Pamplona Curiel, Regina
Sánchez Somolinos, Carlos (dir.) ; Martín Rapún, Rafael (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2024
Resumen: El microambiente tumoral juega un papel clave en el inicio y la progresión del cancer. Generalmente, durante el desarrollo de esta enfermedad, la matriz extracelular sufre un proceso de endurecimiento a consecuencia de una mayor acumulación de biomoléculas, así como de una mayor densidad de entrecruzamiento. Con el fin de profundizar en los procesos celulares que ocurren durante el desarrollo tumoral, la comunidad científica ha creado modelos biomiméticos para simular las distintas composiciones y propiedades del tejido canceroso. Más concretamente, los hidrogeles, definidos como redes tridimensionales hidrofílicas con una alta capacidad de absorción de agua, constituyen una de las herramientas más versátiles para la generación de modelos biomiméticos tanto en plataformas semi-3D (células sembradas en la superficie del hidrogel) como en sistemas 3D (células embebidas dentro de la red polimérica del hidrogel).
El objetivo de esta tesis es la preparación de hidrogeles basados en gelatina metacrilada (GelMA) junto con el ajuste de sus propiedades mecánicas y caracterización para finalmente evaluar su comportamiento como modelos biomiméticos in vitro en el contexto del cáncer colorrectal y de páncreas.
Como punto de partida del presente trabajo, se ha realizado la derivatización de la gelatina con grupos metacrilamida para la posterior preparación de los hidrogeles GelMA. Atendiendo a dos mecanismos distintos de entrecruzamiento, los hidrogeles GelMA se han preparado por fotopolimerización por crecimiento de cadena y por química click, mediante la reacción tiol-eno. Mediante un preciso control de los tiempos de irradiación con luz UV, se ha conseguido modular la rigidez de los hidrogeles GelMA, cubriendo un rango de rigideces desde el tejido sano al tumoral. La introducción de la química click, además, ha permitido reducir sustancialmente los tiempos de irradiación para conseguir valores de rigidez fisiológicamente relevantes. Los estudios celulares semi-3D in vitro con esta plataforma de hidrogeles demostraron una excelente proliferación celular, así como la generación de una capa epitelial polarizada de células con los característicos dominios apical y basal.
Incidiendo en la importancia de llevar a cabo una caracterización de materiales lo más próxima a las condiciones fisiológicas establecidas en los experimentos de cultivo celular, se ha estudiado la influencia del medio de reacción y medio de hinchamiento de los hidrogeles GelMA en las propiedades mecánicas de estos materiales así como en el comportamiento biológico de dos líneas tumorales de cáncer colorrectal en modelos semi-3D in vitro. Los resultados señalan que el medio de reacción tiene un alto impacto en la rigidez de los hidrogeles al contrario que el medio de hinchamiento. Asimismo, se ha observado que los hidrogeles más rígidos están caracterizados por un mayor grado de fotopolimerización y en términos de cultivo celular con las líneas Caco-2 y HCT-116, por la generación de modelos biomiméticos epiteliales con morfologías más planas.
Por último, también se ha investigado el potencial de esta plataforma de hidrogeles GelMA en la creación de modelos biomiméticos 3D in vitro para estudios de cáncer colorrectal y de páncreas, con las líneas celulares HCT-116 y MIA PaCa-2, respectivamente. Todos los materiales exhibieron una excelente biocompatibilidad con las células tumorales, promoviendo distintas respuestas en función de las características de la matriz del hidrogel. Un ejemplo de ello es la formación de agregados de células de cáncer colorrectal con diferentes tamaños y distribución en función de la rigidez. Además, se ha observado migración celular tanto individual como colectiva en ambas líneas celulares y el desarrollo de fenotipos más proliferativos en términos de actividad metabólica cuando las células están embebidas en hidrogeles más rígidos.
Resumen (otro idioma):
El objetivo de esta tesis es la preparación de hidrogeles basados en gelatina metacrilada (GelMA) junto con el ajuste de sus propiedades mecánicas y caracterización para finalmente evaluar su comportamiento como modelos biomiméticos in vitro en el contexto del cáncer colorrectal y de páncreas.
Como punto de partida del presente trabajo, se ha realizado la derivatización de la gelatina con grupos metacrilamida para la posterior preparación de los hidrogeles GelMA. Atendiendo a dos mecanismos distintos de entrecruzamiento, los hidrogeles GelMA se han preparado por fotopolimerización por crecimiento de cadena y por química click, mediante la reacción tiol-eno. Mediante un preciso control de los tiempos de irradiación con luz UV, se ha conseguido modular la rigidez de los hidrogeles GelMA, cubriendo un rango de rigideces desde el tejido sano al tumoral. La introducción de la química click, además, ha permitido reducir sustancialmente los tiempos de irradiación para conseguir valores de rigidez fisiológicamente relevantes. Los estudios celulares semi-3D in vitro con esta plataforma de hidrogeles demostraron una excelente proliferación celular, así como la generación de una capa epitelial polarizada de células con los característicos dominios apical y basal.
Incidiendo en la importancia de llevar a cabo una caracterización de materiales lo más próxima a las condiciones fisiológicas establecidas en los experimentos de cultivo celular, se ha estudiado la influencia del medio de reacción y medio de hinchamiento de los hidrogeles GelMA en las propiedades mecánicas de estos materiales así como en el comportamiento biológico de dos líneas tumorales de cáncer colorrectal en modelos semi-3D in vitro. Los resultados señalan que el medio de reacción tiene un alto impacto en la rigidez de los hidrogeles al contrario que el medio de hinchamiento. Asimismo, se ha observado que los hidrogeles más rígidos están caracterizados por un mayor grado de fotopolimerización y en términos de cultivo celular con las líneas Caco-2 y HCT-116, por la generación de modelos biomiméticos epiteliales con morfologías más planas.
Por último, también se ha investigado el potencial de esta plataforma de hidrogeles GelMA en la creación de modelos biomiméticos 3D in vitro para estudios de cáncer colorrectal y de páncreas, con las líneas celulares HCT-116 y MIA PaCa-2, respectivamente. Todos los materiales exhibieron una excelente biocompatibilidad con las células tumorales, promoviendo distintas respuestas en función de las características de la matriz del hidrogel. Un ejemplo de ello es la formación de agregados de células de cáncer colorrectal con diferentes tamaños y distribución en función de la rigidez. Además, se ha observado migración celular tanto individual como colectiva en ambas líneas celulares y el desarrollo de fenotipos más proliferativos en términos de actividad metabólica cuando las células están embebidas en hidrogeles más rígidos.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: química orgánica ; química
Titulación: Programa de Doctorado en Química Orgánica
Plan(es): Plan 494
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 22 03 2024
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2024
Aportación del TFG/M a la Sostenibilidad: Garantizar una vida saludable y promover el bienestar para todos y todas en todas las edades.
Fecha de embargo : 2026-03-22
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Registro creado el 2024-06-20, última modificación el 2024-06-20
