New biocompatible polymer membranes functionalized with graphene based nanomaterials for in vitro neural models ; Nuevas membranas de polímero biocompatible funcionalizadas con nanomateriales basados en grafeno para modelos neuronales in vitro
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Medientyp:
E-Book
Titel:
New biocompatible polymer membranes functionalized with graphene based nanomaterials for in vitro neural models ; Nuevas membranas de polímero biocompatible funcionalizadas con nanomateriales basados en grafeno para modelos neuronales in vitro
Erschienen:
[Erscheinungsort nicht ermittelbar]: [Verlag nicht ermittelbar], 2019
Sprache:
Englisch
Identifikator:
Entstehung:
Hochschulschrift:
Dissertation, 2019
Anmerkungen:
Beschreibung:
RESUMEN: La técnica más comúnmente empleada en el estudio del cerebro es el uso de modelos animales ex vivo de ratón pero estos modelos no suelen predecir con precisión las reacciones de los medicamentos para tratar a los pacientes humanos. Como solución, se propone el desarrollo de un modelo neuronal in vitro de origen humano que simule la fisiología y funcionalidad del tejido cerebral humano necesario para obtener resultados preclínicos más representativos. Sin embargo, los modelos in vitro existentes están limitados por una reproducibilidad estocástica entre lotes experimentales. Por tanto, el principal desafío de esta investigación se basa en el desarrollo y caracterización de una prueba de concepto para un modelo neuronal in vitro con una reproducibilidad de diferenciación celular mejorada. Para ello, se fabricaron y caracterizaron nuevas membranas planas poliméricas de poli(ε-caprolactona) (PCL) funcionalizadas con nanomateriales basados en grafeno, en particular oxido de grafeno (GO) y oxido de grafeno reducido (rGO), con una elevada porosidad para actuar como soportes celulares dentro de biorreactores de perfusión. Los resultados demostraron que la incorporación de los nanomateriales de rGO en la matriz polimérica aportaba unas propiedades significativamente mejoradas para la modulación de la diferenciación neuronal por lo que las membranas de PCL/rGO se consideran unos materiales prometedores para desarrollar modelos neuronales in vitro reproducibles. ; ABSTRACT: The most commonly employed technique for studying the brain is the use of mouse ex vivo animal models. However, animal models usually fail to accurately predict drug reactions for treating human patients. As a solution, researchers propose the development of an in vitro neural model of human origin with the target of mimicking the physiology and functionality of human brain tissues, as a way to obtain more representative results. Nevertheless, the existing in vitro models are limited by the high stochastic reproducibility from experimental batches. Therefore, the main challenge of this research is based on the development and characterization of the proof of concept for an in vitro neural model with improved reproducible differentiation. To do this, polymeric poly(ε-caprolactone) (PCL) membranes functionalized with graphene based nanomaterials (graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO)) with high porosity were fabricated and characterized to act as cell support in perfusion bioreactors. The results demonstrated that the incorporation of rGO nanomaterials in the polymeric matrix offered significant improved properties to modulate the neural differentiation. Therefore, PCL/rGO membranes were considered promising materials to develop reproducible in vitro neural models. ; The research of this thesis was performed in the Environmental Technologies and Bioprocesses research group of the Department of Chemical and Biomolecular Engineering of the University of Cantabria. This research was financially supported by the Government of Cantabria/University of Cantabria, the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness and the European Regional Development Fund through the projects: Nuevos nanomaterials funcionalizados basados en grafeno como soportes para la regeneración de tejido nervioso" [JP03.640.69], "Estrategias avanzadas de integracción de membranas y procesos electrocatalíticos y fotocatalíticos para la elminación de contaminantes persistentes" [CTM2016-75509-R] and "Desarrollo de tecnologías innovadoras para el tratamiento de contaminantes perfluorados en aguas" [CTM2013-44081-R]. Moreover, the European Molecular Biology Organization (EMBO) awarded to the author, Sandra Sánchez González a short-term fellowship of three months in the Institute of Biomedical Engineering in the Department of Engineering Science (University of Oxford) (Ref. 7189). Therefore, the most sincere gratitude is expressed to all these institutions."