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Desarrollo de matrices a base de alginatos con aplicación en Ingeniería de Tejido Óseo y Cartilaginoso

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Autores/as: María Luz Torres ; Juan Manuel Fernández ; Tamara Gisela Oberti

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No requiere 2020 SEDICI: Repositorio Institucional de la UNLP (SNRD) acceso abierto

Cobertura temática: Ciencias biológicas - Biotecnología industrial  

Ingeniería de tejido ha sido definida como una ciencia interdisciplinaria cuyo fin es la síntesis de materiales que logren mejorar o a restaurar el tejido dañado con el fin de establecer terapias alternativas para tratamientos en caso de pérdida de tejido o fallas de órganos esenciales, ya que los trasplantes están frecuentemente limitados por la escasez de donantes y el alto riesgo de rechazo o transferencia de enfermedades. Por este motivo, el presente trabajo de tesis tiene como objetivo el desarrollo de hidrogeles basados en alginato de sodio que permitan la regeneración de tejido óseo y cartilaginoso. En una primera etapa de este trabajo, se extrajo alginato de sodio de la nervadura y lámina del alga parda Undaria pinnatifida. Junto con el polisacárido de origen comercial, los aislamientos fueron caracterizados fisicoquímicamente. Además, con el objetivo de minimizar su posible potencial inmunogénico, se utilizó un método de purificación simple que permitió disminuir impurezas tales como proteínas y polifenoles. Para evaluar el éxito de este proceso, se analizó la producción de un marcador de citotoxicidad y la morfología de un modelo de macrófagos en cultivo (RAW 264.7) en presencia de los distintos alginatos, observándose que el efecto tóxico inicial de las muestras crudas resultó prevenido sin producir cambios relevantes en las características fisicoquímicas del polímero. Además, al estudiar la capacidad osteogénica del polisacárido, se encontró que la proliferación y diferenciación de CPMO se vio favorecida con la purificación del mismo. Por otra parte, se procedió a la síntesis de hidrogeles de alginato entrecruzados iónicamente con estroncio con el fin de obtener materiales con actividad osteogénica y capacidad de liberación droga de manera localizada en el sitio de interés. Se lograron matrices de gran hinchamiento, pero con un porcentaje de degradabilidad muy alto, alcanzado luego de sólo 24 h, motivo por el cual se planteó un nuevo diseño para la fabricación de scaffolds a base de alginato. Posteriormente, se desarrollaron biomateriales a partir de la síntesis de redes poliméricas de HEMA-EGDMA semi-interpenetradas (SIPN) con alginato. Con este método se obtuvieron cuatro hidrogeles en los que se variaron las proporciones de iniciador y entrecruzante para obtener una familia de SIPN con propiedades versátiles (HA, HA-E0.5, HA-E0.25 y HA-A0.5), además de una matriz sin alginato (pHEMA) con el fin de evaluar el efecto producido por la incorporación del polisacárido al material. Estos fueron observados por SEM y se le realizaron pruebas de hinchamiento, degradación, pruebas mecánicas y medidas de ángulo de contacto. Se encontraron materiales con porosidad baja, pero con mejoras en la capacidad de hinchamiento y degradabilidad debida a la incorporación de alginato a la matriz polimérica. Además, se encontró que HA y HA-E0.25 presentaron propiedades mecánicas en el orden del tejido cartilaginoso. Por su parte, los estudios in vitro mostraron que los materiales con alginato exhibieron una muy buena biocompatibilidad. También se demostró la versatilidad de estos hidrogeles, ya que permitieron la adhesión y proliferación de tres tipos celulares distintos. Además, el agregado de alginato favoreció el desarrollo osteogénico de las células progenitoras de médula ósea (CPMO) y el crecimiento de condrocitos primarios, estabilizando el fenotipo condrogénico en el tiempo tanto con respecto a pHEMA como a las células crecidas en monocapa sobre el plato de cultivo estándar. Por su parte, también se evaluó la respuesta inmunogénica con RAW 264.7, encontrando que la incorporación del polisacárido a una red polimérica de HEMA-EGDMA previene un posible efecto citotóxico de pHEMA. Por último, se empleó un modelo in vivo para evaluar tres (pHEMA, HA y HA-E0.25) de nuestros biomateriales como sustitutos óseos. Se seleccionó un modelo de lesión en calota en roedores ampliamente utilizado por otros investigadores. En el defecto creado, se implantaron los hidrogeles con previa hidratación en PBS durante dos días. En la evaluación histológica realizada sobre los cortes teñidos con Hematoxilina-Eosina no se evidenció rechazo del material, observándose la formación de tejido conjuntivo denso y frentes de reosificación en HA y HA-E0.25. Sin embargo, no se apreció la penetración celular hacia el material, lo que indica que es necesario rediseñar la arquitectura de los scaffolds para aumentar su porosidad. En conjunto, estos resultados resultan muy prometedores en cuanto a la potencialidad de HA, HA-E0.5, HA-E0.25 y HA-E0.5 para ser utilizados como sustitutos biológicos en regeneración ósea y/o cartilaginosa.

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Desarrollo de nanocompositos basados en hidroxiapatita/hidroxiapatita dopada con metales y/o biomoléculas como materiales de recubrimiento de andamios para implantes ortopédicos

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Autores/as: María Laura Dittler ; Mónica Cristina González ; Claudia Alejandra Grillo

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No requiere 2020 SEDICI: Repositorio Institucional de la UNLP (SNRD) acceso abierto

Cobertura temática: Nanotecnología - Biotecnología industrial  

En los últimos años, el envejecimiento progresivo de la población mundial conjuntamente con las lesiones en el tejido óseo causadas por trauma o enfermedades, ha llevado a buscar soluciones a los inconvenientes que presentan los métodos de tratamientos centrados principalmente en injertos óseos autólogos o alogénicos o bien implantando materiales sustitutos. Así, surge la ingeniería de tejido óseo (ITO) cuyo enfoque se basa, en gran medida, en el uso de biomateriales que puedan funcionar como sustitutos biológicos, como andamios 3D porosos, para proporcionar un entorno adecuado que permita la regeneración de los tejidos y órganos dañados. Algunos tipos de andamios comprenden materiales sintéticos inorgánicos tales como los vidrios bioactivos; utilizados por presentar una alta bioactividad, osteoconductividad y capacidad angiogénica. Otro tipo de material inorgánico que se ha propuesto ampliamente como sustituto óseo es la nano hidroxiapatita (HAp), ya que permite imitar la hidroxiapatita (HA) presente en los huesos por su tamaño nanométrico y su inhomogeneidad originada en la presencia de trazas de iones metálicos en su estructura. Por otro lado, la modificación superficial de nanomateriales con metales y/o biomoléculas ha sido una estrategia para estimular la interacción tejido óseobiomaterial”. En el presente trabajo de tesis se propone el desarrollo y la caracterización de andamios de biovidrio recubiertos con nanopartículas de hidroxiapatita modificadas con iones metálicos, en particular Mg+2, Fe+2/Fe+3 y Zn+2 y el desarrollo de nanopartículas de HA con diferentes superficies con potencial utilidad en el desarrollo de la ITO. Para ello, en una primera etapa se desarrolló la síntesis de nanomateriales a base de HA mediante el método de deposición química húmeda, se estudió el efecto de la incorporación de iones metálicos bi y trivalentes durante la síntesis de los nanomateriales obtenidos mediante diversas técnicas de caracterización. Además, se evaluó la biocompatibilidad de los nanocompositos en la linea celular 3T3Balb-c. Por otro lado, se estudió la modificación superficial de nanohidroxiapatita mediante dos estrategias diferentes. A partir de la estrategia que utilizó el ácido 3-organopropiónico como modificador de la superficie, mediantes los ensayos de caracterización se observó un mayor grado de recubrimiento, lo que permitió incorporar grupos carboxilo superficiales que sirvieron como plataforma para anclar compuestos fluorescentes mediante la formación de enlaces amida. En una segunda instancia de este trabajo, se obtuvieron andamios bioactivos a base de vidrio (de la composición 45S5) (BG) fabricados por la técnica de réplica de espuma. En particular, los andamios se recubrieron con los nanocompositos a base de hidroxiapatita modificados con metales bi y trivalentes obtenidos previamente. Para ello, se utilizó el método de inmersión y posterior secado, evaluándose los tiempos de exposición y las diferentes concentraciones de las suspensiones de partida. La microestructura y la homogeneidad de los recubrimientos aplicados se investigaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Para la evaluación de la bioactividad, los andamios con y sin recubrimiento se sumergieron en fluido corporal simulado (SBF) durante distintos tiempos de exposición. La formación de hidroxiapatita se confirmó mediante observación SEM y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Los resultados evidenciaron en los andamios de vidrio bioactivo 45S5 recubiertos con MgZnHAp un incremento de su bioactividad, efecto no observado en los andamios recubiertos para las otras las partículas evaluadas. Los andamios recubiertos con FeHAp a su vez, presentaron propiedades superparamagnéticas, propias de los nanomateriales incorporados en su superficie. Mediante estudios in vitro en contacto con células MG-63 se evaluaron los andamios antes y después del recubrimiento. Particularmente, los andamios MgZnBG presentaron una mejora en la proliferación y adhesión celular con respecto al control de BG. Por otro lado, los resultados de los ensayos de viabilidad y secreción de ALP al medio de cultivo en células ST-2 no indicaron resultados concluyentes sobre un comportamiento de diferenciación osteogénica de las células ST-2 crecidas sobre muestras recubiertas con MgZnHAp con respecto a aquellas crecidas sobre los andamios sin recubrimiento. En conjunto, los resultados de las investigaciones actuales mostraron que los andamios recubiertos con nanohidroxiapatita modificada con metales bi y trivalentes, resultan en una nueva metodología para combinar andamios preformados a base de vidrios bioactivos con nanocompositos a base de HA. Logrando así obtener un material compuesto con un potencial prometedor para su aplicación en la ingeniería del tejido óseo. Los andamios desarrollados por dentro del presente trabajo de tesis proporcionan una base bien fundamentada que garantizar futuras investigaciones en el campo destinado a la obtención de sustitutos óseos.

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Desarrollo de sistemas de liberación controlada de agentes quimioterapéuticos en matrices de celulosa microbiana con aplicaciones biomédicas

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Autores/as: Maximiliano Luis Cacicedo ; Guillermo Raúl Castro

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No requiere 2017 SEDICI: Repositorio Institucional de la UNLP (SNRD) acceso abierto

Cobertura temática: Biotecnología industrial  

En el presente trabajo de Tesis se han logrado desarrollar diversos tipos de matrices poliméricas utilizando estructuras basadas en celulosa bacteriana. Luego de comprender los procesos de producción y purificación de la celulosa se procedió a generar modificaciones en las matrices con el objetivo de lograr que puedan encapsular Doxo y liberarla de manera sostenida. Todas las matrices desarrolladas fueron diseñadas para ser utilizadas específicamente como sistemas de liberación controlada para una aplicación antitumoral localizada. La primera modificación realizada en las membranas de celulosa fue una modificación ex situ que permitió inmovilizar micropartículas hibridas de CaCO3, utilizando dichas partículas como núcleos de carga del fármaco. Las caracterizaciones fisicoquímicas realizadas sobre el biomaterial permitieron identificar la conservación de la esfericidad y tamaño de las micropartículas. Además, se determinó un incremento en la estabilidad del material asociado a la presencia de las micropartículas. A continuación, se evidenció una buena capacidad de encapsulación del fármaco y una liberación sostenida en el tiempo y dependiente de la carga y del pH circundante. En una siguiente etapa se realizó una modificación in situ en las membranas mediante el agregado de alginato en el medio de cultivo del microorganismo productor de celulosa (K. Hansenii). Este tipo de modificación se realizó por dos cuestiones básicas. Por un lado, necesitábamos conocer el comportamiento de la celulosa ante el agregado de otro polímero en su medio de cultivo. Por el otro lado, se necesitaba conseguir que el nuevo material lograra liberar Doxo en concentraciones más elevadas. La síntesis de la matriz hibrida BC-Alg dio lugar a un biomaterial con propiedades muy diferentes a las de la celulosa nativa. En primera medida se pudo determinar la presencia del alginato integrado con la red de celulosa. Dicha integración permitió obtener una red cooperativa entre ambos biopolímeros otorgándole a la matriz propiedades diferentes, tales como aumento de su fase amorfa e incremento considerable en la porosidad y área superficial del biomaterial. Dichas nuevas características demostraron ser relevantes al momento de encapsular Doxo. La nueva matriz demostró una buena versatilidad en cuanto a su capacidad de carga del fármaco y también se demostró la capacidad de liberar el mismo de modo sostenido en el tiempo. Por último, se evaluó la acción citotóxica sobre una línea celular de adenocarcinoma de colon (HT-29) la cual posee una relativa resistencia a la Doxo. Los resultados fueron de sumo interés debido a que la Doxo liberada desde las membranas demostró ser más efectiva que la exposición de las células a Doxo libre. En este sentido, se sugirió que la encapsulación del fármaco y liberación lenta podían estar evitando procesos de precipitación de la Doxo. Hasta este punto, se habían podido generar sistemas capaces de encapsular y liberar Doxo de manera sostenida en el tiempo. Sin embargo, con el objetivo de poder garantizar un aumento en la efectividad del tratamiento se decidió avanzar en el diseño de una formulación de nanopartículas capaces de encapsular y liberar Doxo. Las mismas serian liberadas a su vez desde las membranas de celulosa. El sistema elegido y desarrollado consistió en nanopartículas lipídicas nanoestructuradas (NLCs). En las mismas se logró la encapsulación de dos especies iónicas de la Doxo. Por la naturaleza de las nanoparticulas la especie de Doxo más hidrofóbica fue la que presentó una EE más elevada y una liberación más lenta. Además, las técnicas fisicoquímicas permitieron determinar la existencia de interacciones entre la matriz lipídica y las moléculas de Doxo, especialmente en el caso de la especie hidrofóbica. Se demostró que el tamaño, dispersión y carga superficial de las partículas era muy similar en ambas formulaciones, y además era indicativo de la potencialidad para obtener una buena capacidad de internalización celular. Los ensayos in vitro demostraron que las NLCs presentaban una capacidad citotóxica dependiente del tiempo. Las NLCs-H mostraron su capacidad para generar más daño que las NLCs-N. A continuación, los ensayos de internalización demostraron diferencias en los mecanismos utilizados por la célula en comparación con la Doxo libre. Aquí se determinó que el mecanismo utilizado era por vía endosómica, terminando en lisosomas y accediendo desde ahí al núcleo celular y posiblemente a otros blancos de acción. Por último, utilizando ambas formulaciones de NLCs se generó una matriz hibrida de tipo NP-Gel integrando las nanoparticulas en la red de celulosa. Este nuevo sistema fue caracterizado mostrando la capacidad de contener a las NLCs sin modificar su tamaño y morfología. Se realizaron pruebas de encapsulación y liberación sostenida, mostrando ser un sistema apto para ser evaluado en ensayos in vivo. Dichos ensayos se realizaron mediante la implantación de las membranas BC-NLCs-NH en un modelo tumoral ortotópico de cáncer de mama. Los resultados obtenidos exhibieron una capacidad antiproliferativa por parte de las membranas y comparable con el efecto obtenido con el control de Doxo i.t. Además, se observó un efecto de inhibición en la generación de metástasis. De esta forma el sistema BC-NLCs-NH demostró poseer una cierta potencialidad como sistema de liberación controlada de Doxo para aplicación local. Este sistema pretende ser utilizado como quimioterapia adyuvante a la administración sistémica de fármacos. De esta manera, se intentaría disminuir las dosis elevadas y, consecuentemente, toxicas de los quimioterapéuticos administrados por vía intravenosa. Los casos donde este sistema pretende cobrar valor podrían ser aquellos donde la extirpación del tumor primario es demasiado riesgosa por tamaño o locación. Este tipo de implantes promete ser una herramienta que permita atacar el problema sin someter a un paciente inmunodeprimido a una quimioterapia sistémica con elevada toxicidad.

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Desarrollo de un inóculo de bacterias lácticas indígenas para mejorar el estado sanitario de los terneros lactantes criados artificialmente

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Autores/as: Laureano Sebastián Frizzo ; Marcelo Raúl Rosmini ; María Elena Fátima Nader ; María Claudia Rodríguez ; Ana Griselda Binetti Vizzo ; Gabriela del Valle Perdigón

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Institución detectada Año de publicación Navegá Descargá Solicitá
No requiere 2010 Biblioteca Virtual de la Universidad Nacional del Litoral (SNRD) acceso abierto

Cobertura temática: Biotecnología industrial  

El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un inóculo de bacterias ácido lácticas indígenas con capacidad probiótica que sea capaz de mejorar el estado sanitario de los terneros criados en forma artificial y les brinde protección frente a las bacterias productoras de diarrea. Para ello se evaluó la capacidad de un inóculo de bacterias ácido lácticas integrado por 3 cepas bovinas: Lactobacillus casei DSPV 318T, Lactobacillus salivarius DSPV 315T y Pediococcus acidilactici DSPV 006T para mejorar la performance de crecimiento durante la etapa de crianza artificial. Además, se evaluó el potencial del inóculo junto a suero de queso y lactosa para disminuir la incidencia de diarreas, o paliar sus efectos adversos. También se estudió la capacidad del inóculo para brindar protección frente a Salmonella dublin DSPV 595T. El inóculo utilizado fue capaz de superar las barreras biológicas del tracto gastrointestinal, alojarse y permanecer en el intestino de los terneros sin translocar a los órganos del medio interno. La administración del inóculo no produjo efectos adversos sobre el estado de salud general de los animales. El inóculo estudiado favoreció el consumo precoz de alimento concentrado e, indirectamente, podría permitir un destete anticipado de los animales. Aunque el probiótico no interferiría en el mecanismo de ingreso del patógeno al medio interno, el porcentaje de lesiones presentes en los animales fue siempre menor en los grupos tratados. Todo esto demuestra que el inóculo puede ser incorporado en la dieta de los terneros como un inóculo probiótico multiespecie para mejorar condiciones productivas y sanitarias.

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Desarrollo de un inóculo probiótico para pollos parrilleros y monitoreo durante su tránsito intestinal y en órganos del medio interno

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Autores/as: Jesica Evelyn Blajman ; Laureano Sebastián Frizzo ; Gerardo Leotta ; Sergio Pasteris ; Analía Etcheverría ; Marcelo Raúl Rosmini

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No requiere 2017 Biblioteca Virtual de la Universidad Nacional del Litoral (SNRD) acceso abierto

Cobertura temática: Biotecnología industrial  

Lactobacillus salivarius DSPV 001P fue seleccionada como el mejor exponente para el estudio de sus propiedades tecnológicas y propiedades probióticas in vivo. La cepa se administró en cultivo fresco para estimar el efecto sobre la microbiota intestinal y los parámetros productivos de los pollos parrilleros. Sin embargo, no hubo diferencias significativas entre el grupo tratado y control. En una etapa posterior, se procedió a estimar la colonización y persistencia in vivo de esta cepa en formato liofilizado, para lo cual la misma fue suministrada con la dieta a los pollos durante 16 días: se obtuvo un alto grado de recuperación de la cepa probiótica en buche y ciego, y la misma pudo recuperarse durante 28 días luego del cese de la suplementación. Finalmente, se estudió la influencia de la cepa liofilizada sobre la microbiota intestinal, la translocación bacteriana, la ganancia de peso y el índice de conversión de pollos parrilleros. En cuanto a la microbiota, se hallaron diferencias significativas en el número de levaduras en ciego a favor del grupo control. Asimismo, la cepa estimuló el consumo y mejoró significativamente la ganancia de peso en los pollos parrilleros. Además, contribuyó positivamente en el estado sanitario al disminuir la mortandad de los mismos. Por otra parte, el destino de la cepa probiótica pudo ser monitoreado mediante diferentes métodos: obtención de mutantes resistentes a rifampicina, electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante, electroforesis en gel por campos pulsados y tinción con isotiocianato de fluoresceína.

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Desarrollo económico: las industrias de tecnología avanzada

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Autores/as: Ruby Daniel Hernández

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No requiere 2004 Biblioteca Digital (FCE-UBA) (SNRD) acceso abierto

Cobertura temática: Biotecnología industrial  


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Design of Materials for Bone Tissue Scaffolds

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978-3-0365-3953-9 (en línea)

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Cobertura temática: Matemáticas - Biotecnología industrial - Ciencias médicas y de la salud  


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ISSNs 2411-9660 (en línea)

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Institución detectada Período Navegá Descargá Solicitá
No requiere desde ene. 2017 / hasta nov. 2024 Directory of Open Access Journals acceso abierto

Cobertura temática: Otras ingenierías y tecnologías - Ingeniería mecánica - Biotecnología industrial  


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Dietary Fibers and Human Health

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978-3-03842-582-3 (en línea)

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Institución detectada Año de publicación Navegá Descargá Solicitá
No requiere Directory of Open access Books acceso abierto

Cobertura temática: Biotecnología industrial