Preparación de hidrogeles fotosensibles vía química click a partir de polímeros tipo elastina

Abstract

En este Trabajo de Fin de Máster se ha llevado a cabo un estudio sobre la preparación de hidrogeles fotosensibles basados en polímeros recombinantes tipo elastina (ELRs). Los hidrogeles químicos se entrecruzan vía química click, a partir de biopolímeros previamente modificados con grupos azida y grupos ciclooctino. Su fotosensibilidad proviene de la utilización de azidas unidas al biopolímero a través de un enlace lábil tipo NB-carbamato. Una vez obtenido dichos geles se han caracterizado y analizado su posterior degradación en presencia de luz ultravioleta. Este trabajo tiene una finalidad última de poder analizar el comportamiento celular en diferentes entornos y en función de un estímulo determinado. El trabajo ha comenzado con la preparación del biopolímero modificado con grupos azido fotolábiles y la comprobación de su degradación en presencia de luz UV-Vis. Posteriormente se han preparado los biopolímeros modificados tanto con azidas lábiles como con azidas estables a la luz e, igualmente, se ha comprobado su degradación. Los polímeros modificados se caracterizaron por 1H-RMN, espectrometría de masas y FTIR. Posteriormente se han preparado hidrogeles fotosensibles con uno de los biopolímeros modificados con azidas lábiles y un biopolímero portador de grupos ciclooctino. El entrecruzamiento del gel se produce por medio de la cicloadición 1,3-dipolar de Hüisgen según metodología click. Se han estudiado las propiedades mecánicas y físicas de los hidrogeles preparados, así como su comportamiento ante la irradiación con luz UV-Vis. Se han llevado a cabo estudios de la degradación de dichos geles, observando su degradación total para los que poseen todos sus entrecruzamientos mediados por azidas fotolábiles y, sin embargo, se observa una degradación parcial de aquellos hidrogeles que, además de azidas fotolábiles, poseen azidas estables a la luz. En estos hidrogeles se analizan las propiedades mecánicas con distintos tiempos de irradiación y se observa la ruptura progresiva de los enlaces lábiles conducente a propiedades mecánicas elásticas menores a medida que el tiempo de irradiación aumenta. En este trabajo, por tanto, se han preparado geles fotosensibles y se ha comprobado su degradación por acción de la luz. La variación de las propiedades mecánicas controlada por los tiempos de irradiación pone las bases de estudios posteriores del comportamiento celular bajo entornos con propiedades mecánicas diferentes de utilidad en Biomedicina.

In this Master Thesis, a study has been carried out on the preparation of photosensitive hydrogels based on elastin-like recombinant polymers (ELRs). The chemical hydrogels are crosslinked via click chemistry, from biopolymers previously modified with azide and cyclooctyne groups. Their photosensitivity comes from the use of azides attached to the biopolymer through a labile NB-carbamate bond. Once these gels have been obtained, their subsequent degradation in the presence of ultraviolet light has been characterized and analyzed. The ultimate aim of this work is to be able to analyze cell behavior in different environments and in function of a given stimulus. The work has started with the preparation of the biopolymer modified with photolabile azide groups and the verification of its degradation in the presence of UV-Vis light. Subsequently, the biopolymers modified with both labile azides and light stable azides were prepared and their degradation was also tested. The modified polymers were characterized by 1H-NMR, mass spectrometry and FTIR. Subsequently, photosensitive hydrogels have been prepared with one of the labile azide modified biopolymers and a biopolymer carrying cyclooctene groups. The crosslinking of the gel is produced by 1,3-dipolar Hüisgen cycloaddition according to click methodology. The mechanical and physical properties of the prepared hydrogels have been studied, as well as their behavior under UV-Vis light irradiation. Degradation studies of these gels have been carried out, observing their total degradation for those that have all their crosslinks mediated by photolabile azides and, however, a partial degradation is observed for those hydrogels that, in addition to photolabile azides, have light-stable azides. In these hydrogels the mechanical properties are analyzed with different irradiation times and the progressive breakdown of the labile bonds leading to lower elastic mechanical properties is observed as the irradiation time increases. In this work, therefore, photosensitive gels have been prepared and their degradation under the action of light has been tested. The variation of mechanical properties controlled by irradiation times lays the foundation for further studies of cell behavior under environments with different mechanical properties useful in biomedicine.