Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas

La celulosa bacteriana (CB) se clasifica como un hidrogel natural y presenta diferentes ventajas, como su estructura altamente cristalina en comparación con la celulosa vegetal, las variadas alternativas para obtenerla, que van desde películas simples hasta estructuras muy complejas, entre otras. En...

Descripción completa

Guardado en:
Detalles Bibliográficos
Autor principal: Horue, Manuel
Otros Autores: Castro, Guillermo Raúl
Formato: Tesis Tesis de doctorado
Lenguaje:Español
Publicado: 2024
Materias:
Química
Celulosa bacteriana
Heridas
Apósitos
Acceso en línea:http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/168480
https://doi.org/10.35537/10915/168480
Aporte de:
SEDICI (UNLP) de Universidad Nacional de La Plata
id I19-R120-10915-168480
record_format dspace
institution Universidad Nacional de La Plata
institution_str I-19
repository_str R-120
collection SEDICI (UNLP)
language Español
topic Química
Celulosa bacteriana
Heridas
Apósitos
spellingShingle Química
Celulosa bacteriana
Heridas
Apósitos
Horue, Manuel
Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
topic_facet Química
Celulosa bacteriana
Heridas
Apósitos
description La celulosa bacteriana (CB) se clasifica como un hidrogel natural y presenta diferentes ventajas, como su estructura altamente cristalina en comparación con la celulosa vegetal, las variadas alternativas para obtenerla, que van desde películas simples hasta estructuras muy complejas, entre otras. En la actualidad, son reconocidas las múltiples aplicaciones industriales que posee la CB, sobre todo en el área de la biomedicina, donde se la modifica utilizando diferentes moléculas, desde antibióticos hasta polímeros, complejos inorgánicos y sales. Teniendo en cuenta lo antes mencionado, el objetivo del presente trabajo consistió en desarrollar diferentes sistemas basados en CB para una aplicación biomédica en particular: la regeneración y el tratamiento de heridas dérmicas crónicas y agudas. En la primera etapa del presente trabajo de tesis se realizó la modificación de membranas de CB con un material inorgánico, la arcilla montnorillonita (MMT). La MMT tiene una disposición de láminas o capas con una densidad de carga negativa. Naturalmente esta carga es contrarrestada por cationes Na+ y Ca2+ pero pueden ser fácilmente intercambiables cuando se colocan en contacto con una solución de un catión diferente. Por otro lado, el ion Ag+ presenta actividad microbicida tanto contra bacterias Gram-negativas como Gram-positivas. En este sentido, se ha demostrado que MMTs intercambiadas con el catión Ag+ poseen una actividad microbicida similar a una solución donde el catión se encuentra libre. Por esta razón, nos propusimos sintetizar un material hibrido CB-MMT-Ag que presentara actividad antimicrobiana para el potencial tratamiento de heridas cutáneas. Una vez obtenido el sistema, se realizaron caracterizaciones fisicoquímicas, se evaluó su capacidad antimicrobiana y su biocompatibilidad. En una segunda instancia, se optó por modificar membranas de CB con un producto natural como activo principal. Específicamente, se desarrolló un sistema de nanopartículas poliméricas formuladas con Eudragit® E 100 y Eudragit® S 100 para la encapsulación de propóleo, un material resinoso con propiedades antimicrobiana, inmunoestimulante, anticancerígena, etc. Mediante diferentes estudios de caracterización fisicoquímica se demostró una exitosa incorporación y compatibilidad entre las diferentes nanopartículas sobre la matriz de CB. Los sistemas desarrollados presentaron actividad antimicrobiana contra cepas bacterianas Gram-positivas y cepas fúngicas. Posteriormente, se avanzó en el desarrollo de un sistema basado en CB en combinación con nanofibras de celulosa oxidadas (NFC). Este nanomaterial, proveniente de fuentes vegetales, se obtuvo mediante un tratamiento de hidrolisis ácida y posterior oxidación con TEMPO (N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina). Las membranas de CB modificadas con NFC mostraron una alta capacidad de carga del colorante safranina, elegida como droga modelo por su estructura química y fácil detección. Sin embargo, mediante estudios de capacidad bactericida, se demostró que el colorante era activo contra cepas bacterianas con relevancia clínica. Por medio de estudios fisicoquímicos se evidenció interacción especifica entre la safranina y las NFC. Adicionalmente, los sistemas CB-NFC-Safranina mostraron actividad antibacteriana y se obtuvieron mejores resultados en relación con la citotoxicidad, en comparación con el resto de los sistemas desarrollados El presente trabajo culmina con desarrollos relacionados al escalado a nivel industrial de la producción de membranas de CB para ser usadas como parches con aplicaciones biomédicas. En esta sección se incluyen estudios del diseño de los reactores de producción, crecimiento y optimización del inóculo de los reactores, protocolo de purificación y secado.
author2 Castro, Guillermo Raúl
author_facet Castro, Guillermo Raúl
Horue, Manuel
format Tesis
Tesis de doctorado
author Horue, Manuel
author_sort Horue, Manuel
title Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
title_short Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
title_full Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
title_fullStr Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
title_full_unstemmed Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
title_sort desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas
publishDate 2024
url http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/168480
https://doi.org/10.35537/10915/168480
work_keys_str_mv AT horuemanuel desarrolloyoptimizaciondelosprocesosbiotecnologicosdeproducciondecelulosabacterianaparaelpotencialtratamientodeafeccionesdermicas
_version_ 1824075731959808000
spelling I19-R120-10915-1684802025-01-29T18:06:14Z http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/168480 https://doi.org/10.35537/10915/168480 Desarrollo y optimización de los procesos biotecnológicos de producción de celulosa bacteriana para el potencial tratamiento de afecciones dérmicas Horue, Manuel 2024-07-30 2024 2024-08-13T16:29:23Z Castro, Guillermo Raúl Fernández, Mariela Alejandra es Química Celulosa bacteriana Heridas Apósitos La celulosa bacteriana (CB) se clasifica como un hidrogel natural y presenta diferentes ventajas, como su estructura altamente cristalina en comparación con la celulosa vegetal, las variadas alternativas para obtenerla, que van desde películas simples hasta estructuras muy complejas, entre otras. En la actualidad, son reconocidas las múltiples aplicaciones industriales que posee la CB, sobre todo en el área de la biomedicina, donde se la modifica utilizando diferentes moléculas, desde antibióticos hasta polímeros, complejos inorgánicos y sales. Teniendo en cuenta lo antes mencionado, el objetivo del presente trabajo consistió en desarrollar diferentes sistemas basados en CB para una aplicación biomédica en particular: la regeneración y el tratamiento de heridas dérmicas crónicas y agudas. En la primera etapa del presente trabajo de tesis se realizó la modificación de membranas de CB con un material inorgánico, la arcilla montnorillonita (MMT). La MMT tiene una disposición de láminas o capas con una densidad de carga negativa. Naturalmente esta carga es contrarrestada por cationes Na+ y Ca2+ pero pueden ser fácilmente intercambiables cuando se colocan en contacto con una solución de un catión diferente. Por otro lado, el ion Ag+ presenta actividad microbicida tanto contra bacterias Gram-negativas como Gram-positivas. En este sentido, se ha demostrado que MMTs intercambiadas con el catión Ag+ poseen una actividad microbicida similar a una solución donde el catión se encuentra libre. Por esta razón, nos propusimos sintetizar un material hibrido CB-MMT-Ag que presentara actividad antimicrobiana para el potencial tratamiento de heridas cutáneas. Una vez obtenido el sistema, se realizaron caracterizaciones fisicoquímicas, se evaluó su capacidad antimicrobiana y su biocompatibilidad. En una segunda instancia, se optó por modificar membranas de CB con un producto natural como activo principal. Específicamente, se desarrolló un sistema de nanopartículas poliméricas formuladas con Eudragit® E 100 y Eudragit® S 100 para la encapsulación de propóleo, un material resinoso con propiedades antimicrobiana, inmunoestimulante, anticancerígena, etc. Mediante diferentes estudios de caracterización fisicoquímica se demostró una exitosa incorporación y compatibilidad entre las diferentes nanopartículas sobre la matriz de CB. Los sistemas desarrollados presentaron actividad antimicrobiana contra cepas bacterianas Gram-positivas y cepas fúngicas. Posteriormente, se avanzó en el desarrollo de un sistema basado en CB en combinación con nanofibras de celulosa oxidadas (NFC). Este nanomaterial, proveniente de fuentes vegetales, se obtuvo mediante un tratamiento de hidrolisis ácida y posterior oxidación con TEMPO (N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina). Las membranas de CB modificadas con NFC mostraron una alta capacidad de carga del colorante safranina, elegida como droga modelo por su estructura química y fácil detección. Sin embargo, mediante estudios de capacidad bactericida, se demostró que el colorante era activo contra cepas bacterianas con relevancia clínica. Por medio de estudios fisicoquímicos se evidenció interacción especifica entre la safranina y las NFC. Adicionalmente, los sistemas CB-NFC-Safranina mostraron actividad antibacteriana y se obtuvieron mejores resultados en relación con la citotoxicidad, en comparación con el resto de los sistemas desarrollados El presente trabajo culmina con desarrollos relacionados al escalado a nivel industrial de la producción de membranas de CB para ser usadas como parches con aplicaciones biomédicas. En esta sección se incluyen estudios del diseño de los reactores de producción, crecimiento y optimización del inóculo de los reactores, protocolo de purificación y secado. Doctor en Ciencias Exactas, área Química Universidad Nacional de La Plata Facultad de Ciencias Exactas Tesis Tesis de doctorado http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) application/pdf

Ejemplares similares