| Summary: | En los últimos años, la investigación biomédica ha desarrollado nuevas estra-
tegias para poder sanar los defectos causados tanto por incidentes como por el
paso del tiempo en el cuerpo. Una de estas estrategias consiste en crear sustitutos
tisulares, los cuales favorecen la regeneración del nuevo tejido natural. Es deseable
que estos sustitutos, llamados scaffolds, sean biodegradables y biocompatibles.
Estos scaffolds pueden ser fabricados mediante diferentes técnicas, como por
ejemplo el electrospinning. Empleando esta técnica se pueden obtener sustitutos
tisulares con fibras nanométricas. Las fibras que componen los scaffolds están he-
chas por polímeros o por la disolución de varios polímeros. Resulta interesante la
posibilidad de introducir en las mismas fibras los fármacos que el paciente nece-
sitará, ya que de este modo se puede focalizar el tratamiento. Esta liberación de
fármacos se debe realizar de manera controlada en el cuerpo. Cuando las fibras
se degradan, el fármaco se libera de forma controlada en el medio circundante.
Esta tasa de liberación de fármaco depende de factores tales como, la geometría
de la microestructura inicial del scaffolds, el tipo de distribución del fármaco en el
scaffolds, el tipo de polímero. . . Desde el punto de vista médico, es importante controlar la dosis de fármaco liberada durante un período de tiempo determinado, ya que una gran cantidad de fármaco puede resultar tóxica para el paciente, mientras que una pequeña cantidad puede resultar inefectiva para tratar el problema. Se estima que el período promedio de desarrollo de un producto nuevo de liberación de fármacos puede demorar hasta 10 años. Además, se necesitan enormes inversiones de equipamiento de laboratorio, preparación de muestras y pruebas costosas para su aprobación.
El objetivo del presente trabajo es proponer modelos 3D válidos para generar
y simular la degradación de scaffolds y la consiguiente liberación de fármaco. Este
logro se traducirá en un diseño de scaffolds más eficaz, mediante una optimiza-
ción in-silico antes de comenzar a realizar ensayos en laboratorio. Para generar
la microestructura inicial, se han empleado sencillo modelos geométricos usando
esferas y fibras rectas polimericas. Para el caso de los scaffolds fabricados mediante
te electrospinning, se ha desarrollado un algoritmo complejo para la generación
de microestructuras. Este algoritmo simula la estructura mediante la disposición
de una única fibra en un volumen predefinido, donde la trayectoria de la fibra
se define como una serie de pequeños segmentos. La microestructura 3D obteni-
da inicialmente, sea del tipo que sea, se discretiza en pequeños elementos cúbicos
homogéneos llamados vóxeles. En esta etapa final de la creación de la microestructura
inicial se incluyen las cápsulas de medicamento. Para la simulación de tanto
la degradación como del procesos de liberación de fármacos se ha propuesto otro
algoritmo, que trabaja sobre la microestructura descrita anteriormente. El modelo
se basa en el método de Monte Carlo, de acuerdo con el cual la probabilidad de
degradación de un vóxel está relacionada con su entorno. Consecuencia de esto, la
degradación de la fibra está relacionada con la curvatura de su superficie. Cuando
las fibras se degradan, y el fármaco se expone al medio, el modelo es capaz de
predecir la tasa de liberación del fármaco.
Los resultados obtenidos demuestran que las simulaciones mediante ordenador
reproducen la degradación del scaffolds que se produce en un entorno fisiológico. El
modelo también proporciona una predicción directa de la liberación de fármacos.
Se ha estudiado el efecto que tiene cada parámetro del modelo en la liberación final
del fármaco. Los resultados obtenidos pueden ser de gran utilidad para el diseño
de futuros scaffolds que contengan fármacos en su interior.
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