Optimization of agarose-based composite hydrogels for delivery of reactive species generated in biopolymer solutions by non-thermal plasma treatment

En las últimas décadas, la tecnología del plasma no térmico se ha estudiado ampliamente para muchas aplicaciones, entre las cuales, la más prometedora se encuentra en el campo de la medicina. Esta tecnología permite trabajar a temperatura ambiente, con lo cual podemos desarrollar aplicaciones médicas en las que el plasma se aplique a los tejidos humanos. Entre las distintas aplicaciones terapéuticas que se están desarrollando, encontramos el uso del plasma en terapias contra cáncer. Los plasmas no térmicos pueden generar especies reactivas de oxígeno y nitrógeno que tienen la capacidad de interactuar con los sistemas biológicos. En particular, estas especies reactivas permiten matar células cancerosas de manera selectiva sin dañar las células sanas presentes en los tejidos circundantes. El tratamiento de tumores internos más inaccesibles requiere utilizar tratamientos indirectos, en los que se utilizan líquidos tratados con plasma para poder administrar las especies reactivas cerca del tumor. Sin embargo, la inyección de estos líquidos en el cuerpo humano para administrar especies reactivas no es eficiente, ya que las especies reactivas contenidas en ellos son eliminadas rápidamente por los fluidos corporales. El uso de un sistema de administración adecuado donde se pueda generar y almacenar las especies reactivas, podría ofrecer una forma prometedora y viable para tratar el cáncer. En este sentido, los hidrogeles son excelentes candidatos para desarrollar estos sistemas de administración de especies reactivas ya que estos, puede implantarse mediante cirugía o inyectarse antes del proceso de reticulación, para liberar localmente, y de manera controlada, las especies reactivas para que interactúen eficazmente con los tumores. En este contexto, en el presente proyecto se estudiaron soluciones de heparina, condroitina y albúmina como posibles medios para la generación y almacenamiento de especies reactivas derivades del plasma. Para ello, tres soluciones con concentrac
En les darreres dècades, la tecnologia del plasma no tèrmic s'ha estudiat àmpliament per a moltes aplicacions, entre les quals la més prometedora es troba en el camp de la medicina. Aquesta tecnologia permet treballar a temperatura ambient, d’aquesta manera podem desenvolupar aplicacions mèdiques en què el plasma s'apliqui als teixits humans. Entre les diferents aplicacions terapèutiques que actualment s'estan desenvolupant trobem l'ús del plasma en teràpies contra càncer. Els plasmes no tèrmics poden generar espècies reactives d’oxigen i nitrogen que tenen la capacitat d’interactuar amb sistemes biològics. En particular, aquestes espècies reactives permeten matar cèl·lules canceroses de manera selectiva sense danyar les cèl·lules sanes presents als teixits circumdants. El tractament de tumors interns més inaccessibles requereix utilitzar tractaments indirectes, en què s'utilitzen líquids tractats amb plasma per poder administrar les espècies reactives a prop del tumor. No obstant això, la injecció d'aquests líquids al cos humà per administrar espècies reactives no és eficient, ja que les espècies reactives contingudes en ells són eliminades ràpidament pels fluids corporals. El desenvolupament d'un sistema d'administració adequat on es puguin generar i emmagatzemar les espècies reactives podria oferir una forma prometedora i viable per tractar el càncer. En aquest sentit, els hidrogels són excel·lents candidats per desenvolupar aquests sistemes d'administració d'espècies reactives ja que aquests es poden implantar mitjançant cirurgia o injectarse abans del procés de reticulació, per alliberar localment i de manera controlada, les espècies reactives perquè interactuïn eficaçment amb els tumors. En aquest context, en el present projecte es van estudiar solucions d'heparina, condroitina i albúmina com a possibles mitjans per generar i emmagatzemar espècies reactives derivades del plasma. Per aquest motiu, tres solucions amb concentracions diferents de cada biopolímer (
Non-thermal plasma technology has been largely studied in the last decades for many applications, and medicine is among the most promising ones. Working at room temperature allows to treat human tissues and to develop medical applications among them the cancer therapy. Non-thermal plasmas can generate reactive oxygen and nitrogen species that have the ability to interact with biological systems. In particular, they are selective in killing cancer cells without damaging the healthy cells present in the surrounding tissues. Internal cancers require to use indirect treatments and plasma treated liquids. However, the injection of these liquids directly in human body would not be beneficial since the reactive species contained in them would be quickly washed away by the body fluids. Generation and storage of reactive species in suitable delivery systems like hydrogels, could offer a promising and viable way to treat cancers. Indeed, the hydrogels can be implanted by surgery or be injected before crosslinking and release locally the reactive species which can interact effectively with tumours. In this project, solutions of heparin, chondroitin and albumin were studied as possible media for reactive species generation by plasma treatment and storage. Three concentrations of each polymer (1%w/w, 5%w/w, 10%w/w for heparin and chondroitin and 0.5%w/w, 1%w/w, 2.5%w/w for albumin) were plasma treated to assess the influence of polymers on the production of reactive species and to select the optimal concentration for each polymer. Hydrogels were produced by mixing polymers with agarose 4% w/w. The mechanical properties and the microstructure of the hydrogels were studied by rheology and scanning electron microscopy, respectively. Finally, the release properties of hydrogels loaded with plasma-generated reactive species were studied in phosphate buffer saline at 37 °C.
Incoming