Desarrollo de compósitos de ácido poliláctico y derivados del grafito para aplicaciones biomédicas

Abstract

En los últimos años se ha extendido el uso de materiales que destacan, principalmente, por su biocompatibilidad, razón por la cual son utilizados en aplicaciones biomédicas. El ácido poliláctico (PLA) es un biopolímero que, además de ser biocompatible, es biodegradable. Estas características lo hacen ser un material muy utilizado en biomedicina. Sin embargo, las aplicaciones biomédicas requieren la consideración de diversas propiedades del material, pues se busca lograr una estabilidad en la interacción con sistemas biológicos. De esta forma, el interés es desarrollar materiales multifuncionales que presenten propiedades optimizadas, tales como mecánicas, bioactividad, propiedad antibacteriana, conductividad eléctrica, entre otras. La presente memoria se centra en el desarrollo de nanocompuestos poliméricos de PLA con derivados del grafito (óxido de grafeno, GO, y óxido de grafeno térmicamente reducido, TrGO) mediante mezclado en fundido. Así, se busca evaluar las propiedades antimicrobianas, biocompatibles, mecánicas y eléctricas de los materiales desarrollados. Los ensayos microbiológicos indican que el compuesto con 5% en peso GO logra un 100% de efectividad en contra de ambas bacterias estudiadas (E. coli y S. aureus). Mismo resultado se obtiene cuando se genera una corriente eléctrica por la placa de 10% en peso de TrGO. Por otro lado, para los compósitos con GO aumenta la proliferación celular, mientras que para el TrGO se logra el mismo valor de viabilidad que para el PLA, en células SaOS-2. Esto indica que los compósitos desarrollados tienen una buena biocompatibilidad, sin riesgo de toxicidad para su uso con tejidos vivos. En particular, los compósitos con GO emergen como una alternativa pues mejoran la proliferación de las células. El módulo de elasticidad aumentó su valor tanto para los compuestos con GO como para los con TrGO. Sin embargo, este crecimiento se acentúa para los primeros, donde se logra aumentar un 14% el módulo a una concentración de solo 2% en peso de GO. Además, para compósitos con ambas partículas la elongación a la rotura disminuyó. La conductividad eléctrica de los compósitos depende fuertemente del tipo de relleno utilizado, logrando una conductividad eléctrica de 10−2[𝑆������𝑆������/𝑚������𝑚������] para un contenido de 10% en peso de TrGO. En contraste, para los compósitos con GO no se obtuvo conductividad, ya que, a diferencia del grafeno, esta nanopartícula no es conductora. De esta forma, el estudio indica que se mejoraron las propiedades antibacteriales, biocompatibles, mecánicas y eléctricas de los nanocompósitos de PLA al agregar rellenos de GO y TrGO. Así, los materiales desarrollados pueden ser utilizados en aplicaciones biomédicas e interaccionar con sistemas biológicos sin problemas.