin de cientos de miles de molculas pequeas denominadas monmerosque forman enormes cadenas de las formas ms diversas

POLISACRIDO: son compuestos formados por la unin de muchos

monosacridos. Pertenecen al grupo de los glcidos y cumplen la funcin tantode reserva energtica como estructural. Los polisacridos son polmeros cuyosmonmeros son los monosacridos que se unen repetidamente medianteenlaces glucosdicos, formando cadenas en su estructura molecular.

PRE SPUTTERING: mtodo preliminar a un proceso asistido por plasmapara tratamientos superficiales y limpieza de entornos.

PSEUDOPLASTICIDAD: comportamiento en el cual los materiales polimricosven reducida su viscosidad al aumentar la velocidad de deformacin. Esmarcada dependiendo la distribucin de pesos moleculares y de la estructuradel polmero. Se puede explicar en base a la formacin y ruptura deinteracciones entre las molculas del polmero y al desenmaraamiento de lasmismas.

PUNTO DE RUPTURA: deformacin mxima del material.

QUEMADURA: una quemadura es una lesin en los tejidos cutneos,generalmente ocasionada por un exceso de calor. La gravedad de unaquemadura depende de la profundidad del compromiso tisular. Lasquemaduras pueden dividirse en tres categoras: se hace referencia a ellas

como quemaduras de primero, segundo y tercer grado.QUITINA: polisacrido que constituye el material principal del que est formadoel esqueleto externo de los artrpodos. La quitina est formada por hidrato decarbono nitrogenado, es de color blanco e insoluble en agua; la quitina sepuede encontrar en el esqueleto de los cangrejos.

QUITOSANO: es un polisacrido lineal compuesto de cadenas distribuidasaleatoriamente de -(1-4) D-glucosamina (unidades deacetiladas) y N-acetil-D-glucosamina (unidad acetilatada). Derivado de la quitina.
http://es.wikipedia.org/wiki/N-Acetilglucosaminahttp://es.wikipedia.org/wiki/N-Acetilglucosaminahttp://es.wikipedia.org/wiki/Glucosaminahttp://es.wikipedia.org/wiki/Polisac%C3%A1ridohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Monosac%C3%A1ridohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Mon%C3%B3merohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Pol%C3%ADmerohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Gl%C3%BAcidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3merohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_org%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Macromol%C3%A9cula


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REGENERACIN: capacidad que poseen ciertos organismos vivos pararestaurar un tejido perdido o lesionado o de hacer crecer nuevamente una partede su cuerpo perdida por causa accidental o fisiolgica.

REPETITIVIDAD: pruebas llevadas a cabo al mismo material, usando el mismoequipo en el mismo da.

REPRODUCIBILIDAD: comparacin de dos valores cercanos para el mismomaterial operando diferente equipo en diferentes das.

SILICIO: es un elemento qumico metaloide, nmero atmico 14 y situado en elgrupo 4 de la tabla peridica de los elementos formando parte de la familia delos carbonoideos de smbolo Si. Es el segundo elemento ms abundante en lacorteza terrestre (27,7% en peso) despus del oxgeno.

SUERO BOBINO FETAL: sustancia rica en componentes protenicos que sirvepara el enriquecimiento de medios de cultivo, implementada en procesos deseparacin celular.

SUSTRATO: material base que se ve expuesto a transformaciones fsico-qumicas superficiales, este puede ser de tipo metlico, cermico, polmero ocompuesto.

TEFLN: el tefln es un polmero muy resistente que fue descubierto porcasualidad en el ao 1938 por un trabajador de la empresa Du Pont llamadoRoy J. Plunkett,. El tefln es resistente a temperaturas muy altas e impideadems sustancias se adhieran a la superficie de este.

TEJIDO: un tejido es un conjunto de clulas similares que suelen tener unorigen embrionario comn y que funcionan en asociacin para desarrollaractividades especializadas.

TENSIN: es la fuerza interna aplicada, que acta por unidad de superficie orea sobre la que se aplica. Tambin se llama tensin, al efecto de aplicar unafuerza sobre una forma alargada aumentando su elongacin.

TRACCIN: esfuerzo a que est sometido un cuerpo por la aplicacin de dosfuerzas que actan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

LCERA: una lcera es toda lesin de la piel o membrana mucosa con formacrateriforme (forma de un crter, al perderse parte del tejido) y con escasa onula tendencia a la cicatrizacin.

VIABILIDAD CELULAR:ensayo preliminar a la implementacin de la tcnicade citotoxicidad, el cual evala la calidad de las clulas que estarn expuestasa un material en prueba.
http://es.wikipedia.org/wiki/Mucosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pielhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%9Alcerahttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corteza_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbonoideohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Semimetalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico


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RESUMEN

En el presente estudio se obtuvieron pelculas polimricas, basadas en lacombinacin de quitosano, glicerol orgnico y nanopartculas de dixido desilicio, a travs del mtodo de evaporacin lenta, con el propsito de quepuedan ser usadas para una posible aplicacin en Ingeniera de tejidos. Elprocedimiento utilizado arroja como resultado, que en condiciones ambientalesy usando una campana acrlica para cubrir las muestras, se presenta unadecuado secado del compuesto. En funcin de lograr un procedimiento queconduzca a una exploracin ms precisa en la fabricacin de nuevosmateriales, en este estudio se realiz un diseo experimental mediante eldiseo factorial 3, superficies de respuesta y optimizacin simultanea de variasvariables, buscando maximizar las propiedades mecnicas del compuesto.

Para ello a travs de este diseo se tuvieron como base 2 factores, en estecaso concentracin de glicerol y tipo de glicerol, por lo cual se llevaron a cabo 9experimentos con 5 replicas obteniendo as 45 muestras finales 1. En estesentido, se logr obtener los valores ptimos para la combinacin de losreactivos que garantice que el compuesto cuente con las propiedadesmecnicas deseadas (alto grado de deformacin y buena resistencia) para lasposibles aplicaciones biomdicas que se pretende.

El mtodo de evaporacin lenta permiti obtener pelculas polimricasdelgadas de aproximadamente 100 m de espesor, a partir de la combinacinde quitosano con tres tipos de glicerol de origen orgnico, maz, vegetal y grasaanimal, a diferentes concentraciones. Todas las muestras (en total 45 segn eldiseo realizado) fueron sometidas a pruebas de traccin para determinacinde sus propiedades mecnicas bajo la Norma ASTM D882-10. Mediante estaspruebas se comprob la plasticidad de las pelculas y el punto de rupturamediante la curva de esfuerzo y deformacin, determinando que la mayorplasticidad la poseen las pelculas polimricas con mayor concentracin deglicerol y la mayor resistencia mecnica la obtienen las pelculas polimricascon menor concentracin de glicerol.

A las pelculas polimricas que obtuvieron la mejor combinacin de losreactivos arrojada por el diseo experimental, en funcin de sus mejorespropiedades mecnicas, se les realiz un encapsulamiento con nanopartculasde dixido de silicio (12 nm) a diferentes concentraciones. El dixido de silicioes un derivado del silicio abundante en la piel de los seres humanos, queotorga propiedades humectantes y antibacterianas a las pelculas, para laposible aplicacin en regeneracin de tejidos. En este sentido, se evalu la

1 FERNANDEZ, D. VINASCO, L.E. Estudio del mtodo de evaporacin lenta para lafabricacin de pelculas polimricas basadas en quitosano y glicerol orgnico. PontificiaUniversidad Javeriana. 2011. Santiago de Cali. Colombia.
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biocompatibilidad de las pelculas polimricas dopadas con dixido de silicio, atravs de una prueba de viabilidad celular (citotoxicidad), obteniendo un 79%de aceptacin de las pelculas polimricas con el entorno fisiolgico.

Palabras Clave: pelcula, polmero, quitosano, glicerol, dixido de silicio,evaporacin lenta, tejidos, compuesto, diseo, reactivos, deformacin,resistencia, espesor, orgnico, ruptura, regeneracin, antibacteriana,biocompatibilidad, citotoxicidad.


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INTRODUCCIN

En la investigacin biomdica se presenta un gran inters por la aplicacin quetienen los biomateriales. Una de las reas ms importantes en las queactualmente se estn llevando a cabo estudios cientficos, es en Ingeniera deTejidos, en la cual se busca emplear polmeros con propiedades debiocompatibilidad y biodegradabilidad para la regeneracin de tejidos.

Uno de los biopolmeros ms empleados en ingeniera de tejidos es elquitosano, el cual es un biopolmero derivado de la quitina que se extrae del

caparazn de los crustceos. El quitosano posee propiedades debiocompatibilidad, biodegradabilidad y toxicidad nula; tiene diversos campos deaplicacin y tambin es usado en el tratamiento de la regeneracin tisulardebido a que posee caractersticas humectantes y antibacterianas2.

La unin del quitosano con un plastificante da como resultado una pelcula conuna gran resistencia mecnica y gran maleabilidad, la cual puede ser empleadacomo apsito para la piel por sus propiedades de biocompatibilidad. De los

plastificantes conocidos el ms empleado para lograr obtener una pelcula conestas caractersticas y esta contextura es el glicerol orgnico 3. A diferencia deotros polmeros biodegradables el glicerol posee propiedades favorablesdebido a su alta biocompatibilidad y biodegradabilidad. Este material es unpolihidroxialcohol ampliamente utilizado en las industrias qumica, farmacuticay cosmtica en virtud de sus propiedades: Humectante, antisptica,higroscpica y espesante. El glicerol puede ser obtenido de diversas fuentes,es obtenido de palmas, caa de azcar y otras fuentes orgnicas. Tomando enconsideracin el aumento del precio de las materias primas utilizadastradicionalmente para su obtencin, se impone la bsqueda de nuevas y

variadas fuentes4.

2 KONG, M., CHEN, X., XING, K,. JIN PARK, H. Antimicrobial properties of chitosan and modeof action. PR China, 2010. p. 53.3 MARTNEZ CAMACHO A.P, CORTEZ ROCHAA M.O., EZQUERRA BRAUERA J.M.,GRACIANO VERDUGO A.Z., RODRIGUEZ FLIXA F., CASTILLO ORTEGA M.M., YPIZGMEZ M.S., PLASCENCIA JATOMEAA M. Journal of Carbohydrate Polymers. 82, 2010. p.305 315.4 KONG, M., CHEN, X., XING, K,. JIN PARK, H.. Op.cit., p. 53.
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En el presente proyecto tambin ha sido importante buscar la maximizacin delas propiedades mecnicas, y dar a las pelculas, propiedades antibacterianasy de humectacin. En este sentido el glicerol y el quitosano se mezclarn connano partculas de dixido de silicio SiO2, el cual es un compuesto que se hallapresente en elevada proporcin en la epidermis, la dermis y el cabello paraincrementar la resistencia qumica de la queratina. Este material juega un papelmuy importante en el ser humano, pues desempea distintas acciones en tre lascuales se destacan: accin reestructurante/hidratante, accin citoestimulante, yla accin antiinflamatoria5.

En este estudio, los autores pretenden una exploracin innovadora en dondese desea encapsular nanopartculas de SiO2 en una matriz polimrica,

esperando que su accin humentante, y dems propiedades puedan hacerparte de una pelcula polimrica que pueda usarse para cubrir la piel.Empleando el dixido de silicio en esta presentacin, se est dando un granavance en el estudio de ingeniera de tejidos para las ciencias biomdicas. Eluso de nanoparticulas permite la creacin de materiales tiles/funcionales,mediante el control de la materia, observando diversos resultados y grandesaportes para las ciencias medicas como lo es la liberacin de frmacos conmateriales en la escala del nanometro6.

Por otro lado, tanto el glicerol, como el quitosano y el dixido de silicio sonsustancias que estn presentes en la piel, ayudndola a mantenerse resistente,humectada y libre de bacterias. Al presentarse algn tipo de accidente queafecte la dermis, se ven afectadas las estructuras de sta, presentndoseperdida de muchos de sus componentes. Uno de los accidentes msfrecuentes son las quemaduras, que pueden suceder por diversos factores. Lasquemaduras son tratadas con mtodos comunes, empleando para larecuperacin de la zona afectada, suministro de lquidos, aplicacin demedicamentos y utilizacin de vendajes.

Buscando que la recuperacin de las zonas afectadas sea rpida y factible, elpropsito de este proyecto es combinar estos tres biomateriales quitosano,glicerol y SiO2, con lo cual pretendemos obtener una pelcula polimrica con

5 ALCALDE, M.T., DEL POZO, A. Silicio como activo en cosmtica, Unidad de tecnologafarmacutica. Facultad de farmacia. Universidad de Barcelona. 20086FALKE, G. ATALA, A. Reconstruccin de tejidos y rganos utilizando ingeniera tisular, Citadoel 13 octubre de 2011. Disponible en: www.sap.org.ar/staticfilesarchivos/2000/arch00_2/00_103_115.pdf
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caractersticas de resistencia mecnica y maleabilidad apropiadas que puedenser empleadas como apsitos en la piel y as facilitar la regeneracin de tejidos.


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1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En los pases tercermundistas las quemaduras son un grave problema de saludpblica, por lo que prima la prevencin; sin embargo el tratamiento y suposterior rehabilitacin dependen de los recursos que posea la vctima. EnColombia se estima que del ao 2005 al 2010, cada fin de ao se venafectadas 471 personas por quemaduras que requieren atencin mdica y untratamiento quirrgico dado su gravedad, segn cifras del Ministerio de laProteccin social7.

Para el tratamiento de las quemaduras, en la actualidad, se emplean diversosmtodos, entre los cuales se conoce un proceso de rehabilitacin a travs de lainsercin de tejidos o injertos de piel de alta tecnologa y membranas artificialesque consiste en la extraccin de nuevos tipos de injertos de piel. Existe unatcnica conocida como CEA (del ingls "cultured epithelial autograft" oautoinjerto epitelial cultivado), la cual usa clulas vivientes de la piel delpaciente quemado para crecer nuevas clulas en pelculas u hojas en unlaboratorio8.

En nuestro pas es muy poco empleado dicho mtodo, pero de igual forma sellevan a cabo diversos tratamientos para lograr la recuperacin de los pacientescon quemaduras. Dichos procedimientos consisten en el lavado, desinfeccin yaplicacin de medicamentos en las zonas afectadas. Sin embargo con laimplementacin de estos tratamientos, el tiempo para la recuperacin del tejidoen la zona afectada es prolongado y los resultados no siempre son losesperados.

Finalmente esta propuesta de investigacin propone dar respuesta a lasiguiente pregunta: cul es la combinacin de glicerol y quitosano que puededar como resultado una pelcula polimrica con resistencia mecnica apropiadapara una posible aplicacin en regeneracin de tejidos, as como tambin cmo

7COLOMBIA. MINISTERIO DE LA PROTECCION SOCIAL, censo quemados 2005 - 2010. [ enlnea] [consultado 10 agosto de 2011] Disponible en internet enhttp://www.cali.gov.co/publicaciones.php?id=36203.8ORTIZ RAMOS, J. SIERRA SNCHEZ, A. Quemaduras en el tercer mundo (tratamiento dequemados con recursos limitados). III Congreso nacional de enfermera de quemados y cirugaplstica, Zaragosa, 2008.
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resulta su biocompatibilidad al adicionarse al material, nanopartculas dedixido de silicio?.


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2. OBJETIVOS DEL PROYECTO.

2.1 OBJETIVO GENERAL

Optimizar la resistencia mecnica de una pelcula basada en quitosano yglicerol orgnico, encapsular dixido de silicio a esta y comprobar viabilidadcelular para posible aplicacin en regeneracin de tejidos.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Fabricar pelculas polimricas a travs del mtodo de evaporacin lenta apartir de la mezcla de quitosano y glicerol orgnico.

Determinar las propiedades mecnicas de las pelculas polimricas con elmtodo estndar para pruebas de traccin de plsticos ASTM D882 -10.

Fabricar pelculas encapsulando dixido de silicio en la matriz polimricaque haya obtenido las mejores propiedades mecnicas.

Determinar la viabilidad celular de las pelculas polimricas que presenten lamejor resistencia mecnica, mediante la tcnica de citotoxicidad.

Llevar a cabo pruebas de microscopia electrnica de barrido en laspelculas polimricas.


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3. JUSTIFICACIN

Es comn hoy en da el uso de biomateriales en tratamientos mdicos,principalmente en tratamientos para pacientes que han sufrido quemaduras,con lo cual se pretende disminuir el riesgo de infeccin y minimizar el tiempo derecuperacin9. En este sentido, es de mucha importancia realizar estudios paraidentificar la frecuencia de personas con quemaduras que requieren el uso detratamientos.

Para la mayora de las personas que sufren de quemaduras graves o leves,

les es ms factible el acceso a obtener un sustituto, ya que es menos costosoque los tratamientos que existen hoy en da. Entre stos ltimos tratamiento sepueden mencionar por ejemplo: los injertos, donde la piel se toma de otra partedel cuerpo, otra persona o un animal como un cerdo y se une al rea quemad apara remplazar la piel daada. Tambin en algunos pases cultivan piel a partirde fragmentos de prepucio de bebs circuncidados, para reparar las heridas yregenerar la dermis de quienes han sufrido quemaduras10.

Con la realizacin del presente proyecto se abre un gran campo en lainvestigacin en ingeniera de tejidos y la estandarizacin del proceso deobtencin de pelculas polimricas, las cuales beneficiaran a los pacientesafectados por quemaduras en acceder a un tratamiento eficiente y de menorcosto comparado con los tratamientos actuales basados en quitosano.

Si bien an no est claro el precio al consumidor, se estima que esta pielartificial o pelculas provenientes de quitosano costarn cerca de 60.450 pesos

colombianos /cm, un valor muy inferior a las pelculas sintticas importadasque se comercializan actualmente a precios diez veces superior11. Losmateriales implementados para la obtencin de las pelculas polimricas deeste proyecto tienen bajo costo, y fcil acceso ya que provienen de recursosnaturales.

9 VALDEZ, B. SCHORR, M. VALDEZ, E. CARRILLO, M. Revista Biomateriales para larehabilitacin del cuerpo humano, 2009.10CRDENAS, Galo. Tratamientos de paciente, 2008. [ en lnea] [consultado 13 junio de 2011]Disponible en internet: http://www.quitoquimica.cl/tratamiento.html.11FERNNDEZ, Roberto. Novedoso parche a base de caparazones de crustceos. en: Diariocrnica. Chile. concepcin, 19 de junio del 2007.
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4.ANTECEDENTES

Debido a la ubicacin geogrfica de nuestro pas, en las costas encontramosgran cantidad de crustceos. Por eso contamos con grandes industriascomercializadoras de dicho producto, las cuales procesan este tipo de alimentopara llevarlo al mercado. En dicho proceso se extrae el caparazn de loscrustceos, el cual es desechado por la industria en nuestras costas,acumulndose en enormes basureros que constituyen un serio residuocontaminante, representando un impacto ambiental negativo.

La industria camaronera no puede hacer caso omiso de las tendenciasmundiales en cuanto a la incorporacin de la normativa ISO 14000. Estecambio en el procesamiento del recurso, ha trado consigo un incremento en lacantidad de desechos. Cabezas y exoesqueletos son depositados envertederos de basura a cielo abierto o en el mar, constituyendo una fuente decontaminacin ambiental. Se estima que los desechos de camarn constituyenalrededor del 30% en peso del recurso; en 1994 se produjeron 990 ton dedesechos y en 1995 1.090 ton12.

Se han llevado a cabo estudios que demuestran que estos residuos contienenun polmero natural denominado quitina, sustancia que tiene apr oximadamente200 usos en la industria medicinal, farmacutica, alimenticia, agrcola,tratamiento de efluentes, entre otras13.

4.1 QUITINA

La quitina es un biopolmero de N-acetilglucosamina y residuos de glucosaminaque se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza, y constituye lasegunda sustancia ms abundante, despus de la celulosa. Es un polisacrido

12LEMUS CENTES, Juan Fernando. Obtencin y uso de quitosano para tratamientos drmicosa partir de exoesqueleto de camarn, Facultad de Ingeniera. Universidad Rafael Landvar,Octubre de 2007.13 CAPRILE, Mara Daniela. Obtencin y Utilizacin de Quitina y Quitosano a partir de

desechos de Crustceos. 2007. Tesis. Bahia Blanca, Espaa. p. 84.
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no txico y biodegradable que forma una sustancia cornea y es el principalconstituyente de exoesqueleto de insectos, crustceos y arcnidos.

Mediante la desacetilacin extensiva de la quitina se obtiene el quitosano elcual es un polisacrido de cadena lineal poco frecuente en la naturaleza. Entrelas principales caractersticas del quitosano, se puede citar las siguientes14:

-Promueve la prdida de peso (absorbe y compacta las grasas)-Control del colesterol-Promueve la recuperacin de ulceras y lesiones-Accin antibacterial-Acta como anticido-Inhibe la formacin de placa en los dientes-Ayuda al control de la presin sangunea-Previene la constipacin-Endurece los huesos (aumenta el contenido de calcio)-Reduce los niveles sanguneos de acido rico-Accin anti tumores.

4.2 CAMPOS DE APLICACIN

El quitosano es un polmero empleado en diversos campos por su versatilidada diversas aplicaciones, su no toxicidad y su biodegradabilidad. En el cuadro 1se muestran algunos de los campos de aplicacin del quitosano.

Actualmente la ingeniera de tejidos cobra gran importancia a nivel mundial, porello se estn realizando investigaciones ms exhaustivas a cerca de las reasde aplicacin del quitosano, llevando a cabo estudios en el uso de dichopolmero para tratamientos drmicos a partir del exoesqueleto del camarn 15.

14ORTIZ RAMOS. Op.cit.,

15CAPRILE. Op.cit., p. 82.
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Cuadro 1: Aplicaciones del quitosano en diversos campos

CAMPOS DEAPLICACIN

USOS

Tratamiento deaguas y efluentesIndustriales.

Remocin de iones metlicos y pesticidas: remocin de fenoles,radioistopos, PCBs y colorantes, recuperacin de materiales slidos dela industria alimenticia (protenas, polisacridos, etc).

Fabricacin depapel

Tratamiento de superficies, papel

Fotogrfico

Medicina Gasas, algodn, contenedor artificial de sangre, control de colesterol,inhibidor tumoral, membranas, inhibicin de placas dentarias,cicatrizacin de heridas, piel artificial, tratamientos de enfermedadesseas, lentes de contacto, membranas de dilisis, bolsas de sangre,anticoagulante.

Cosmtica Maquillaje, esmalte de uas, locin de bao, cremas, dentfrico.

Biotecnologa Inmovilizacin de enzimas y clulas, separacin de protenas,cromatografa, recuperacin celular.

Agricultura Recubrimientos de semillas y frutas (film), fertilizante, fungicida,antivirsico.

Alimenticia Remocin de colorantes, conservantes, estabilizante de color, exaltadordel sabor natural, preservante, antioxidante, emulsionante, aditivo dealimentos para animales.

La quitina y el quitosano son obtenidos a partir de desechos de crustceos, locual es motivo de estudio desde los puntos de vista cientfico, social,econmico y ambiental, impulsando a la formacin de industrias que obtienen ycomercializan quitosano; una de las primeras industrias con este propsito fuefundada en Argentina16.

16SNCHEZ B. ANDRS, caracterizacin y utilizacin de hidrogeles de quitosano obtenidos apartir de camarn langostino (pleuroncodes planipes) para el crecimiento de fibroblastoshumanos. Trabajo de grado para optar Ingeniera biotecnolgica. Costa rica.: Escuela deBiologa 2006. 13 p.
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A partir del descubrimiento de este polmero y de las fuentes de las cualesproviene, se inicia con la investigacin de diversas aplicaciones. Lasaplicaciones en el campo cientfico y del rea de la medicina, impulsaron losestudios para la utilizacin del quitosano en hidrogeles para el crecimiento defibroblastos en humanos, con esta investigacin se caracterizaron fsica yqumicamente el quitosano del camarn langostino Pleuroncodes planipes degrado tcnico y purificado. Se comprob la efectividad del hidrogel con unaporosidad determinada en el crecimiento de fibroblastos humanos 17.

Otro de los mtodos por los cuales fueron caracterizados este tipo dehidrogeles obtenidas a partir del quitosano fue la radiacin Gamma, lo cualpermite presenciar la interaccin entre las cadenas de quitosano y el poli (vinil

acetato) o PVA en los hidrogeles. El quitosano en solucin disminuyerpidamente su peso molecular, por efecto de la radiacin gamma, mientrasque el PVA en solucin acuosa forma hidrogeles luego de ser irradiadas adosis mayores de 5 kGy. Sin embargo, las mezclas de quitosano y PVA formanhidrogeles en los cuales estos polmeros no se degradan significativamente y,al contrario, forman hidrogeles estables. Se presentan evidencias que sugierenque las cadenas de PVA y quitosano estn entrecruzadas covalentemente.Esto se explica en trminos de probabilidad de reaccin de los radicalesformados por radiacin gamma 18.

La capacidad del quitosano de formar pelculas o soportes ha encontradomuchas aplicaciones, dentro de los campos de Ingeniera de Tejidos yliberacin de frmacos, gracias a sus excelentes propiedades mecnicas comoa su baja tasa de biodegradacin. Los soportes de quitosano pueden servirpara mantener, reforzar y en algunos casos organizar la regeneracin tisular;como matriz puede ser utilizada para liberar materiales bioactivos o influenciardirectamente el crecimiento celular19.

17 BERGER, J. REIST, M. MAYER, J.M. FELT, O. Structure and interactions in chitosanhydrogels formed by complexation or aggregation for biomedical applications. European Journalof Pharmaceutics and Biopharmaceutics. School of Pharmacy, University of Lausanne,Lausanne, Switzerland.18 CARHUAPOMA BERNAB, WILSON. CONTRERAS, JULIO SANTIAGO. Revistaiberoamericana de polmeros. Vol. 6(4), diciembre de 2005.19SNCHEZ B. ANDRS, caracterizacin y utilizacin de hidrogeles de quitosano obtenidos apartir de camarn langostino (pleuroncodes planipes) para el crecimiento de

fibroblastos.Escuela de biologa. Cosa Rica 2006. 13 p.
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Uno de los problemas ms frecuentes y en los cuales se ha empleado elquitosano para su tratamiento son las quemaduras. Estas son lesiones de lapiel, de sus anexos y hasta de los msculos y tendones del organismo. Estasson producidas por agentes fsicos y qumicos en sus diversas formas. Las

quemaduras por calor involucran el calentamiento de los tejidos sobre un niveldonde ocurre dao irreversible de stos. La lesin tisular es proporcional alcontenido de calor del agente quemante, tiempo de exposicin y conductividadde calor de los tejidos involucrados. La piel de nuestro organismo, posee unaalta conductividad especfica al calor, con una baja irradiacin trmica, por lotanto, la piel se sobrecalienta rpidamente y se enfra lentamente. Comoresultado, el dao trmico persiste luego de que el agente se haya extinguido ohaya sido removido. La gravedad de la quemadura depende de la profundidad,la extensin y localizacin20.

A medida que avanzan las investigaciones con el quitosano se ha encontradoque posee propiedades regenerativas y por ende diversas aplicacionesclnicas. Seung- Yu Shin en el ao 2005, en un experimento realizado enhumanos, demostr que las membranas de Quitosano con tecnologa denanofibra podan incrementar la regeneracin sea sin presentar ningn signode reaccin inflamatoria. Lo anterior abre una puerta para utilizar estasnanofibras en regeneracin sea guiada. En el mismo ao Eun-Kyoung Pangconcluye que al aplicar quitosano al 0.1% en una esponja de colgeno seincrementa la sntesis de colgeno tipo I y se facilita la diferenciacin de clulasosteognicas; en estas condiciones existe un significativo potencial paraacelerar la regeneracin sea de calota craneana en ratas con defectos seosextensos. Un ao despus Hua Liu afirma que si se aplica quitosano formandoparte de un sustituto seo una mezcla constituida por Quitosano, cido ctrico,glucosa como fase lquida, y fosfato triclcico en polvo, se podra obtener unapasta con consistencia de masilla con buena bioactividad y citocompatibilidadque podra tener positivas aplicaciones21.

La implementacin de quitosano en problemas drmicos, es una de las

principales aplicaciones que se estn llevando a cabo en el mbito mdico.Lograr mantener una perfecta hidratacin en la piel cuando se presentan daosen la piel es uno de los principales objetivos para lograr su rpida recuperacin.Es por ello que incluir partculas de otro tipo de material, que al combinarlo conel quitosano, permita una satisfactoria recuperacin, sera de gran importanciay un logro mayor en el rea de la salud, pues el nmero de pacientes conproblemas drmicos causados por enfermedades o accidentes es elevado.

20PIRIZ CAMPO, Rosa. Quemaduras. EN: Enfermera Mdico-Quirrgica, 2003, p 1124-1126.21JORQUERA, RODRIGO. JORQUERA, ORLANDO. Quitosano: un Material con Propiedades

Regenerativas y su Aplicacin Clnica. Universidad de chile. Octubre de 2008.
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A continuacin se presentan con ms detalle otros materiales empleados parala fabricacin de las pelculas polimricas de este proyecto.

4.3 PELCULAS DE QUITOSANO

El quitosano se encuentra entre los materiales utilizados para la formacin depelculas, debido a sus propiedades filmogenicas, compatibilidad,biodegradabilidad, inocuidad y bajo costo. Los estudios realizados a estaspelculas, comprenden la evaluacin del color, espesor, propiedadesmecnicas. Tambin se ha analizado la permeabilidad al oxigeno, dixido decarbono y al agua22. Las pelculas de quitosano tienen excelentes propiedades

mecnicas que dependen en gran medida del peso molecular, de su grado decristalinidad y el contenido de humedad de las mismas. Son delgadas,elsticas, resistentes y tienen una excelente adhesin en diferentes tipos desuperficie. Poseen valores medios o moderados de permeabilidad al agua yactan como barrera al oxigeno23.

4.4 GLICEROL

El glicerol es un plastificante, el cual ha sido utilizado durante mucho tiempocomo preservante en aloinjertos de piel, sin embargo sus cualidadesantibacteriales no han sido totalmente documentadas. Posee grandescaractersticas que permiten la rpida y homognea regeneracin de piel sobrequemaduras superficiales, de segundo y de tercer grado 24.

La capacidad regenerativa sobre heridas de gran rea, donde se encuentran

comprometidas extremidades, cabeza y torso, tienen un gran desempeocurativo al utilizar Glicerol, sin embargo en la palma de la mano y el pie,quemaduras en pliegues corporales o lugares de extremo movimiento no

22RUIZ, Jacquelina Ofelia. Caracterizacin reolgica de emulsiones en agua estabilizadas congoma de mezquite y quitosano y su efecto en la permeabilidad de pelculas. Tesis de maestra.Mexico: Universidad Autnoma Metropolitana, 2004. p 57.23 ZAMUDIO, P. Caracterizacin estructural de pelculas elaboradas con almidn modificadode pltano y quitosano. Tesis de doctorado en ciencias en desarrollo de productos biticos.Yautepec, Mexico. Instituto Politcnico Nacional. 2008. p 39.24RAVISHANKER R., BATH A.S., ROY R. Journal Of Burns. 29, 2008. p. 369 374.
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permiten una buena regeneracin, pues la pelcula o membrana de glicerol nose adhiere en su totalidad. En muchos casos, donde la quemadura es de grannivel, la aplicacin de las pelculas o membranas de Glicerol se debe realizaren dos o ms ocasiones con el fin que el tejido absorba cada vez lascaractersticas regenerativas y curativas hasta lograr la sanacin completa dela herida25.

El glicerol puede ser obtenido de distintas fuentes, tanto orgnicas comosintticas. El glicerol utilizado en esta investigacin proviene de fuentesorgnicas como plantas, vegetales y grasa animal, abundante en la naturalezapor lo cual es de fcil acceso y de bajo costo.

4.5 SiO2 (DIXIDO DE SILICIO)

El dixido de silicio (derivado del Si) es un componente del tejido conectivo, esimportante para la constitucin de la piel y anejos (uas, cabello), mucosas yhuesos, activa la formacin de colgeno. Tambin forma parte de pulmones,ganglios linfticos y glndulas suprarrenales, aumenta la capacidad deresistencia mecnica de los tejidos, est relacionada con el metabolismoclcico e interviene con otras sustancias en la absorcin de calcio de losalimentos, y estimula la fagocitosis en la defensa frente a las infecciones. ElSiO2, es el remedio principal de la supuracin, fstulas seas, caries y orzuelos,indicada en enfermedades de uas y cabellos y raquitismo, adenitis einduraciones ganglionares, procesos de cicatrizacin trpida, alteracionesvasculares de distensin (varices, hemorroides), activa la resorcin dehematomas y derrames, reduce los niveles sanguneos de cido rico, y parahacer frente al aspecto avejentado y sudoracin nocturna, desnutricin y pocaresistencia26.

En los ltimos aos, el aprovechamiento de los residuos agroindustriales hatomado gran importancia en la bsqueda de nuevas alternativas noconvencionales como lo es la biotransformacin, involucrando organismosvivos tales como cianobacterias, diatomeas, esponjas, hongos, plantas, etc.Los residuos agroindustriales contienen una cantidad sustancial de silicio enestado amorfo, el cual puede ser transformado a nanoparticulas de slicecristalino lo que le da una potencial aplicacin comercial, la sntesis denanoparticulas de silicio puede llevarse a cabo a partir de anlidos de la

25 RAVISHANKER. Ibid., p. 37426ALCALDE, M.T., DEL POZO, A.. Op.cit., p. 53.
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especie Eisenia foetida empleando tres diferentes residuos agroindustriales:cascarilla de arroz, pulpa de caf y bagazo de caa como sustratos; estosresiduos son sometidos a un proceso de vermicompostaje obteniendo unproducto slido (humus y huminas) el cual es calcinado para posteriormente

extraer nanoparticulas de oxido de silicio cristalino27

.

4.6 MTODO DE EVAPORACIN LENTA

El proceso de secado de los polmeros para la elaboracin de pelculasdelgadas lleva el nombre de mtodo de evaporacin lenta. El mtodo deevaporacin lenta es uno de los mtodos ms usados para la preparacin,obtencin, crecimiento y fabricacin de elementos, pelculas, cristales,nanoestructuras y molculas pequeas. El mtodo lleva su nombre debido a ladescripcin especifica de su proceso, el cual se conoce tambin comoEvaporacin Lenta del disolvente, en donde en un ambiente controlado sedeja en reposo la muestra a tratar con el fin que las sustancias y/o reactivossusceptibles a la evaporacin, desaparezcan en un lapso tambin controlado28.

4.7 COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES POLIMRICOS

La plasticidad es un fenmeno que muestran ciertos materiales que secomportan como slidos elsticos, almacenando una cierta cantidad deenerga, que cuando son sometidos a un esfuerzo se deforman continuamentecomo un fluido, siendo el esfuerzo una funcin no lineal. La pseudoplasticidades una propiedad de los polmeros, producida por el desenmaraamiento yalineacin de las cadenas polimricas, que produce una mayor separacinentre ellas, siendo el resultado en ambos efectos un descenso en la viscosidad

del fluido.

27ESPINDOLA GONZALEZ, M.ESTEVEZ, A.L. MARTINEZ HERNANDEZ, V.M. Obtencin ycaracterizacin microestructural de nanoparticulas de SiO2 a partir de cascarilla de arroz, pulpade caf y bagazo de cana empleando bioprocesos a base de anelidos. Mxico. UniversidadNacional Autnoma de Mxico. Tesis. p.128 ESPITIA M., MUOZ BRAVO J.E., VARGAS C., ALMANZA O. Revista Colombiana deFsica. 41, 2009. p. 360 364.
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La curva esfuerzo vs deformacin define la ductilidad de un material, que es lacapacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandesdeformaciones sin romperse. La fragilidad se define como la negacin de laductilidad. Un material poco dctil es frgil. La proporcionalidad entre elesfuerzo y la deformacin, por la ley de Hooke permite definir el mdulo deYoung o mdulo de elasticidad29.

La curva de esfuerzo vs deformacin representa una deformacin elstica, porlo cual se tiene un comportamiento elstico no lineal. Inicialmente se reduce elmdulo de elasticidad por el desenroscado de las cadenas. Sin embargo unavez extendidas las cadenas ocurre una deformacin elstica adicional alestirarse los enlaces, con un mdulo de elasticidad ms elevado.

29 ASKELAND, D. Ciencia e ingeniera de los materiales. Tercera edicin, Universidad deMissouri, editorial Thomson. p. 131.
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5.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

5.1. ESTANDARIZACIN DE MTODO PARA OBTENCIN DE PELCULASPOLIMRICAS A PARTIR DE GLICEROL ORGNICO Y QUITOSANO

A partir de la combinacin de glicerol orgnico, quitosano y nano partculas dedixido de silicio, se obtuvieron pelculas polimricas a travs del mtodo deevaporacin lenta. Se determin a travs de un diseo experimental medianteel diseo factorial 3 superficies de respuesta y optimizacin simultnea devarias variables. Para ello a travs de este diseo se tuvieron como base 2factores, en este caso concentracin de glicerol y tipo de glicerol, por lo cual sellevaron a cabo 9 experimentos con 5 replicas obteniendo as 45 muestras

finales, para obtener como resultado la proporcin adecuada de cada uno delos componentes de la mezcla, as como tambin, los tiempos y procesos quedeben llevarse a cabo para tener las pelculas con las caractersticasadecuadas para la aplicacin biomdica deseada.

5.2. PROCESOS REALIZADOS, EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOSPARA LA FABRICACIN Y CARACTERIZACIN DE LAS PELCULASPOLIMRICAS

Para la fabricacin de las pelculas polimricas, fue necesario llevar a cabodiversos procesos, en los cuales se cont con equipos y materiales destinadosa llevar a cabo cada una de las etapas. En el cuadro 2 se muestran losprocesos, equipos y materiales implementados para la fabricacin delcompuesto.

Cuadro 2:Procesos, reactivos y equipos utilizados para la elaboracin delas pelculas polimricas

PROCESO EQUIPO MATERIAL

Medicin de glicerol autilizarse.

Micro pipeta Glicerol orgnico de trestipos (animal, vegetal y

de maz)

Medicin de quitosano autilizarse.

Balanza de precisin(gramos)

Quitosano

Preparacin de acido Beaker 500 ml cido actico al 100% y


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actico al 1% agua destilada

Disolucin de quitosano Beaker 200 ml cido actico al 1% yquitosano

Mezcla de quitosanodiluido con glicerol

orgnico maz.

Beaker 200 ml Quitosano diluido yglicerol de maz

Mezcla de quitosanodiluido con glicerolorgnico vegetal.

Beaker 200 ml Quitosano diluido yglicerol vegetal

Mezcla de quitosano

diluido con glicerolorgnico grasa animal.

Beaker 200 ml Quitosano diluido y

glicerol de grasa animal

Deposito de mezclas entubos de ensayo.

Tubo de ensayo Mezcla de quitosano yglicerol

Centrifugado de mezcla Centrifuga refrigeradaHettich Universal 32 y

tubos de ensayo

Mezcla de quitosano yglicerol

Deposito de mezcla en

moldes de tefln

Moldes de tefln y tubos

de ensayo

Mezcla de quitosano y

glicerol

Cubrimiento de mezclacon campana de acrlico

Campana de acrlico ymoldes de tefln


Evaporacin de mezclaa temperatura ambiente

Campana de acrlico ymoldes de tefln


Secado de mezcla a40C

Horno y moldes detefln


Pruebas de resistenciamecnica paraestandarizacin demtodo de obtencin depelculas polimricascon elasticidad yresistencia alta para laaplicacin biomdica.

Maquina Universal deensayos INSTRON 3366

Pelculas polimricas dequitosano y glicerol

orgnico.

Encapsulamiento del Moldes de tefln, Quitosano, acido

Cuadro 2 (continuacin)


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dixido de silicio en lamatriz polimrica quepresent las mejorescaractersticas deresistencia mecnica.

balanza de precisin,pipetas, micro pipetas,plancha de agitacin,

Beaker, tubos deensayo, centrifuga,horno, campana de

acrlico.

actico, glicerol maz,dixido de silicio.

Tcnica para eldiagnostico cito txico(Viabilidad celular).

Centrifuga, autoclave,Baker, tubos de ensayo,tubos de petri, cmara

de CO2, horno, jeringas.

Sangre, RPMI, azul detripn, penicilina,

gentamicina, pelculaspolimricas, suero fetal

bovino, histopaque,

consentimientoinformado.

Pruebas de microscopiaelectrnica de barrido enlas pelculas polimricas(sem).

Microscopio electrnicode barrido JEOL JSM-6490LV, Camara de

Vacio DENTONVACUUM.

Pelculas polimricas,oro.

En el cuadro 3 se presentan los materiales empleados para la fabricacin delas pelculas polimricas, la presentacin fsica de cada compuesto y el usopara el cual se destinan.

Cuadro 3: Tipos de material, presentacin y uso de cada reactivo

MATERIAL TIPO DEMATERIAL

PRESENTACI N USO DELMATERIAL

QuitosanoALDRICHChemistry.

Polmero Solido (Polvo) Mezclado conglicerol, actacomo puente parafacilitar laregeneracincelular y comomatriz de soportepara elencapsulamientodel dixido desilicio.

Glicerol USP Plastificante Liquido Empleado para la



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mezcla conquitosano,encargado de darla consistencia

plstica almaterial.Dixido de silicio

(SiO2)Aerosil

Cermico Nano partculas(Polvo)

Adicionado a lamezcla dequitosano yglicerol, buscadar propiedadesantibacterianas yhumectantes alcompuesto.

5.2.1 Diseo experimental. Para la fabricacin de las pelculas de quitosano,glicerol y dixido de silicio y la y maximizacin de las propiedades mecnicasdel compuesto, fue necesario llevar a cabo un diseo experimental mediantediseo factorial 3 (2 factores: Tipo de glicerol y concentracin, con 3 niveles deprueba) superficies de respuesta y optimizacin simultanea de varias variables,con lo cual se obtuvo la combinacin optima de quitosano y glicerol para laobtencin de las pelculas polimricas.

El diseo experimental se lleva a cabo con procesos en los que se debenconsiderar diversas caractersticas (variables) para lograr productos con mejorcalidad, mediante herramientas estadsticas, se optimizan simultneamentetodas las respuestas de inters.

Se fabricaron 45 muestras considerando las proporciones como baja (1%),media (4%) y alta (7%), las cuales se llevaron a una matriz experimental, endonde se llev un orden de la cantidad de glicerol depositado para cadamuestra, y en qu lugar del molde de tefln se depositaria.

A continuacin se presentan las etapas llevadas a cabo para la fabricacin delas pelculas polimricas.



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5.2.2. Etapa 1: Medicin de glicerol orgnico. Para la elaboracin de laspelculas polimricas, as como para otorgar una textura elstica, se usaroncomo plastificantes, tres tipos de gliceroles, de origen vegetal, de grasa animaly de maz.

La cantidad de glicerol a utilizarse se tom en 3 proporciones distintas al 1%, al4% y al 7%. Teniendo en cuenta que el molde en el cual se depositaron lasmezclas tiene un espesor de 5 mm, y la cantidad de mezcla que all serdisuelta es de 12,70 ml, se procede a calcular la cantidad de glicerol aimplementarse para cada una de las proporciones (1%, 4% y 7%). Paracalcular la cantidad de glicerol dependiendo la proporcin baja (1%), media(4%) o alta (7%), se implementa la siguiente ecuacin matemtica:

[1]

Utilizando la Ecuacin 1, se obtuvo la cantidad de glicerol implementada paralas proporciones al 1%, 4% y 7%, en la tabla (tabla 4), se observa la cantidaddestinada para cada una de las mezclas.

Las tres distintas proporciones de glicerol se consideran con el fin de obtener lamezcla ms ptima, adems observar cul de estas brinda la mejor flexibilidady la mejor resistencia a las pelculas a partir del tipo de glicerol y de laproporcin utilizada.

A continuacin en el cuadro 4 se presentan las concentraciones de glicerolempleadas para la fabricacin de las pelculas.

Cuadro 4:Concentraciones de glicerol utilizado

Concentracin(%)

Glicerol grasaanimal (ml)

Glicerol vegetal(ml)

Glicerol de maz(ml)

1 0,127 0,127 0,127

4 0,508 0,508 0,508

7 0,889 0,889 0,889


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En la Figura 1, se muestran los equipos utilizados para la medicin del glicerolempleado para la fabricacin de las pelculas polimricas.

Figura 1: Equipo utilizado para medir las proporciones de glicerol utilizadasmicropipeta (A), Deposito de proporciones de glicerol en recipientes (B),laboratorio de Ciencias Biomdicas de la Universidad Autnoma de OccidenteCali.

5.2.3. Etapa 2: Medicin de quitosano. El quitosano empleado viene en unapresentacin en polvo, marca ALDRICH chemistry de origen Irlands, porcantidad de 100 g. Para saber la cantidad necesaria de quitosano a emplear

para fabricar las pelculas, se llev a cabo el clculo segn la ecuacin deproporcin peso volumen. Segn el nmero de moldes que se tienen (24)cada uno con una capacidad de 12,70 ml. En este sentido se concluye que sedebe obtener al final una cantidad de la mezcla equivalente a 304,8 ml con elfin de suplir la capacidad de los moldes de tefln. Para conocer la cantidad deQuitosano a utilizar se debe realizar la suposicin inicial de trabajar con 304,8ml de acido actico as:

[2]

Segn la ecuacin 2 para obtener una mezcla al 1% utilizando 304,8 ml deacido actico se necesitan 3,048 g de quitosano.

BA


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Con la cantidad de quitosano a utilizarse ya calculada se procede a pesar laproporcin necesaria obtenida a partir de la ecuacin de proporcin peso volumen

En la Figura 2 se muestra el quitosano y los implementos empleados para elpesaje de dicho compuesto.

Figura 2:Quitosano utilizado (A), Paleta para tomar el polvo de quitosano yrecipiente para depositarlo (B), Pesa con campana para medir el quitosano (C),cantidad exacta de quitosano obtenida a partir de los clculos, observada en elindicador digital de la balanza (D), laboratorio de Ciencias Biomdicas de laUniversidad Autnoma de Occidente Cali.

Para la fabricacin de las pelculas, es necesario contar con que el quitosanose encuentre en forma lquida, para ello es necesario conseguir su disolucin,la cual se lleva a cabo mezclando este con acido actico a una concentracinadecuada. A continuacin se presenta la etapa en la cual se logra la disolucindel quitosano.

BA

C D


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5.2.4. Etapa 3: Preparacin de acido actico al 1%. Como reactivo inicial seus acido actico al 100%. Para la disolucin del quitosano, se debe teneracido actico al 1%, es por ello que fue necesario diluir el acido actico enagua destilada para obtener as acido actico al 1%.

En la Figura 3 se muestran los reactivos empleados para la obtencin del acidoactico al 1%.

Figura 3:Acido actico al 100% (A), agua destilada (B), laboratorio de CienciasBiomdicas de la Universidad Autnoma de Occidente Cali.

Para la obtencin del acido actico al 1%, se implemento la Ecuacin 3 paratener conocimiento de la cantidad de agua destilada necesaria para disminuir el

% de concentracin del acido de 100% a 1%.

[3]

Se prepararon 500 ml de acido actico al 1%, para estos 500 ml de acidoactico al 1% contamos con 5 ml de acido actico al 100% y 495 ml de agua

destilada.

A B


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En el cuadro 5, se presentan los materiales, cantidades y concentracionesempleados para la obtencin del acido actico al 1 %.

Cuadro 5:Cantidad y concentracin de los materiales empleados para laobtencin del acido actico al 1 %

MATERIAL CANTIDAD CONCENTRACIN

Acido actico 5 ml 100%

Agua destilada 495 ml -

Total acido actico diluido 500 ml 1 %

En la figura 4 se muestran las mezclas llevadas a cabo para la obtencin delacido actico al 1 %.

Figura 4:Baker mezcla de agua destilada y acido actico al 100% (A) Acidoactico al 1% (B), laboratorio de Ciencias Biomdicas de la UniversidadAutnoma de Occidente Cali.

A B


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5.2.5. Etapa 4: Disolucin de quitosano. El polvo de quitosano, debe serdiluido, pues para la obtencin de las pelculas se debe contar con materialeslquidos. Para ello se requiere la mezcla de los 3,048 gr, con los 500 ml deacido actico al 1%.

En el cuadro 6 se muestran las proporciones de los compuestos, acido acticoal 1 % y quitosano para la mezcla.

Cuadro 6:Proporcin de acido actico al 1 % y quitosano empleados parala preparacin de la mezcla

Beaker 1 Beaker 2 Beaker 3 Beaker 4 Beaker 5 Beaker 6 Total

Acidoactico al

1 %83,300 mL 83,300 mL 83,300 mL 83,300 mL 83,300 mL 83,300 mL 500 mL

Quitosano 0,508 g 0,508 g 0,508 g 0,508 g 0,508 g 0,508 g 3,048 g

En la Figura 5 se muestran imgenes de los procedimientos llevados a cabo ylos equipos utilizados para la disolucin del quitosano.

Figura 5:Deposito de quitosano en Baker con agitador magntico (A), mezclade acido cido actico con quitosano (B), laboratorio de Ciencias Biomdicasde la Universidad Autnoma de Occidente Cali.

BA


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Despus de transcurridas 6 horas de agitacin de la mezcla, se observa unlquido viscoso, lo que indica que la mezcla esta lista para el siguienteprocedimiento.

En la Figura 6 se muestra el estado final del quitosano diluido en el acidoactico al 1 % transcurridas 6 horas de agitacin.

Figura 6: Mezcla de quitosano y acido actico despus de transcurridas 6horas de agitacin (A), laboratorio de Ciencias Biomdicas de la UniversidadAutnoma de Occidente Cali.

5.2.6. Etapa 5: Mezcla de quitosano diluido con glicerol orgnico de maz.En el cuadro 7 se muestra la concentracin de glicerol de maz en sus tres

proporciones baja, media y alta, y la concentracin de quitosano diluido enacido actico, empleados para la mezcla por un tiempo de 6 horas del polmerocon el plastificante (quitosano y glicerol).

A


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Cuadro 7:Proporciones de glicerol de maz y quitosano diluido en acidoactico empleadas para la mezcla

Concentracin bajade glicerol (1 %)

Concentracin mediade glicerol (4 %)

Concentracin altade glicerol (7 %)

MATERIALES Beaker 1 Beaker 2 Beaker 3

Quitosano diluido 83,808 mL 83,808 mL 83,808 mL

Glicerol de maz 0,127 mL 0,508 mL 0,889 mL

En la figura 7 se muestran las imgenes de los equipos y procesos llevados acabo para la mezcla de glicerol de maz y quitosano diluido.

Figura 7: Proceso para agregar glicerol a quitosano diluido concentracinglicerol de maz alta (A), muestras de quitosano y glicerol de maz en las tresconcentraciones en proceso de agitacin (B), laboratorio de CienciasBiomdicas de la Universidad Autnoma de Occidente Cali.

A

B


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5.2.7. Etapa 6: Mezcla de quitosano diluido con glicerol orgnico vegetal.En el cuadro 8 se muestra la concentracin de glicerol vegetal en sus tresproporciones baja, media y alta, y la concentracin de quitosano diluido enacido actico, empleados para la mezcla por un tiempo de 6 horas del polmerocon el plastificante (quitosano y glicerol vegetal).

Cuadro 8:Proporciones de glicerol vegetal y quitosano diluido en acidoactico empleadas para la mezcla

MATERIALES Concentracin bajade glicerol (1 %)




Glicerol vegetal 0,127 mL 0,508 mL 0,889 mL

En la Figura 8 se muestran las imgenes de los equipos y procesos llevados acabo para la mezcla de glicerol vegetal y quitosano diluido.

Figura 8: Mezcla de quitosano y glicerol de origen vegetal concentracinglicerol de origen vegetal alta (A), muestras de quitosano y glicerol de origenvegetal en las tres concentraciones en proceso de agitacin (B), laboratorio deCiencias Biomdicas de la Universidad Autnoma de Occidente Cali.

5.2.8. Etapa 7: Mezcla de quitosano diluido con glicerol orgnico grasaanimal. En el cuadro 9 se muestra la concentracin de glicerol animal en sus

tres proporciones baja, media y alta, y la concentracin de quitosano diluido en

A B


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acido actico, empleados para la mezcla por un tiempo de 6 horas del polmerocon el plastificante (quitosano y glicerol animal).

Cuadro 9: Proporciones de glicerol animal y quitosano diluido en acidoactico empleadas para la mezcla

Concentracin bajade glicerol (1 %)



MATERIALES Beaker 1 Beaker 2 Beaker 3


Glicerol animal 0,127 mL 0,508 mL 0,889 mL

En la figura 9 se muestran las imgenes de los equipos y procesos llevados acabo para la mezcla de glicerol animal y quitosano diluido.

Figura 9: Mezcla de quitosano y glicerol de grasa animal concentracin

glicerol de grasa animal alta (A), muestras de quitosano y glicerol grasa animalen las tres concentraciones en proceso de agitacin (B), laboratorio deCiencias Biomdicas de la Universidad Autnoma de Occidente Cali.

5.2.9. Etapa 8: Depsito de mezclas en tubos de ensayo. Transcurridas las2 horas de agitacin de cada uno de los tres tipos de glicerol en sus tresrespectivas concentraciones (baja, media y alta), se paso a envasar estasmezclas en tubos de ensayo. Para cada uno de las concentraciones seimplementaron 5 tubos de ensayo. En casa tubo de ensayo se depositaron 12,7

ml de la mezcla.

A B


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En el cuadro 10 se muestra la distribucin de la cantidad de la mezcla deglicerol y quitosano diluido en los 9 tubos de ensayo.

Cuadro 10:Distribucin de la mezcla en tubos de ensayo

Tipo deglicerol

Concentracin Proporcinmezcla paracada tubo

Tubosimplementados

Cantidadtotal demezcla

Maz Baja 12,7 ml 5 63,5 ml

Maz Media 12,7 ml 5 63,5 ml

Maz Alta 12,7 ml 5 63,5 ml

Vegetal Baja 12,7 ml 5 63,5 ml

Vegetal Media 12,7 ml 5 63,5 ml

Vegetal Alta 12,7 ml 5 63,5 ml

Animal Baja 12,7 ml 5 63,5 ml

Animal Media 12,7 ml 5 63,5 ml

Animal Alta 12,7 ml 5 63,5 ml

Como se observa en casa uno de los tubos quedo 12,7 ml de cada tipo deglicerol en sus tres distintas concentraciones.

En la figura 10 se observan los equipos y el proceso llevado a cabo para lamedicin y el depsito de la mezcla de glicerol y quitosano diluido en los tubosde ensayo.


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Figura 10: Medicin con pipeta de 12,7 ml de cada tipo de glicerol en sudiferente concentracin para depsito en tubos de ensayo (A), deposito demezclas en tubos de ensayo (B), tubos de ensayo con mezclas (C), laboratoriode Ciencias Biomdicas de la Universidad Autnoma de Occidente Cali.

5.2.10. Etapa 9: Centrifugado de la mezcla. Posterior al depsito de lasmezclas en los tubos de ensayo, se procede a ubicar estos en la centrifuga auna velocidad de 3500 RPM durante un tiempo aproximado de 8 minutos; esteproceso se lleva a cabo con el fin de eliminar molculas de aire que formanburbujas en la mezcla, lo cual puede ocasionar inconsistencias en la estructurade las pelculas al secarse.

B C

A

7/25/2019 Obtencion de Bio

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Obtencion de Biopolimero a Partir de Dioxido No Se Que

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