https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/5026 2026-05-08T05:11:58Z https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/8013 Impresión 3D de prótesis de menisco a base de hidrogel sintetizado con nanopartículas de plata (Ag NPs), ácido hialurónico y colágeno Urbina Vázquez, Veronica Jazmin En los últimos años se han realizado estudios sobre bio-tintas que pueden ser utilizadas por la tecnología de impresión 3D para producir tejidos artificiales para ser implantados en seres humanos. Algunos tipos de tejidos, como el cartílago y el menisco tienen poco o ningún suministro de sangre y no pueden curarse si están dañados. El menisco es una pieza de tejido fibrocartilaginoso en forma de cuña que actúa como un "cojín" entre la espinilla y el fémur en la articulación de la rodilla. La deficiencia de menisco a menudo conducirá a osteoartritis (OA) avanzada debido a lesiones en las heridas si no se recibe un tratamiento oportuno. Un desgarro de menisco leve puede curarse mediante la inyección de biomateriales funcionales, suturas o reemplazo parcial de menisco, mientras que las lesiones graves a menudo requieren un trasplante de menisco. Sin embargo, las limitaciones radican en el suministro de donantes, la falta de coincidencia de formas y la compatibilidad de los tejidos. Un enfoque prometedor para solucionar este problema es crear una prótesis de hidrogel 3D para ayudar en la locomoción del paciente. Los hidrogeles se usan comúnmente debido a sus propiedades de ser aceptados por el cuerpo humano como una estructura que contiene agua, fácil transferencia de nutrientes y permeabilidad a sustancias biológicas. Los nanocompuestos, como las nanopartículas de plata (NPs de Ag) son útiles por su espectro antibacteriano, mientras que el colágeno y el ácido hialurónico, aportan propiedades de resistencia mecánica, coagulación y no toxicidad para el ser humano. Por esta razón se llevó a cabo la síntesis de hidrogel adicionando Ag NPs, colágeno y ácido hialurónico. Para el proceso de síntesis del hidrogel se usaron las nanoestructuras de plata y los monómeros: ácido hialurónico, colágeno y quitosano. El hidrogel se sintetiza bajo rigurosa agitación mecánica dispersando la solución de Ag NPs en ácido acético, posteriormente se adiciona el ácido hialurónico, colágeno y quitosano además de PBS (Solución Salina Amortiguada por Fosfatos). Posteriormente se añade la bentonita. Por último, se agregan el crosslinker, el fotoiniciador, el monómero AMPS. Los hidrogeles se utilizaron para construir una pieza modelo de menisco con la impresora 3D, realizando el proceso de polimerización mediante radiación UV para proporcionar rigidez a la pieza. A través de microscopía electrónica de barrido de transmisión (STEM) se obtuvieron micrografías de las Ag NPs y se pudo obtener un histograma mediante software, en el cual se determinó que el valor promedio de tamaño se encuentra en el rango de 25 a 29 nm. Mediante la técnica de DLS se corroboró el tamaño de las nanopartículas, resultando un valor aproximado de 29 nm, valor que coincide con el obtenido mediante microscopía electrónica de barrido. Se realizó también la caracterización de Potencial Z para medir la carga que presentan las nanopartículas, dando como resultado -55.3 mV. Por último, mediante espectroscopía UV-Vis se determinó la formación de plata metálica. Para establecer interacciones entre Colágeno, ácido hialurónico y quitosano, las muestras se caracterizaron por FTIR-ATR encontrando relación de ellas entre 797-3447 cm-1. El Ácido hialurónico tiene interacción con el hidrogel, en especial con el quitosano en 1591 cm-1 . Se obtuvo un factor de hinchamiento (swelling) de 310% en los hidrogeles sintetizados con 1 µg/ml, se comprueba la síntesis de un hidrogel, es decir, que retiene al menos 10% de su peso en agua. En los hidrogeles sintetizados con 1 µg/ml de Ag NPs, se obtuvo un 80% de inhibición para el caldo inoculado con la bacteria Staphylococcus aureus, y un 69.7% de inhibición para el caldo inoculado con la bacteria Escherichia coli (E. coli), teniendo así la capacidad de ser utilizados como biotinta para la impresión 3D de prótesis de menisco gracias a su actividad antimicrobiana debida a la adición de Ag NP’s. La viscosidad del material se obtuvo entre 7kPa*s que garantiza la viscosidad para ser extruido por impresión 3D. La adición de Colágeno y Ácido hialurónico tuvieron gran influencia en la mejora de las propiedades mecánicas Se caracterizaron las propiedades reológicas de viscosidad y los módulos G´ (módulo de elasticidad) y G´´ (módulo de viscosidad). La viscosidad obtenida se encuentra entre 10- 20 kPa, lo cual garantiza la viabilidad en impresión 3D. Se llevó a cabo la impresión de un menisco lateral con el hidrogel constituido de Colágeno/Ácido hialurónico/ y 1 µg/ml de Ag NPs, ya que presentó una viscosidad de 7kPa*s, y fue la muestra que presentó mejor inhibición en las pruebas antimicrobianas. 2022-01-01T00:00:00Z https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/7997 Simulación, síntesis y caracterización de nanopartículas para aplicaciones biomédicas Núñez Leyva, Juan Manuel La hipótesis de este trabajo de tesis fue que los resultados obtenidos a través de las simulaciones, síntesis y caracterizaciones de nanopartículas mostrarán el potencial para áreas biomédicas, especialmente en el desarrollo de aplicaciones SERS. Y así mismo las simulaciones de las propiedades ópticas de estas nanoestructuras estarán en correlación con resultados experimentales. Por su parte los objetivos específicos planteados fueron: • Síntesis y caracterización de nanopartículas de oro (AuNPs) de forma esférica y barra. • Construcción y análisis de dinámica molecular para NPs en formas de barra. • Simulaciones numéricas de estructuras 3D de NPs mediante el método de elemento finito a través del software COMSOL Multiphysics con enfoque en el análisis electromagnético y realizar comparaciones con otros métodos de simulación electromagnética. • Realizar comparaciones cualitativas y cuantitativas de los parámetros ópticos obtenidos experimentalmente versus simulación. • Aplicación de NPs para futuras aplicaciones SERS para el campo biomédico En los procesos de síntesis de nanoestructuras es necesario un control en los reactivos a utilizarse; en el proceso consecuente los retos radican, primero, en el tipo de forma que se quiere llegar a sintetizar y segundo, en el tipo de aplicaciones que se quieran llevar a cabo. Muchas de estas aplicaciones están intrínsecamente relacionadas con la interacción de las nanoestructuras con el campo electromagnético y cómo éstas reaccionarán y expresarán sus propiedades ópticas. Este trabajo se enfocó en la realización de 2 métodos de síntesis para nanopartículas esféricas y en forma de barra. Por su parte los procesos de simulación son vitales y auxiliares para el desarrollo de una investigación experimental de calidad, evitando costos en tiempo y recursos. Los distintos métodos de simulación son herramientas que ayudan a cerrar la brecha que pueda existir entre teoría vs experimento. Las simulaciones se enfocaron en la realización de 2 tipos: simulación atomística y simulación electromagnética. En la simulación atomística el enfoque fue sobre la realización de procesos de dinámica molecular, mientras que para la simulación electromagnética los esfuerzos se enfocaron en la realización de simulaciones mediante el método de elemento finito. El contenido de este trabajo de tesis se divide de la siguiente manera: En el capítulo 1 se presentan los principales conceptos teóricos que permitirán una mejor comprensión del trabajo; enfocándonos en conceptos básicos sobre nanotecnología, teoría electromagnética y las técnicas de caracterización utilizadas dentro del proyecto. En el capítulo 2 se presenta la metodología utilizada para cumplir con los objetivos planteados, comenzando con la síntesis de nanopartículas, caracterización y una descripción general de las simulaciones realizadas. En el capítulo 3 se muestran y se discuten los resultados obtenidos durante el proceso de desarrollo del proyecto. Mientras que en el capítulo 4 se presentan las conclusiones más relevantes y se discuten críticamente los posibles alcances del proyecto. Por último, se muestran las referencias bibliográficas utilizadas en este trabajo de tesis y en el último apartado se encuentran los anexos correspondientes a los códigos de simulación electromagnética bajo el software de Comsol Multiphysics y los resultados y códigos de simulación de dinámica molecular bajo ASE (del inglés Atomic Simulation Environment). 2019-01-01T00:00:00Z https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/8001 Estudio del fenómeno de mojado de una gota de líquido en superficies poliméricas estructuradas Sánchez Balderas, Gregorio En este trabajo presentamos una descripción termodinámica del mojado en superficies rugosas. Para ello fabricamos películas de la mezcla de poliestireno (PS) y polibutilmetacrilato (PBMA), y mediante un solvente selectivo fue removido el PBMA, dejando una superficie rugosa rica en PS. La topografía fue evaluada mediante la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM). La descripción termodinámica se realizo usando tres líquidos puros mediante la teoría de la ecuación de estado (EQS, por sus siglas en inglés), la cual tiene el poder predictivo de calcular la γsv de sólidos. Esto nos permitió obtener la tensión superficial de las películas rugosas; una vez conocida la γsv a cada ra, reescribimos la ecuación de estado que describe el comportamiento del cos θ sobre superficies con diferentes factores de área, recuperando la forma de la ecuación de Wenzel. La γsv calculada ajusta a una función exponencial que decrece conforme ra incrementa, lo cual predice que la tensión superficial de un sólido debería cambiar cuando se modifica su topografía. Los resultados encontrados sugieren que ra es una variable termodinámica intensiva. Adicionalmente, se hace un análisis de la alta adhesión de las superficies con agua, con la cual se observa el efecto conocido como “pétalo de rosa”, y se propone un modelo de mojado. 2019-01-01T00:00:00Z https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/8003 Funcionalización de nanopartículas de Ag con bajas concentraciones de proteína; IL-1β y su detección con SERS Arenas Sánchez, Eduardo Las citocinas son proteínas que juegan papeles muy importantes en el desarrollo, función y control de las células del sistema inmune, así como en muchos otros sistemas. En la actualidad se realizan estudios para determinar las concentraciones séricas de citocinas como; HSA e IL-1, en pacientes con enfermedades autoinmunes, por medio de ensayos como ELISA, Western blot, entre otros. De acuerdo con Muhammet Aydin se han desarrollado sistemas como biosensores para la detección a bajas concentraciones de la IL1β, los cuales tienen límites de detección de 0.3 pg/mL, 21 pg/mL, 0.38 pg/mL, 9.3 fg/mL, en donde hacen uso de sistemas de anclaje nanoestructurados para la funcionalización y detección de la IL-1β. Motivados por estos informes previos, se decidió examinar los espectros de SERS de IL-1β, proporcionando una forma alternativa de llevar la interleucina 1β al SERS. En este estudio, se evaluó la viabilidad del uso de la espectroscopia Raman SERS como un método para la detección de la interleucina 1β a bajas concentraciones funcionalizadas con nanopartículas (NP’s) de plata (Ag) sintetizadas por un método sencillo de reducción química usando ácido gálico como reductor y estabilizador. Por su parte los procesos de simulación de nanopartículas de Ag se considera una útil herramienta auxiliar para el desarrollo de una investigación experimental de calidad, evitando costos en tiempo y recursos, al conocer el efecto de la morfología y el tamaño en el plasmón superficial de nanopartículas metálicas. Para esto se optimizó el método de síntesis de nanopartículas de Ag reducidas y estabilizadas con ácido gálico, obteniendo NP´s monodispersas de 7, 24 y 83 nm de diámetro y estables en medios acuosos. Asimismo, se estudió la funcionalización de HSA sobre la superficie de las AgNP´s, encontrándose que las mismas se adsorben sobre dichas superficies como resultado de la interacción entre los grupos carboxilos de la superficie de la NP´s y los grupos aminos de las cadenas peptídicas de la proteína HSA, mediante el análisis obtenido en FT-IR se observó el corrimiento en las bandas de vibración de los enlaces covalentes tipo amida en los espectros tomados de las muestras AgNP´s-Ácido Gálico (ÁG) + HSA. Por medio de espectroscopia de absorbancia Óptica, se observó el cambio del plasmón superficial de las nanopartículas de Ag, después de la funcionalización en presencia de HSA. La prueba SERS para la proteína HSA mostró una adecuada amplificación para la concentración de 0.2 mg/mL, lo que nos garantiza que la síntesis propuesta puede ser aplicada para la detección de bajas concentraciones de la interleucina 1β. De acuerdo con los resultados obtenidos después de la asignación de los picos característicos de la citocina analizada, la concentración mínima que se logró detectar en SERS para la molécula propuesta, fue de 6.8 pg/mL, obteniendo así un factor de amplificación de 105 . Los resultados obtenidos sugieren que la síntesis de nanopartículas de Ag propuesta para este trabajo puede ser aplicada para amplificación de proteínas mediante SERS a bajas concentraciones. 2020-01-01T00:00:00Z