Introducción
Los materiales no tejidos biodegradables han demostrado un potencial considerable en el campo de la ingeniería biomédica, especialmente en la aplicación de la ingeniería de tejidos. El objetivo de la ingeniería de tejidos es facilitar la regeneración del tejido dañado mediante la integración de células con estructuras de soporte tridimensionales temporales (andamios). Los andamios biodegradables desempeñan un papel fundamental en este proceso, ya que proporcionan un soporte estructural temporal a las células. Los materiales no tejidos a base de fibras son especialmente adecuados para este fin, ya que su estructura fibrosa se asemeja a la matriz extracelular natural. Esta arquitectura permite una alta porosidad y una superficie específica elevada, lo que favorece la adhesión, la migración y la proliferación celular.
La policaprolactona (PCL) es un material ampliamente utilizado en la fabricación de andamios degradables basados en fibras. La PCL es un poliéster alifático semicristalino que se caracteriza por su buena biocompatibilidad, su degradación hidrolítica controlable y comparativamente lenta, y su buena procesabilidad. El electrohilado o el electrohilado en estado fundido pueden utilizarse para generar telas no tejidas de fibra a partir de PCL, lo que permite un control preciso de la geometría de las fibras, la porosidad y las propiedades mecánicas.
Los andamios de PCL se utilizan a menudo en la ingeniería de tejidos de estructuras que soportan carga, como tendones y músculos [1,2]. Una cuestión destacada que surge en este contexto es el considerable comportamiento de fluencia que muestran los tejidos no tejidos de fibra cuando se someten a deformaciones repetidas. La microestructura del material (Figura 1) da lugar a mecanismos de deformación adicionales. Cuando se someten a fuerzas externas, las fibras pueden reorientarse y alinearse en la dirección de la carga aplicada. Los puntos de contacto entre las fibras son susceptibles de romperse. A nivel macroscópico, esto da lugar a una mayor deformación plástica o fluencia en comparación con los materiales densamente compactados. En un escenario de implantación, el tejido no tejido se ve sometido repetidamente a deformación, por ejemplo, a través de la contracción del tejido muscular circundante.
A medida que aumenta la deformación plástica del tejido no tejido, existe el riesgo de que pierda contacto con el tejido circundante debido a su aflojamiento. Por lo tanto, es fundamental caracterizar este comportamiento dinámico de fluencia de los implantes basados en fibras.
Mediciones de resistencia a la tracción y de recuperación por fluencia en tejidos no tejidos de PCL
Las mediciones de tracción y recuperación por fluencia se realizaron a 37 °C utilizando un DMA 303 de NETZSCH Eplexor® en modo de tracción. Se obtuvieron muestras rectangulares de 20 mm de longitud, 5 mm de anchura y 0,3 mm de espesor a partir de los tejidos no tejidos de PCL (Figura 2). El material se caracterizó inicialmente mediante un ensayo de tracción cuasiestático. Se aplicó una velocidad de alargamiento de 0,5 %/s y una precarga de 0,1 N. Los resultados del ensayo de tracción se muestran en la Figura 3. Las observaciones sugieren que se puede identificar una relación tensión-deformación elástica hasta una deformación aproximada del 8 %.
Las mediciones de recuperación por fluencia se realizaron en cinco ciclos, aplicando en cada uno de ellos un desplazamiento fijo del 5 %. Los resultados de estas mediciones se presentan en la figura 4. La deformación residual se determinó para cada ciclo de medición al final de la fase de recuperación, tal y como se ilustra en la figura 5. Es evidente que la deformación residual es más pronunciada tras el ciclo inicial y, posteriormente, continúa disminuyendo. Los resultados de las mediciones indican una disminución constante de la deformación residual en todos los ciclos, lo que sugiere una aproximación a un valor límite. Este hallazgo indica que el comportamiento de fluencia observado puede atribuirse predominantemente a la reorganización estructural dentro de la red de fibras, más que a mecanismos moleculares viscoelásticos o viscoplásticos.
Conclusión
Eplexor® La realización de ensayos de tracción estáticos como método predominante para la caracterización de andamios basados en fibras en la ingeniería de tejidos sigue siendo una práctica habitual. Sin embargo, tras la implantación, la deformación repetida puede dar lugar a una fluencia macroscópica debido a la reorganización de la red de fibras. Este efecto no resulta evidente en los ensayos de tracción estáticos. Los resultados del ensayo de tracción indican que una deformación del 5 % se encuentra dentro de la región elástica. Sin embargo, los experimentos de Recuperación CreepLa recuperación de fluencia es la relación entre el cumplimiento de fluencia recuperable y el cumplimiento de fluencia inicial, expresado en porcentaje. A menudo, en los ensayos MSCR (recuperación de la fluencia bajo tensiones múltiples), la recuperación de la fluencia se considera un indicador de rendimiento, ya que una mayor recuperación indica que el ligante es menos propenso a la formación de roderas.recuperación de fluencia han demostrado que se produce una deformación residual incluso a estos niveles de deformación. Por lo tanto, los experimentos de Recuperación CreepLa recuperación de fluencia es la relación entre el cumplimiento de fluencia recuperable y el cumplimiento de fluencia inicial, expresado en porcentaje. A menudo, en los ensayos MSCR (recuperación de la fluencia bajo tensiones múltiples), la recuperación de la fluencia se considera un indicador de rendimiento, ya que una mayor recuperación indica que el ligante es menos propenso a la formación de roderas.recuperación de fluencia realizados con el sistema de análisis dinámico de deformación (DMA) 303 de NETZSCH proporcionan información importante sobre el comportamiento mecánico de los andamios basados en fibras bajo carga dinámica.