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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
Andamios de Poli (alcohol vinílico)/SiO2-CaO-P2O5 obtenido mediante 
electrohilado para estudios in vitro y de sincronía de células 
ventriculares de corazón de pollo. 
 
 
TESIS 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
QUÍMICO 
 
PRESENTA: 
ESQUIVEL POSADAS HÉCTOR TOMÁS 
 
 
 
CIUDAD DE MÉXICO 2018 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
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objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para 
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
JURADO ASIGNADO: 
 
PRESIDENTE: Chávez García María de Lourdes 
VOCAL: Rivera Torres Filiberto 
SECRETARIO: Tavizón Alvarado Gustavo 
1er. SUPLENTE: Arcos Ramos Rafael Omar 
2° SUPLENTE: Ordoñez Hernández Javier 
 
 
 
SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: 
Instituto De Investigaciones En Materiales, UNAM. 
 
 
ASESOR DEL TEMA: 
Dr. Filiberto Rivera Torres. 
 
 
SUPERVISOR TÉCNICO: 
Dr. Ricardo Vera Graziano. 
 
 
SUSTENTANTE: 
Esquivel Posadas Héctor Tomás. 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS INSTITUCIONALES. 
 
A la universidad Nacional Autónoma de México por brindarme la formación 
académica y personal. 
 
Al instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM por permitirme 
desarrollar mi proyecto de investigación en sus instalaciones y así permitirme la 
realización de este trabajo. 
 
Al Dr. Filiberto Rivera Torres (Facultad de Química) por sus valiosos consejos y 
puntos de vista de este trabajo. 
 
Al Dr. Ricardo Vera Graziano (Instituto de Investigaciones en Materiales) por 
permitirme desarrollar mi proyecto de investigación en su laboratorio y por sus 
valiosos comentarios respecto a este proyecto de investigación. 
 
Al Dr. Alfredo Maciel Cerda (Instituto de Investigaciones en Materiales) por los 
conocimientos que me brindó y por sus valiosos comentarios respecto a este 
proyecto de investigación. 
 
A la Dra. Gertrudis Hortensia González Gómez (Facultad de Ciencias) por su 
apoyo con los cultivos biológicos que involucraron las células de cardiomiocitos de 
corazón de pollo, así como la interpretación de resultados obtenidos. 
 
A la QFB. María Alicia Falcón Neri (Facultad de Ciencias) por su apoyo con los 
cultivos biológicos que involucraron las células de cardiomiocitos de corazón de 
pollo, así como la interpretación de resultados obtenidos. 
 
A la I.Q Karla Eriseth Reyes Morales responsable del laboratorio de Análisis 
Térmico por su apoyo con las pruebas térmicas. 
 
 
 
Al Q. Miguel Ángel Canseco (Instituto de Investigaciones en Materiales) por su 
apoyo en los análisis de espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier. 
 
A la Dra. Adriana Tejeda Cruz (Instituto de Investigaciones en Materiales) por su 
apoyo en los análisis de difracción de rayos X. 
 
Al Dr. Omar Novelo Peralta (Instituto de Investigaciones en Materiales) por 
apoyarme con el análisis de microscopia electrónica de barrido (SEM). 
 
Al Dr. Josué Esau Romero Ibarraa (Instituto de Investigaciones en Materiales) por 
el apoyo con el análisis de microscopia electrónica de transmitancia (TEM). 
 
Al Ing. Gerardo Cedillo Valverde (Instituto de Investigaciones en Materiales) por su 
apoyo con los análisis de resonancia magnética nuclear de carbono 13 y RMN de 
protón. 
 
Al Laboratorio C-202 del Instituto de Investigaciones en Materiales por brindarme 
el espacio para la realización de este trabajo. 
 
Al proyecto PAPITT-UNAM: IN108116 por los recursos otorgados para este 
proyecto. 
 
A los compañeros de laboratorio en el que se desarrolló este trabajo de 
investigación en el Instituto de Investigaciones en Materiales: Linda Martínez, Erick 
Robles, Denise Altamirano, Andrés Usi, Antonio Avilés, Emmanuel Arce, Josué 
David, Eliza Miranda. 
 
 
AGRADECIMIENTOS PERSONALES. 
 
Este trabajo lo dedico a mis padres que con mucho cariño los sigo apreciando y 
queriendo a pesar de las dificultades que hemos afrontado. 
A mis hermanos que me han apoyado en las tantas dificultades pero que siempre 
hemos salido adelante. A mi hermana Clara Esquivel Posadas por brindarme su 
apoyo para continuar con mis estudios y darme valiosos consejos para continuar 
con mi formación académica, a mi hermana Gisela Esquivel Posadas por sus 
consejos en la vida y el tiempo que me dedico, a mi hermana Sherezada Esquivel 
Posadas por el tiempo que hemos convivido y, a mi hermano Jacobo Esquivel 
Posadas por sus consejos y la ayuda que me ha brindado. 
Al Dr. Filiberto Rivera Torres que ha sido un amigo y un apoyo para poder seguir 
adelante y no renunciar. 
A los compañeros de por su amistad y apoyo: Linda Martínez, Erick Robles, 
Denise Altamirano, Andrés Usi, Antonio Avilés, Emmanuel Arce, Josué David, 
Eliza Miranda. 
Por último y no menos importante a mi padrino Don Ángel por la motivación que 
me brindo para seguir a delante con este trabajo. 
 
 
 
Índice General 
I. Índice de Figuras. .......................................................................................................................... 1 
II. Índice de Tablas. .......................................................................................................................... 9 
III. Abreviaturas y símbolos........................................................................................................... 11 
1. Resumen. .................................................................................................................................... 12 
2. Justificación. ............................................................................................................................... 14 
2.1. Enfermedades cardíacas en México. .............................................................................. 14 
3. Objetivos...................................................................................................................................... 17 
4. Introducción. ............................................................................................................................... 18 
4.1. Biomateriales. ...................................................................................................................... 18 
4.1.1. Biopolímeros. ............................................................................................................... 18 
4.1.2. Biocerámicos. ............................................................................................................... 20 
4.1.3. Metales. ......................................................................................................................... 23 
4.1.3. Biomateriales híbrido (O/I). ........................................................................................ 23 
4.2. Ingeniería Tisular. ............................................................................................................... 25 
4.2.1. Ingeniería tisular en tejido cardiaco. ......................................................................... 25 
4.2.2. Propiedades de los andamios destinados para la regeneración de tejido 
cardiaco........................................................................................................................................ 26 
4.3 Tejido muscular cardíaco. ............................................................................................. 28 
4.3.1.Células cardiacas. ....................................................................................................... 29 
4.3.2. Falla cardíaca............................................................................................................... 29 
4.3.3. Acoplamiento excitación-contracción cardiaca. ..................................................... 31 
4.4. Proceso sol-gel. .................................................................................................................. 33 
4.4.1. Hidrólisis en medio ácido. .......................................................................................... 33 
4.4.2. Condensación en medio ácido. ................................................................................ 34 
4.5. Técnica de electrohilado. ................................................................................................... 35 
4.5.1 Concentración. ............................................................................................................. 37 
4.5.2 Peso molecular. ........................................................................................................... 38 
4.5.3 Viscosidad. .................................................................................................................. 38 
4.5.4. Tensión superficial. ................................................................................................... 39 
 
 
4.5.5. Diferencia de potencial. ............................................................................................. 39 
4.5.6. Velocidad de flujo. ...................................................................................................... 40 
4.5.7. Distancia entre el colector y la punta de la jeringa. .............................................. 40 
4.5.8. Parámetros ambientales. ........................................................................................... 40 
4.6 Descripción del equipo de electrohilado que se utilizó en el proceso experimental. 41 
4.7. Revisión de trabajos realizados respecto de este tema, en los cuales se ha utilizado 
biovidrio para la regeneración de tejido cardiaco. ................................................................. 42 
5. PARTE EXPERIMENTAL. ........................................................................................................ 45 
5.1. Materiales. ........................................................................................................................... 45 
5.1.1 Reactivos para la síntesis del biovidrio SiO2-CaO-P2O5, andamios de PVA y 
andamios híbridos O/I. ........................................................................................................... 45 
5.1.2. Reactivos para cultivo de cardiomiocitos de corazón de pollo............................. 45 
5.2. Técnicas de caracterización. ............................................................................................ 51 
5.2.1. Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y análisis de los diámetros para los 
andamios electrohilados de PVA/biovidrio. ........................................................................ 51 
5.2.2. Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM). .................................................... 55 
5.2.3. Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR). .................... 56 
5.2.4. Difracción de rayos-X (DRX). .................................................................................... 58 
5.2.5. Calorimetría diferencial de barrido (DSC). .............................................................. 60 
5.2.7. Análisis Temogravimétrico (TGA). ............................................................................ 62 
5.3 Procedimiento experimental............................................................................................... 64 
5.3.1 Síntesis del biovidrio 58%SiO2-33%CaO-9%P2O5 por el método sol-gel. .......... 64 
5.3.2. Método para la formación de andamios de PVA. ................................................... 66 
5.3.3. Método para la formación de andamios electrohilados de PVA/biovidrio. ......... 67 
5.3.4. Método para estabilizar el andamio de PVA y los híbridos PVA/biovidrio. ........ 69 
5.3.5. Pruebas biológicas. ..................................................................................................... 71 
5.3.5.7. Incorporación del colorante a cultivos celulares ................................................. 79 
6. Resultados y su discusión. ....................................................................................................... 81 
6.1 Andamios electrohilados de PVA. ..................................................................................... 81 
6.1.1. Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y análisis de los diámetros para los 
andamios electrohilados de PVA. ........................................................................................ 81 
6.1.2. Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR). .................... 87 
6.1.3. Difracción de Rayos-X (DRX). ................................................................................... 88 
 
 
6.1.4. Calorimetría diferencial de barrido (DSC). .............................................................. 89 
6.1.5. Análisis Termogravimétrico (TGA)............................................................................ 91 
6.2. Andamio electrohilado de PVA estabilizado con glutaraldehído (GA). ...................... 93 
6.2.1. Microscopia electrónica de barrido (SEM). ............................................................. 93 
6.2.2. Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR). .................... 94 
6.2.3. Difracción de rayos-X (DRX). .................................................................................... 96 
6.2.4. Calorimetría diferencial de barrido (DSC). .............................................................. 97 
6.2.5. Análisis Termogravimétrico (TGA) . ....................................................................... 100 
6.3 Biovidrio de composición (58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % mol. ................................ 102 
6.3.1. Microscopia Electrónica de Barrido (SEM). ........................................................... 102 
6.3.2. Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier. ............................... 103 
6.3.3. Difracción de rayos-X (DRX). .................................................................................. 104 
6.3.4. Calorimetría diferencial de barrido (DSC). ............................................................ 105 
6.3.5. Análisis Termogravimétrico (TGA).......................................................................... 106 
6.4. Andamios híbridos O/I electrohilados de PVA/biovidrio (58%SiO2-33%CaO-
9%P2O5) % mol. ........................................................................................................................ 107 
6.4.1. Microscopia Electrónica de Barrido (SEM). ........................................................... 107 
6.4.2. Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM) y mapeo de los componentes 
del biovidrio en las fibras de PVA/biovidrio. ..................................................................... 111 
6.4.3. Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR). .................. 113 
6.4.4. Difracción de Rayos-X (DRX). ................................................................................. 118 
6.4.5. Calorimetría diferencial de barrido (DSC). ............................................................ 120 
6.4.6. Análisis Termogravimétrico (TGA).......................................................................... 121 
6.5. Andamios híbridos O/I electrohilados de PVA estabilizado con GA/biovidrio 
(58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % mol.....................................................................................126 
6.5.1. Microscopia electrónica de barrido (SEM). ........................................................... 126 
6.5.2. Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR). .................. 130 
6.5.3. Difracción de Rayos-X (DRX). ................................................................................. 132 
6.5.4. Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) de los andamios electrohilados de 
PVA estabilizado con GA/biovidrio. ................................................................................... 134 
6.5.5. Análisis Termogravimétrico (TGA).......................................................................... 136 
6.6. Pruebas biológicas. ......................................................................................................... 140 
 
 
6.6.1. Cultivos celulares de cardiomiocitos ventriculares de corazón de pollo sobre los 
andamios electrohilados de PVA estabilizado con GA y PVA estabilizado con 
GA/biovidrio. .......................................................................................................................... 140 
6.6.2. Comportamiento contráctil de los cardiomiocitos de corazón de pollo sobre los 
andamios híbridos de PVA estabilizado con GA y los andamios de PVA estabilizado 
con GA/biovidrio. .................................................................................................................. 142 
7. Conclusiones. ........................................................................................................................... 155 
8. Recomendaciones. .................................................................................................................. 157 
9. Apéndice. ..................................................................................................................................... 158 
10. Referencias. ............................................................................................................................ 166 
 
 
 
 
1 
 
I. Índice de Figuras. 
 
Figura 2.1. Principales causas de defunción en 2015. Defunciones y porcentaje respecto 
al total. No suman 100 % debido a que sólo se muestran las principales causas. Tomado 
de la base de datos de INEGI. Dirección General de Estadísticas Sociodemográficas; 
Estadísticas Vitales…………………………………………………………………………….…15 
Figura 2.2. Defunciones por enfermedades cardiovasculares específicas en 2015. 
Tomado de la base de datos de INEGI. Dirección General de Estadísticas 
Sociodemográficas; Estadísticas Vitales [1]…………………………………………………...15 
Figura 2.3. Defunciones por enfermedades del corazón, según sexo y grupo de edad en 
2015. Tomado de la base de datos de INEGI. Dirección General de Estadísticas 
Sociodemográficas; Estadísticas Vitales [1]……………………...……………………………16 
Figura 4.1. Estructura molecular de poli (alcohol vinílico). (a) Parcialmente hidrolizado y 
(b) totalmente hidrolizado.……………………..…………………………………………….…..20 
Figura 4.2. Daño causado por infarto al miocardio en un corazón humano. Figura tomada 
de la referencia [30]………...……………………………………………….……………………30 
Figura 4.3. Modelo de regulación de Ca2+ en cardiomiocitos. La despolarización del 
sarcolema provoca la apertura de los canales de Ca2+, dependientes del voltaje y la 
entrada de Ca2+ en el medio extracelular. El flujo de Ca2+ activa los canales de liberación 
de Ca2+ activados por Ca2+ en el retículo sarcoplásmico cercano (SR) causando aumentos 
adicionales en Ca2+ y ciclos de liberación de Ca2+ inducida por Ca2+. El aumento de Ca2+ 
interactúa con los miofilamentos para mejorar la interacción entre actina y miosina y así 
aumentar la contractilidad. El Ca2+ se reduce mediante la recaptación en la SR a través de 
la Ca2+ ATPasa. El Ca2+ también se expulsan a través del intercambiador de Na+ / Ca2+ y 
otras bombas de Ca2+. Figura tomada de la referencia [32]…………………………………32 
Figura 4.4. Hidrólisis de TEOS en medio ácido. (a) Ataque nucleofílico de la molécula de 
agua a la molécula de TEOS, (b) la molécula de H2O forma un sustrato hipervalente con la 
molécula de TEOS, (c) transferencia del protón del agua al grupo alcóxido adyacente, (d) 
ruptura del enlace O-Si y formación del alcohol correspondiente.………………………….34 
Figura 4.5. Etapas de condensación de TEOS en la producción de oligómeros de sílice. 
La condensación entre grupos silanol entre dos moléculas de TEOS hidrolizadas (a y b) y 
entre un grupo silanol y un grupo alcoxi adyacente (c y d) da como resultado la producción 
de H2O libre y etanol, respectivamente. ……………………………..……….………………..35 
Figura 4.6. Diagrama esquemático de la configuración básica de electrohilado. Figura 
tomada de la referencia [36]…………………………………………………...………………..36 
2 
 
Figura 4.7. Imágenes SEM de la evolución de los productos con diferentes 
concentraciones de baja a alta durante el electrohilado. Figura tomada de la referencia 
[37]………………………………………………………………………………………………….38 
Figura 4.8. Fotografía del equipo de electrohilado que se utilizó para la generación de los 
andamios híbridos O/I. En esta fotografía se muestra: (a) el sistema de inyección, (b) la 
caja de acrílico que aísla el sistema, (c) el colector y (d) la fuente de 
poder…………………………………………………………………………………………….…41 
Figura 5.1. Contornos de la deposición de energía en un sólido de número atómico bajo 
(polimetilmetacrilato) como función de la posición, medida experimentalmente mediante 
grabado y según lo calculado por la simulación de trayectoria de electrones Monte Carlo 
[52]...…………………………………………………………………………………………….….52 
Figura 5.2. Diagrama de los componentes de un sistema SEM [52]……………………….53 
Figura 5.3. Microscopio electrónico de barrido JOEL JSM-7600F………………………….53 
Figura 5.4. Microscopio electrónico de transmisión JEOL JEM-1200 EX……..…………..56 
Figura 5.5. Equipo de infrarrojo con transformada de Fourier. Espectrómetro Thermo 
Scientific Nicolet 6700……………………………………….…………………………………...58 
Figura 5.6. Planos de un cristal para la obtención de la ley de Bragg……….…………….59 
Figura 5.7. Equipo de difracción de rayos-X. Defractómetro Siemens D500…….………..60 
Figura 5.8. Calorimetría diferencial de barrido (DSC). (a) Aparato (S= muestra; R= 
referencia), (b) curva DSC típica, una respuesta endotérmica está representada por un 
pico positivo, es decir, ascendente ……………………...……………………………………..61 
Figura 5.9. Equipo de DSC modulado TA Instruments DSC 2910…………..……………..62 
Figura 5.10. Equipo analizador termogravimétrico de alta resolución TA Instruments TGA 
2950…………………………………………………………………………………….……….….63 
Figura 5.11. La figura a) muestra la separación de fases tolueno – HCl(ac) para la 
estabilización de los andamios de PVA y los andamios de PVA/biovidrio, la fase superior 
es la fase de tolueno - GA y la fase inferior es la fase de HCl(ac). La figura b) muestra la 
forma de los andamios que se cortaron circularmente para su posterior estabilización con 
GA.……………………………………………………….……………………………………..….70 
Figura 6.1. Imágenes obtenidas por SEM de los andamios electrohilados de poli (alcohol 
vinílico). a) concentración de 20 % m/m, distancia inyector-colector de 10 cm y diferencia 
de potencial de 13 kV. b) concentración de 20 % m/m, distancia inyector-colector de 10 
cm y diferencia de potencial de 15 kV. c) concentración de 20 % m/m, distancia inyector-
colector de 15cm y diferencia de potencial de 13 kV. d) concentración de 20 % m/m, 
3 
 
distancia inyector-colector de 15cm y diferencia de potencial de 15 kV. e) concentración 
de 20 % m/m, distancia inyector-colector de 20 cm y diferencia de potencial de 15 kV. f) 
concentración de 25 % m/m, distancia inyector-colector de 10cm y diferencia de potencial 
de 15 kV..…………………………………………………………………………………...……..83 
Figura 6.2. Histogramas de los andamios híbridos de PVA para obtener las mejores 
condiciones de electrohilado. a) concentración de 20 % m/m, distancia inyector-colector 
de 10 cm y diferencia de potencial de 13 kV.b) concentración de 20 % m/m, distancia 
inyector-colector de 10 cm y diferencia de potencial de 15 kV. c) concentración de 20 % 
m/m, distancia inyector-colector de 15 cm y diferencia de potencial de 13 kV. d) 
concentración de 20 % m/m, distancia inyector-colector de 15 cm y diferencia de potencial 
de 15 kV. e) concentración de 20 % m/m, distancia inyector-colector de 20 cm y diferencia 
de potencial de 15 kV. f) concentración de 25 % m/m, distancia inyector-colector de 10 cm 
y diferencia de potencial de 15 kV…………………………...…………………………………84 
Figura 6.3. Espectro de infrarrojo obtenido por FTIR de la muestra electrohilada de PVA. 
Parámetros de electrohilado: concentración de 20% m/m, distancia inyector-colector de 10 
cm y una diferencia de potencial aplicado de 15 kV...……………..…………………………87 
Figura 6.4. Patrón de difracción de rayos-X para el andamio electrohilado de PVA. 
Parámetros de electrohilado: concentración de 20% m/m, distancia inyector-colector de 10 
cm y una diferencia de potencial aplicado de 15 kV………..………………………………...88 
Figura 6.5. Análisis DSC del andamio electrohilado de PVA…………………………….....89 
Figura 6.6. Análisis DSC del andamio electrohilado de PVA obtenido mediante ciclos de 
calentamiento. a) ciclo de calentamiento y enfriamiento que se realiza para descastar la 
presencia de disolventes. b) análisis DSC obtenido después del ciclo de calentamiento y 
enfriamiento realizado en a)……………… ………………………………………………..…..90 
Figura 6.7. Termograma (TGA) del andamio de PVA electrohilado……….…………….....91 
Figura 6.8. Mecanismo de descomposición del polímero de PVA. Descomposición del 
polímero en la primera etapa……………………………………………………………………92 
Figura 6.9. La figura a) muestra la micrografía obtenida mediante SEM del andamio de 
PVA estabilizado con GA. La figura b) muestra el histograma de los diámetros del 
andamio de PVA estabilizado...…………………………………………………………………93 
Figura 6.10. Espectro de infrarrojo obtenido por FTIR de la muestra electrohilada de PVA 
estabilizada con GA. Parámetros de electrohilado: concentración de 20% m/m, distancia 
inyector-colector de 10 cm y una diferencia de potencial aplicado de 15 
kV.……..……………………………………………………………………………………………95 
Figura 6.11. Propuesta de reacción entre los grupos -OH superficiales del polímero de 
PVA con GA.……………………………………………………………………………………....96 
4 
 
Figura 6.12. Patrones de difracción de rayos-X. a) andamio de PVA. b) andamio de PVA 
estabilizado con GA.…………………… ………………………………………………………..97 
Figura 6.13. Análisis DSC del andamio de PVA estabilizado con GA…....…………….....98 
Figura 6.14. Análisis DSC del andamio de PVA y del andamio de PVA estabilizado con 
GA…………………………………………………………………………………………………..99 
Figura 6.15. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA estabilizado con 
GA…………………………….……………………………………………….………………….100 
Figura 6.16. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA y del andamio de PVA 
estabilizado con GA……………………………………….…………………………………….101 
Figura 6.17. Micrografías tomadas por SEM de la muestra de biovidrio con una 
composición de (58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % mol. a) Micrografía de biovidrio con un 
aumento de 500 veces. b) Micrografía de biovidrio con un aumento de 2 500 veces..…102 
Figura 6.18. Espectro de infrarrojo obtenido por FTIR de biovidrio con una composición 
(58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % mol…………………..……………………………………...103 
Figura 6.19. Patrón de difracción de rayos-X del Biovidrio (58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % 
mol………………….……………………………………………………………………………..104 
Figura 6.20. Análisis DSC del biovidrio con una composición (58%SiO2-33%CaO-
9%P2O5) % mol………………………………………………………………………………….105 
Figura 6.21. Análisis termogravimétrico (TGA) de la muestra de biovidrio con una 
composición (58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % mol…………………………………………..106 
Figura 6.22. Micrografías tomadas por SEM de los andamios híbridos de PVA/biovidro. a) 
híbrido al 5 %, b) híbrido al 10 %, c) híbrido al 15 %, d) híbrido al 20 %, e) híbrido al 25 % 
y f) híbrido al 30 %..........…………………………………………………………………..…..108 
Figura 6.23. Histogramas de frecuencias absolutas de los andamios híbridos de 
PVA/biovidro. a) híbrido al 5 %, b) híbrido al 10 %, c) híbrido al 15 %, d) híbrido al 20 %, 
e) híbrido al 25 % y f) híbrido al 30 %. ……………………………………………………….109 
Figura 6.24. Imágenes tomadas por Microscopia (TEM) del andamio híbrido al 20 %. a) 
micrografía que muestra la superficie de una fibra del andamio híbrido al 20 %. b) mapeo 
de los componentes del Biovidrio (silicio, calcio y cloro) en la fibra de PVA……………..112 
Figura 6.25. Mapeo de los componentes del biovidrio (silicio, calcio y fósforo) en la fibra 
de PVA que se presentó en la figura 6.18 a. a) mapeo de silicio en la fibra de PVA. b) 
mapeo de calcio en la fibra de PVA y c) mapeo de fósforo en la fibra de PVA.…………112 
5 
 
Figura 6.26. Espectros de infrarrojo obtenido por FTIR de los andamios de PVA/biovidrio. 
a) andamio de PVA/biovidrio al 5 %, b) andamio de PVA/biovidrio 10 % y c) andamio de 
PVA/biovidrio 15 %. ………………………………………………………………………..…..113 
Figura 6.27. Espectro de infrarrojo obtenido por FTIR del andamio electrohilado de PVA/ 
biovidrio al 20 %. Caracterización de las principales bandas...........................................115 
Figura 6.28. Espectro de infrarrojo obtenido por FTIR del andamio electrohilado de PVA/ 
biovidrio al 25 %. Caracterización de las principales bandas.……………………………..116 
Figura 6.29. Espectro de infrarrojo obtenido por FTIR del andamio electrohilado de PVA/ 
Biovidrio al 30 %. Caracterización de las principales bandas.……………………………117 
 
Figura 6.30. Patrones de difracción de rayos-X obtenidos por el método de polvos para 
los andamios híbridos electrohilados de PVA/58%SiO2-33%CaO-9%P2O5, análisis 
realizado para los andamios de PVA/biovidrio al 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 % y 
30 %..................................................................................................................................119 
Figura 6.31. Comparación de los análisis DSC del andamio de PVA y los andamios de 
PVA/biovidrio. a) andamio de PVA, b) andamio de PVA/biovidrio 5 %, c) andamio de 
PVA/biovidrio 10 %, d) andamio de PVA/biovidrio 15 %, e) andamio de PVA/biovidrio 20 
%, f) andamio de PVA/biovidrio 25 %, g) andamio de PVA/biovidrio 30 %......................120 
Figura 6.32. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA, el andamio de 
PVA/biovidrio al 5 % y al 10 %..........................................................................................122 
Figura 6.33. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA y del andamio de 
PVA/biovidrio al 15 %.......................................................................................................123 
Figura 6.34. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA y de los andamios de 
PVA/biovidrio al 20 %, 25 % y 30 %.................................................................................125 
Figura 6.35. Micrográfias tomadas mediante SEM de los andamios híbridos de PVA 
estabilizado con GA/biovidro. a) híbrido al 5%, b) híbrido al 10%, c) híbrido al 15%, d) 
híbrido al 20%, e) híbrido al 25% y f) híbrido al 30%........................................................127 
Figura 6.36. Histogramas de los andamios híbridos de PVA estabilizado con GA/biovidro. 
a) híbrido al 5%, b) híbrido al 10%, c) híbrido al 15%, d) híbrido al 20%, e) híbrido al 25% 
y f) híbrido al 30%.............................................................................................................128 
Figura 6.37. Espectros de infrarrojo obtenido por FTIR de los andamios de PVA 
estabilizado con GA/biovidrio. a) andamio de PVA/biovidrio al 5 %, b) andamio de 
PVA/biovidrio al 10 %, c) andamio de PVA/biovidrio al 15 %, d) andamio de PVA/biovidrio 
al 20 %, e) andamio de PVA/biovidrio al 25 % y f) andamio de PVA/biovidrio al 30 %...131 
6 
 
Figura 6.38. Patrones de difracción de rayos-X obtenidos por el métodode polvos para 
los andamios de PVA estabilizado con GA/biovidrio, análisis realizado para los andamios 
de PVA/biovidrio al 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 % y 30 %....………………………………133 
Figura 6.39. Comparación de los análisis DSC de los andamios de PVA estabilizado con 
GA/biovidrio. a) andamio de PVA/biovidrio 5 % , b) andamio de PVA/biovidrio 10 %, c) 
andamio de PVA/biovidrio 15 %, d) andamio de PVA/biovidrio 20 %, e) andamio de 
PVA/biovidrio 25 %, f) andamio de PVA/biovidrio 30 %...................................................134 
Figura 6.40. Termograma TGA del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 5 % 
………………………………………………………………………………………..…………...136 
Figura 6.41. Termograma TGA del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 10 % 
…………………………………………………………………………………………….……....137 
Figura 6.42. Termograma TGA del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 15 % 
………………………………………………………………………………………………...…..138 
Figura 6.43. Termogramas TGA de los andamios de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 
20 %, 25 % y 30 % ……………………………………………………………………………..139 
Figura 6.44. Imágenes reveladas por fluorescencia al cambio de la [Ca2+] intracelular de 
los cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamios de PVA y los andamios de PVA 
estabilizado con GA/biovidrio. a) y a’) células en el andamio de PVA, b y b’) células en el 
andamio al 5%, c y c’) células en el andamio al 10%, d y d’) células en el andamio al 15 
%, e y e’) células en el andamio al 20 % y f y f’) células en el andamio al 25 %. Las 
figuras a), b), c), d), e) y f) muestran las células de cardiomiocitos en reposo. Las figuras 
a’), b’), c’), d’), e’) y f’) muestran las células de cardiomiocitos en contracción…………140 
Figura 6.45. Métodos de análisis utilizados para el comportamiento contráctil de los 
cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con GA. a) 
áreas de interés seleccionadas con la ayuda del programa ImageJ y b) muestra las 
variaciones en la actividad del cultivo mediante picos de intensidad de fluorescencia, las 
cuales están asociadas a cambios en la movilización de [Ca2+]…………………..……….143 
Figura 6.46. Métodos de análisis utilizados para el comportamiento contráctil de los 
cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con GA 
/biovidrio al 5 %. a) áreas de interés seleccionadas con la ayuda del programa ImageJ y 
b) muestra las variaciones en la actividad del cultivo mediante picos de intensidad de 
fluorescencia, las cuales están asociadas a cambios en la movilización de 
[Ca2+]…………………………………………………………………………………………...…144 
Figura 6.47. Métodos de análisis utilizados para el comportamiento contráctil de los 
cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con GA 
/biovidrio al 10 %. a) áreas de interés seleccionadas con la ayuda del programa ImageJ y 
b) muestra las variaciones en la actividad del cultivo mediante picos de intensidad de 
7 
 
fluorescencia, las cuales están asociadas a cambios en la movilización de 
[Ca2+]…………………………………………………………………………………..………….146 
Figura 6.48. Métodos de análisis utilizados para el comportamiento contráctil de los 
cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con GA 
/biovidrio al 15 %. a) áreas de interés seleccionadas con la ayuda del programa ImageJ y 
b) muestra las variaciones en la actividad del cultivo mediante picos de intensidad de 
fluorescencia, las cuales están asociadas a cambios en la movilización de 
[Ca2+]…………………………………………………………………………………….………..148 
 
Figura 6.49. Métodos de análisis utilizados para el comportamiento contráctil de los 
cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con GA 
/biovidrio al 20 %. a) áreas de interés seleccionadas con la ayuda del programa ImageJ, 
b) muestra las variaciones en la actividad del cultivo mediante picos de intensidad de 
fluorescencia, las cuales están asociadas a cambios en la movilización de [Ca2+] y c) 
muestra la alineación o desfase de los máximos de contracción………………………….149 
Figura 6.50. Secuencia de contracción revelada por fluorescencia al cambio de la [Ca2+] 
intracelular en cardiomiocitos de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con 
GA/biovidrio al 20%. a) la región iluminada corresponde a la región de alta concentración 
de [Ca2+] y que está relacionada con la contracción celular de los cardiomiocitos. b) 
diagramas de la propagación de onda correspondientes a la figura a)…………………..150 
Figura 6.51. Métodos de análisis utilizados para el comportamiento contráctil de los 
cardiomiocitos de corazón de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con 
GA/biovidrio al 25%. a) Áreas de interés seleccionadas con la ayuda del programa 
ImageJ, b) muestra las variaciones en la actividad del cultivo mediante picos de intensidad 
de fluorescencia, las cuales están asociadas a cambios en la movilización de [Ca2+] y c) 
muestra la alineación o desfase de los máximos de contracción……………………..…..151 
Figura 6.52. Secuencia de contracción revelada por fluorescencia al cambio de la [Ca2+] 
intracelular en cardiomiocitos de pollo sobre el andamio de PVA estabilizado con 
GA/biovidrio al 25%. a) la región iluminada corresponde a la región de alta concentración 
de [Ca2+] y que está relacionada con la contracción celular de los cardiomiocitos. b) 
diagramas de la propagación de onda correspondientes a la figura a)……….…………..152 
Figura A-1. Análisis DSC del andamio de PVA/biovidrio al 5%.......................................158 
Figura A-2. Análisis DSC del andamio de PVA/biovidrio al 10 %....................................158 
Figura A-3. Análisis DSC del andamio de PVA/biovidrio al 15 %....................................159 
Figura A-4. Análisis DSC del andamio de PVA/biovidrio al 20 %....................................159 
Figura A-5. Análisis DSC del andamio de PVA/biovidrio al 25 %....................................160 
Figura A-6. Análisis DSC del andamio de PVA/biovidrio al 30 %....................................160 
8 
 
Figura A-7. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA/biovidrio al 5 %......161 
Figura A-8. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA/biovidrio al 5 %......161 
Figura A-9. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA/biovidrio al 10 %....162 
Figura A-10. Análisis termogravimétrico (TGA) del andamio de PVA/biovidrio al 15 %..162 
Figura A-11. Análisis DSC del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 5 %...163 
Figura A-12. Análisis DSC del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 10 % 
………………………………………………………………………………………………….....163 
Figura A-13. Análisis DSC del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 15 %. 
…………………………………………………………………………………………………….164 
Figura A-14. Análisis DSC del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 20 %.. 
…………………………………………………………………………………………………….164 
Figura A-15. Análisis DSC del andamio de PVA estabilizado con GA/biovidrio al 25 %.. 
…………………………………………………………………………………………………….165 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
II. Índice de Tablas. 
 
Tabla 4.1. Propiedades mecánicas de algunos biomateriales usados en ingeniería tisular 
para tejido cardiaco [23]……………… …………………………………………………………27 
Tabla 4.2. Principales iones liberados de biovidrio que se consideran para la ingeniería de 
tejidos blandos [48]………… ……………………………………………………………………44 
Tabla 5.1. Cantidades necesarias para obtener 500 mL de la disolución de 
Hanks……………………………………………………………………………….…………..….46 
Tabla 5.2. Cantidades necesarias para preparar la solución enzimática de T (inhibidores 
de tripsina……………………………………………………………….……..…………………..47 
Tabla 5.3. Cantidades de DMS8 (10x) y Trypsina para preparar la disolución de 
DesOxyRibonucleasa I (DMI)……… …………………………………………………………...47 
Tabla 5.4. Cantidades de DMS8 (10x) y DNasa para preparar la disolución 
DMII…………………………………………………………………………………….……….….48 
Tabla 5.5. Sustancias y cantidades necesarias para preparar elMedio 818A……….…...48 
Tabla 5.6. Cantidades de sales y glucosa para preparar la disolución DBSK (10x)…...…49 
Tabla 5.7. Sustancias y cantidades necesarias para preparar la disolución DBSK 
(100x)…………………………………………………………………………………………..…..49 
Tabla 5.8. Sustancias y cantidades necesarias para preparar la disolución DMS8 
(10x)……. ………………………………………………………………………………………....50 
Tabla 5.9. Parámetros estudiados para el electrohilado de poli (alcohol vinílico)………...66 
Tabla 5.10. Parámetros de electrohilado que han sido establecidos a partir de los 
experimentos con PVA…………………………………………………………………………..68 
Tabla 5.11. Nombre y descripción del andamio de PVA y los andamios híbridos 
O/I……………………………………………………………………………………………..…...69 
Tabla 5.12. Identificación de los andamios de PVA y PVA/Biovidrio, cantidades en 
porciento de cada componente. Agente estabilizante y tiempo de inmersión……………..70 
Tabla 6.1. Identificación de las pruebas para los andamios de PVA electrohilados..…….81 
Tabla 6.2. Diámetros de las fibras de los andamios híbridos de PVA.……………….…….86 
Tabla 6.3. Principales bandas observadas en el espectro de FTIR del andamio de 
PVA………………………………………………………………………………………………...87 
Tabla 6.4. Valores de Tg y Tm para el andamio electrohilado de PVA…………………….91 
Tabla 6.5. Comparación del diámetro de las fibras de PVA con las fibras de PVA 
estabilizadas con GA. Los valores se reportan con su incertidumbre absoluta……………94 
10 
 
Tabla 6.6. Principales bandas observadas en el espectro de FTIR del Biovidrio (58%SiO2-
33%CaO-9%P2O5) % mol.………… ………………………………………………………..…103 
Tabla 6.7. Diámetros de las fibras de los andamios híbridos de 
PVA/biovidrio………………………………………………………………………………..…...110 
Tabla 6.8. Principales bandas observadas en los espectros de FTIR de los andamios 
híbridos de PVA/biovidrio al 5 %, 10 % y 15 %.……………………………………………..114 
Tabla 6.9. Principales bandas observadas en el espectro de FTIR del andamio híbrido 
PVA/biovidrio al 20%.………………………………………………………………….………..115 
Tabla 6.10. Principales bandas observadas en el espectro de FTIR del andamio híbrido 
PVA/biovidrio al 25 %.…………………………………………………………………………..116 
Tabla 6.11. Principales bandas observadas en el espectro de FTIR del andamio híbrido 
PVA/biovidrio al 30 %………………………………………………………………………......118 
Tabla 6.12. Intervalos de temperatura para los procesos endotérmicos de los andamios 
de PVA/biovidrio…………………………………………………………………………………121 
Tabla 6.13. Diámetros de las fibras de los andamios híbridos de PVA estabilizado con 
GA/biovidrio.…………….………………………………………………...……………….…….129 
Tabla 6.14. Principales bandas observadas en los espectros de FTIR de los andamios de 
PVA establizado con GA/biovidrio al 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 % y 30 %……………..131 
Tabla 6.15. Intervalos de temperatura para los procesos endotérmicos de los andamios 
de PVA estabilizado con GA/biovidrio ………………………………………………….….…135 
Tabla 6.16. Actividad de los cardiomiocitos ventriculares de corazón de pollo sobre el 
andamio de PVA y los andamios de PVA estabilizado con GA/biovidrio ………….……..164 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
III. Abreviaturas y símbolos. 
 
PVA: Poli (alcohol vinílico) 
TEOS: Tetraetilortosilicato 
TEP: Trietilfosfato 
FTIR: Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier 
DRX: Difracción de rayos-X 
SEM: Microscopia Electrónica de Barrido 
TEM: Microscopia Electrónica de Transmisión 
TGA: Análisis Termogravimétrico 
DSC: Calorimetría Diferencial de Barrido 
OMS: Organización Mundial de la Salud 
SS: Secretaría de Salud 
ECV: Enfermedades cardiovasculares 
INEGI: Instituto Nacional de Estadística y Geografía 
Híbrido (O/I): Híbrido orgánico/inorgánico 
GA: Glutaraldehído 
Bv: Biovidrio (58%SiO2-33%CaO-9%P2O5) % mol 
CM: Cardiomiocitos 
VEGF: Expresión del factor de crecimiento endotelial vascular 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
1. Resumen. 
 
La ingeniería de tejidos en miocardio intenta superar los obstáculos para prolongar 
la vida de los pacientes después de un infarto de miocardio. Comprende la 
manufactura de un andamio (estructura tridimensional que favorece la proliferación 
y adhesión celular) basado en un biomaterial, ya sea un andamio poroso o un 
parche denso, hecho de materiales poliméricos naturales o sintéticos, para ayudar 
al transporte de las células a la región enferma del corazón. 
Se han sugerido muchos tipos de células para la terapia celular y la ingeniería de 
tejidos aplicada al miocardio, estos incluyen tanto células madre autólogas como 
embrionarias. Los biomateriales sugeridos para esta aplicación específica de 
ingeniería de tejidos deben ser biocompatibles con las células cardíacas y tener 
propiedades mecánicas que coincidan con las del miocardio nativo. 
Recientemente se ha prestado mucha atención a diferentes familias de biovidrios 
con respecto al tratamiento de afectaciones que involucran al tejido cardíaco, 
como el infarto al miocardio. Las propiedades inherentes de los biovidrios incluyen 
su capacidad para unirse a tejidos duros y blandos, estimular la angiogénesis y 
provocar efectos antimicrobianos, junto con su excelente biocompatibilidad. Estas 
propiedades respaldan las estrategias propuestas en este trabajo, además, los 
biovidrios también pueden actuar como una fase bioactiva y que provee una 
mayor hidrofilicidad a los polímeros usados para reparar el tejido cardíaco. 
En el presente trabajo se sintetizó un biovidrio con la composición 58%SiO2-
33%CaO-9%P2O5 en % mol (Bv), utilizando la ruta de síntesis sol gel, para lo cual 
se utilizaron los reactivos: tetraetilortosilicato (TEOS), trietilfosfato (TEP) y cloruro 
de calcio dihidratado (CaCl∙2H2O) y H2O deionizada. 
Se obtuvieron andamios de poli (alcohol vinílico)/biovidrio por electrohilado y la 
ruta de síntesis sol gel. La composición del biovidrio se mantuvo constante en 
todos los andamios sintetizados, sin embargo, se varió la relación poli (alcohol 
vinílico) (PVA) /biovidrio en porcentaje masa/masa y se generó una serie de 
13 
 
composiciones de: 100 PVA/0 Bv, 95 PVA/5 Bv, 90 PVA/10 Bv, 85 PVA/15 Bv, 80 
PVA/20 Bv, 75 PVA/25 Bv y 70 PVA/30 Bv. 
En la serie de composiciones, el PVA se estabilizó con glutaraldehído para 
disminuir su hidrofilicidad y para un posterior uso en cultivos de células cardiacas. 
Los andamios híbridos (O/I) estabilizados y sin estabilizar, así como el biovidrio, se 
caracterizaron por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Microscopia 
Electrónica de Transmisión (TEM), Espectroscopia Infrarroja por Transformada de 
Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X (DRX), Análisis Termogravimétrico (TGA) y 
Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). 
Sobre los andamios híbridos estabilizados se depositaron cultivos de células 
embrionarias de corazón de pollo, los cuales provienen de la granja (ALPES) Aves 
Libres de Patógenos Específicos. S. A. de C. V. Con el objetivo de analizar la 
influencia de la composición química de los andamios híbridos en los estímulos 
eléctricos del tejido cardiaco. Se realizó el seguimiento de la contracción celular 
mediante un fluoróforo, utilizando el registro de imágenes se realizó un gráfico de 
la intensidad de la señal del fluoróforo en función del tiempo, con los resultados se 
pudo llegar a una conclusión que relaciona la frecuencia e intensidad de los 
estímulos cardiacos con la composición y estructura del andamio híbrido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
2. Justificación. 
2.1. Enfermedades cardíacas en México. 
De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), las enfermedades 
cardiovasculares (ECV) son desórdenes del corazón y de los vasos sanguíneos, 
estas se han convertido en la principal causa de muerte en todo el mundo, a 
continuación se mencionan algunas: 
 Cardiopatía coronaria: enfermedad de los vasos sanguíneos que irrigan el 
músculo cardiaco. 
 Enfermedades cerebrovasculares: enfermedades de los vasos sanguíneos 
que irriganel cerebro. 
 Arteriopatías periféricas: enfermedades de los vasos sanguíneos que irrigan 
los miembros superiores e inferiores. 
 Cardiopatía reumática: lesiones del músculo cardiaco y de las válvulas 
cardíacas debidas a la fiebre reumática, una enfermedad causada por 
bacterias denominadas estreptococos. 
 Cardiopatías congénitas: malformaciones del corazón presentes desde el 
nacimiento. 
 Trombosis venosas profundas y embolias pulmonares: coágulos de sangre 
(trombos) en las venas de las piernas, que pueden desprenderse y alojarse en 
los vasos del corazón y los pulmones. 
Del total de defunciones por ECV, según la OMS, más de tres cuartas partes se 
producen en los países de bajos y medios ingresos. 
De acuerdo con información del Instituto Nacional de Estadística y Geografía 
(INEGI), en México, las enfermedades del corazón representaron casi 20 % de las 
defunciones totales en el país en 2015 como se observa en la figura 2.1. 
 
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs317/es/
15 
 
 
Figura 2.1. Principales causas de defunción en 2015. Defunciones y porcentaje respecto 
al total. No suman 100 % debido a que sólo se muestran las principales causas. Tomado 
de la base de datos de INEGI. Dirección General de Estadísticas Sociodemográficas; 
Estadísticas Vitales. 
 
De las enfermedades del corazón, las isquémicas ocupan el primer lugar como 
causas del defunción con 68.5 %, como se muestra en la figura 2.2. 
 
Figura 2.2. Defunciones por enfermedades cardiovasculares específicas en 2015. 
Tomado de la base de datos de INEGI. Dirección General de Estadísticas 
Sociodemográficas; Estadísticas Vitales [1]. 
 
16 
 
Del número de muertes causadas en 2015 por enfermedades del corazón, la 
mayoría tuvieron lugar en personas del sexo masculino con 68,052 muertes, es 
decir, 7,382 más que el sexo femenino que registró 60,670 defunciones. 
Cabe mencionar que, si bien el número de muertes por ECV en hombres es 
mayor, en las mujeres representan 20.8% del total de defunciones, mientras que 
en los hombres representan 18.7%. Es a partir de 65 años en adelante donde las 
ECV se convierten en la principal causa de mortalidad en ambos sexos, como se 
muestra en la figura 3. 
 
Figura 2.3. Defunciones por enfermedades del corazón, según sexo y grupo de edad en 
2015. Tomado de la base de datos de INEGI. Dirección General de Estadísticas 
Sociodemográficas; Estadísticas Vitales [1]. 
 
Cabe destacar que de acuerdo con el boletín de prensa publicado el 24 de 
septiembre de 2016 por la Secretaría de Salud (SS), tener una enfermedad 
cardiovascular reduce en siete años la esperanza de vida [1]. 
Este panorama sobre ECV me permite, a través de este trabajo, proponer un 
andamio tisular con propiedades eléctricas y mecánicas tal que se pueda colocar 
en el tejido cardíaco con la finalidad de regenerar la zona afectada. 
 
https://www.gob.mx/salud/prensa/una-de-cada-tres-defunciones-en-el-pais-es-por-enfermedades-cardiovasculares-68612
17 
 
3. Objetivos. 
 
3.1. Objetivo general. 
Crear un andamio híbrido (O/I) compuesto de poli (alcohol vinílico)/58%SiO2-
33%CaO-9%P2O5, utilizando la técnica de electrohilado y la ruta de síntesis sol gel 
in situ para su aplicación en cultivos de células cardiacas embrionarias 
provenientes de corazón de pollo. 
3.2. Objetivos particulares. 
 Definir las condiciones que permitan obtener la mejor morfología de las fibras 
en los andamios electrohilados de PVA, contemplando los parámetros de 
concentración, diferencia de potencial y distancia inyector-colector. 
 Obtener mediante la ruta de síntesis sol gel un biovidrio en el sistema ternario 
de 58%SiO2-33%CaO-9%P2O5 en % mol, a partir de tetraetilortosilicato 
(TEOS), trietilfosfato (TEP) y cloruro de calcio dihidratado (CaCl2∙2H2O). 
 Obtener una serie de andamios electrohilados de PVA/58%SiO2-33%CaO-
9%P2O5, realizando una serie de composiciones de: 100 PVA/0 Bv, 95 PVA/5 
Bv, 90 PVA/10 Bv, 85 PVA/15 Bv, 80 PVA/20 Bv, 75 PVA/25 Bv y 70 PVA/30 
Bv 
 Estabilizar el PVA de la serie de andamios (O/I) para proporcionarle 
resistencia a la disolución en agua. 
 Caracterizar por (SEM), (TEM), (FTIR), (DRX), (DSC) y (TGA) la serie de los 
andamios híbridos (O/I) sin estabilizar y estabilizados con GA. 
 Realizar cultivos con células embrionarias de corazón de pollo en los 
andamios híbridos (O/I) estabilizados para demostrar su biocompatibilidad con 
las células. 
 Realizar un perfil de respuesta en función del tiempo de las células 
embrionarias de corazón de pollo, para demostrar que los andamios son aptos 
en cuanto a la sincronía del pulso eléctrico y conectividad celular. 
 
18 
 
4. Introducción. 
4.1. Biomateriales. 
"Un biomaterial es cualquier sustancia, que no sea un medicamento, y que puede 
ser una combinación de sustancias, de origen sintético o natural, es usado durante 
cualquier período de tiempo, como un todo o como parte de un sistema que trata, 
aumenta o reemplaza cualquier tejido, órgano o función del cuerpo". [2] 
Los materiales que son biocompatibles se denominan biomateriales. La 
biocompatibilidad es un término descriptivo que indica la capacidad del material 
para funcionar con una respuesta apropiada del tejido circundante, en una 
aplicación específica. En términos sencillos, implica la compatibilidad del 
biomaterial con los sistemas vivos. 
Los biomateriales de la primera generación se desarrollaron en las décadas de 
1960 y 1970, cuyo objetivo principal era lograr las propiedades físicas y químicas 
que coincidan con la del tejido del huésped (con una respuesta citotóxica mínima o 
nula). La característica principal de estos biomateriales era la 'inercia' para evitar 
cualquier rechazo biológico. Durante 1980-1990, el énfasis de la investigación se 
desplazó hacia el desarrollo de materiales bioactivos, lo que provocó una 
respuesta biológica en la interfaz entre el biomaterial y el huésped. 
Los biomateriales convencionales se clasifican en cuatro categorías [3]: 
1. Biopolímeros. 
2. Biocerámicos. 
3. Metales. 
4. Biocompuestos. 
4.1.1. Biopolímeros. 
Los biopolímeros generalmente se clasifican en naturales y sintéticos. Ambas 
categorías tienen ventajas e inconvenientes. 
19 
 
4.1.1.1. Biopolímeros naturales. 
Los biopolímeros naturales poseen propiedades químicas intrínsecas necesarias 
para la unión y la proliferación de las células. Sus productos de degradación no 
son tóxicos, con una respuesta inmune baja. Sin embargo, la mayoría de esta 
categoría de polímeros requiere una etapa adicional de estabilización para 
volverse insoluble en soluciones acuosas, tales como los medios de cultivo. 
Los polímeros naturales comúnmente utilizados en la ingeniería del tejido cardíaco 
incluyen colágeno, fibrinógeno, quitosano, gelatina, elastina y seda [4]. 
 
4.1.1.2. Biopolímeros sintéticos. 
Los biopolímeros sintéticos tienen reproducibilidad alta así como un proceso 
sencillo de control de calidad. Por otra parte, su costo es menor en comparación 
con los naturales y sus propiedades mecánicas se ajustan de manera efectiva a 
las propiedades del tejido, carecen de moléculas de señalización bioquímica que 
deberían introducirse agregando un paso adicional de funcionalización o 
combinándolas con polímeros naturales. Su ventaja es su facilidad para 
electrohilarse y su bajo costo, pero por otro lado, el tratamiento y modificación de 
su superficie suele ser necesaria para fines de cultivo celular [5]. 
 
4.1.1.1. Poli (alcohol vinílico). 
El poli (alcohol vinílico) (PVA), es un polímero sintético, hidrofóbico, con grupos 
-OH en su estructura; es utilizado desde principios de la década de 1930 en una 
gama de aplicaciones industriales, comerciales, médicas y alimentarias, incluidas 
resinas, lacas, hilos quirúrgicos y aplicaciones de contacto con alimentos. 
El polímero de PVA se prepara en dos etapas debido a la inestabilidad de las 
unidadesmonoméricas de alcohol vinílico (pronta tautomerización en 
acetaldehído). En una primera etapa, se prepara el polímero poli (acetato de 
vinilo); polimerizando acetato de vinilo en una solución alcohólica y en una 
segunda etapa, se lleva a cabo la hidrólisis parcial de poli (acetato de vinilo) para 
https://en.wikipedia.org/wiki/Vinyl_acetate
20 
 
dar lugar al PVA. El PVA generalmente se clasifica en dos grupos: parcialmente 
hidrolizado (a) e hidrolizado por completo (b), como se muestra en la figura 4.1 [6]. 
 
OH O
O
CH3
n m
OH
n
 
Figura 4.1. Estructura molecular de poli (alcohol vinílico). (a) Parcialmente hidrolizado y 
(b) totalmente hidrolizado [6]. 
 
Al variar la longitud inicial de la cadena del poli (acetato de vinilo) y el grado de 
hidrólisis en condiciones alcalinas o ácidas, se obtienen productos de PVA que 
difieren en el peso molecular; que varía entre (20 000 - 400 000) g/mol, solubilidad 
en agua, flexibilidad y resistencia a la tracción. Se miden diversas propiedades 
para caracterizar el PVA, como el pH, viscosidad, pérdida de peso en el secado, 
punto de fusión e índice de refracción en los productos finales. 
El PVA con un bajo grado de hidrólisis, posee una mayor solubilidad en agua a 
baja temperatura en comparación con el PVA que posee un alto grado de 
hidrólisis. Lo anterior se debe a que los grupos de acetato residual (hidrofóbico en 
naturaleza) debilitan los enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares de los 
grupos adyacentes -OH y para el PVA con alto grado de hidrólisis, la temperatura 
debe elevarse a 70 °C o más para disolver en agua [7]. 
 
4.1.2. Biocerámicos. 
Los biocerámicos, es un campo relativamente nuevo; no existía hasta comienzos 
de 1970, cuando estos materiales fueron utilizados para restaurar las funciones 
osteoarticulares y dentales, también como material de reemplazo para autoinjertos 
(a) (b) 
21 
 
y aloinjertos en la reconstrucción de hueso. Numerosos materiales sintéticos para 
injertos óseos están disponibles como alternativos al hueso autógeno (hueso 
obtenido a partir de un mismo individuo con fines de reparación, sustitución y 
aumento). Incluidos en estos biomateriales sintéticos se encuentran las 
vitrocerámicas especiales, que se describen como vidrios bioactivos y fosfatos 
cálcicos (fosfato de calcio, hidroxiapatita cálcica, fosfato tricálcico, y fosfato cálcico 
bifásico). 
Las biocerámicas usadas para reemplazar, reparar o reconstruir partes del cuerpo 
humano o tejidos vivos complejos tienen diferencias en su naturaleza química, 
propiedades y aplicaciones [8]. 
4.1.2.1. Biovidrios. 
La palabra «biovidrio» significa el vidrio que, es compatible con los tejidos vivos 
circundantes, no mutágeno, no carcinogénico y no antigénico, para evitar cualquier 
efecto adverso sobre las células. Los biovidrios poseen una estructura amorfa, 
resistencia mecánica y poseen un carácter hidrofílico. 
Los biovidrios se utilizan en la reparación ósea y se están desarrollando para 
aplicaciones en ingeniería de tejidos. Las características importantes de los 
biovidrios, que los convierte en candidatos adecuados para la ingeniería de tejido 
óseo, es su capacidad para mejorar la revascularización, la adhesión de los 
osteoblastos, la actividad enzimática y la diferenciación de las células madre 
mesenquimales, así como las células osteoprogenitoras [9]. 
El primer biovidrio fue inventado por Larry Hench en la Universidad de Florida en 
1969. El profesor Hench comenzó su trabajo para encontrar un material que 
pudiera unirse al hueso, el problema que se tenía era que todos los materiales de 
implantes disponibles en ese momento, por ejemplo, metales y polímeros que se 
diseñaron con el propósito de ser bioinertes, desencadenaban la encapsulación 
fibrosa después de la implantación, en lugar de formar una interfaz estable con los 
tejidos. Hench decidió hacer un vidrio degradable en el sistema Na2O-CaO-SiO2-
P2O5. 
22 
 
Este material se procesa usando temperaturas de fusión en el intervalo de (1300 – 
1450) °C, este proceso es una ruta de síntesis por fundición de los reactivos. 
Desde su descubrimiento se han estudiado diversas composiciones utilizando la 
síntesis sol gel para demostrar sus propiedades bioactivas en cultivos biológicos 
[10]. 
Los biovidrios pertenecen a una categoría especial de materiales bioactivos, un 
material bioactivo representa un material que sigue un proceso después de su 
implantación dentro del cuerpo. Algunos de los requisitos que deben tener los 
biovidrios para desempeñarse exitosamente como biomaterial dentro de un 
huésped son: 
1. Los biovidrios deben exhibir las propiedades mecánicas requeridas para 
resistir cualquier tipo de presión o tensión para prevenir cualquier falla 
estructural durante las actividades rutinarias normales del paciente, así 
como durante la manipulación del material. 
2. La biocompatibilidad de los biovidrios es una propiedad indispensable, lo 
que significa que no deben ser tóxicos y, por lo tanto, favorecer la adhesión 
celular y la proliferación celular. 
3. Los vidrios bioactivos no deberán exhibir ninguna respuesta inflamatoria. 
4. La arquitectura de los andamios preparados con biovidrio debe tener una 
estructura porosa tridimensional (3 D) para promover la proliferación celular, 
la vascularización y la difusión de nutrientes, lo que proporciona un 
microambiente regulado para la síntesis de nuevos tejidos. 
5. Para la ingeniería ósea, los andamios tridimensionales preparados a partir 
del biovidrio deben poseer porosidad interconectada para soportar la 
vascularización con el fin de dirigir a las células a crecer en la estructura 
física requerida. Se requiere una porosidad típica del 90% junto con un 
diámetro de poro de al menos 100 μm para la vascularización adecuada del 
tejido [11]. 
 
23 
 
4.1.3. Metales. 
Los biomateriales metálicos son uno de los grupos de biomateriales más utilizados 
junto con la cerámica, polímeros sintéticos y productos naturales. La utilidad de 
estos materiales metálicos se basa en la formación de una capa de óxido fina 
protectora. La capa de óxido se forma al exponerse al oxígeno y vuelve a formarse 
en milisegundos después del daño. Esta capa reduce la corrosión, uno de los 
requisitos de un biomaterial. Los otros requisitos incluyen biocompatibilidad, 
bioadhesión, bioactividad y procesabilidad [12]. 
 
En la práctica, cada metal o aleación, es decir, aleaciones de titanio, acero 
inoxidable y aleaciones Co-Cr, tienen sus propias ventajas para diferentes 
aplicaciones basadas en propiedades mecánicas, químicas y biofuncionales. 
Generalmente, los biomateriales metálicos se usan para aplicaciones estructurales 
tales como implantes, clavos y andamios para huesos debido a sus excelentes 
propiedades mecánicas; como el módulo de Young, la resistencia a la tracción, la 
ductilidad, la resistencia a la fatiga y la resistencia al desgaste. Sin embargo, se 
pueden usar para dispositivos completamente funcionales y sin carga, como 
válvulas y marcapasos cardíacos. 
La primera generación de biomateriales metálicos fue diseñada para una toxicidad 
mínima. La segunda generación ha sido diseñada para la funcionalidad tanto a 
nivel mecánico como molecular para mejorar la integración del material en el 
entorno biológico y aumentar la longevidad del implante. La tercera generación se 
ha centrado no solo en la funcionalidad, sino también en la regeneración del tejido 
circundante junto con el material bioactivo [13]. 
 
4.1.3. Biomateriales híbrido (O/I). 
Una definición de lo que es un material híbrido es dada por la Unión Internacional 
de Química Pura y Aplicada, por sus siglas en inglés (IUPAC) y dice: "Un material 
24 
 
híbrido se compone de una mezcla íntima de componentes inorgánicos, 
componentes orgánicos o ambos tipos de componentes. Nota: los componentes 
suelen interpenetrarse en escalas demenos de 1 μm" [14]. La clasificación de la 
IUPAC tiene la desventaja de que cubre una gama de materiales, incluidos los 
materiales cristalinos inorgánicos, mezclas de polímeros y nanocompuestos. Una 
definición específica sería: “un material híbrido consiste en al menos dos 
componentes, generalmente un componente orgánico y otro inorgánico, que se 
dispersan molecularmente”. Siguiendo esta definición, los materiales híbridos son 
un caso especial de compuestos que muestran una mezcla de los diferentes 
componentes en la escala molecular [15]. 
 
4.1.3.1. Híbridos basados en polímeros. 
Los componentes orgánicos en materiales híbridos orgánicos/inorgánicos son 
moléculas orgánicas llamadas polímeros o compuestos macromoleculares. Los 
híbridos basados en polímeros se obtienen mediante diferentes procesos. Una 
ruta de síntesis es el proceso de sol gel, que se aplica en presencia de un 
polímero en disolución y que podría o no formar un enlace químico entre los dos 
componentes. En el caso de no formar un enlace químico entre los componentes 
orgánicos y los inorgánicos, los componentes inorgánicos se incorporan al 
polímero como bloques moleculares [16]. 
La mayoría de las veces se prefieren las interacciones químicas entre el polímero 
orgánico y el componente inorgánico, lo que generalmente conduce a materiales 
estables y altamente homogéneos. Se usan diversas estrategias para formar tales 
sistemas, uno de los enfoques aplicados es la polimerización in situ del polímero 
orgánico en presencia del componente inorgánico. 
Para obtener sistemas homogéneos, es importante que el polímero y los 
componentes inorgánicos muestren una compatibilidad alta que generalmente se 
logra mediante algún tipo de interacción química, de tipo fuerzas van-der-Waals, 
puentes de hidrógeno, enlaces coordinados o covalentes [17]. 
25 
 
4.2. Ingeniería Tisular. 
 
La ingeniería tisular implica el desarrollo de reemplazos funcionales para tejidos u 
órganos dañados. Un enfoque común para producir andamios tisulares es agregar 
células a una matriz extracelular natural o sintética, que proporciona soporte 
mecánico y señales bioquímicas. El andamio tisular puede prepararse total o 
parcialmente antes de la implantación para activar la capacidad regenerativa del 
cuerpo. La ingeniería tisular es un subconjunto del amplio campo de la medicina 
regenerativa, que busca reparar o reemplazar los órganos dañados. Esto podría 
ocurrir por inyección directa de células o modificando procesos celulares para 
iniciar la reparación y proliferación. A pesar de los avances importantes de 
investigación en biología celular y biomateriales, algunos productos han surgido de 
estos esfuerzos hasta la fecha, lo que apunta a los desafíos para desarrollar 
tejidos funcionales [18]. 
La clave en el diseño para producir tejidos funcionales in vitro son reproducir la 
estructura del tejido y la densidad celular in vivo , identificar fuentes adecuadas de 
células, promover el crecimiento y la diferenciación de las células, diseñar un 
constructo que reproduzca la matriz extracelular, con las señales moleculares 
apropiadas y las propiedades mecánicas adecuadas; así como, crear una 
vasculatura dentro del constructor para permitir la oxigenación y la integración del 
andamio con el tejido después de la implantación [19]. 
4.2.1. Ingeniería tisular en tejido cardiaco. 
El andamio ideal para la ingeniería del tejido cardíaco es el que combina las 
características siguientes. 
I. Propiedades mecánicas apropiadas que coincidan con las propiedades 
mecánicas del tejido cardíaco nativo (anisotropía, elasticidad, contractibilidad, 
entre otras). 
26 
 
II. Estructura apropiada que imita el microambiente del tejido cardíaco nativo 
(alineación anisotrópica fibrosa característica del miocardio, porosidad, morfología 
y porosidad del andamio). 
III. Propiedades superficiales apropiadas para promover la adhesión, proliferación 
y viabilidad de las células cardíacas, similar a la del tejido cardiaco nativo 
(biocompatibilidad, humectabilidad). 
IV. Conductividad eléctrica apropiada del andamio para permitir la propagación de 
la estimulación eléctrica, que ha demostrado tener un efecto positivo sobre el 
comportamiento celular [20]. 
El objetivo de la ingeniería del tejido cardíaco es reparar, regenerar o reemplazar 
tejidos nativos dañados mediante: 
I. El trasplante de células. 
II. La ingeniería in vitro de tejidos cardíacos para la implantación y reparación del 
tejido cardiaco. 
III. El diseño de biomateriales bioactivos para su uso en reparación cardíaca in situ 
mediante la promoción de la vascularización del material, la supervivencia y el 
crecimiento celular [21]. 
 
4.2.2. Propiedades de los andamios destinados para la regeneración de 
tejido cardiaco. 
4.2.2.1. Propiedades mecánicas. 
 
En cuanto a las propiedades mecánicas, debe tenerse en cuenta que el mejor 
andamio para la regeneración del tejido cardíaco debe tener un módulo de Young 
entre decenas de kPa y 1 MPa, ya que se ha informado que la rigidez del 
ventrículo izquierdo es de aproximadamente (10-20) kPa en el inicio de la diástole 
y en el intervalo (0.2-0.5) MPa al final de la diástole [22]. Otros estudios indicaron 
27 
 
que el módulo de Young del tejido cardíaco nativo está en el intervalo de (10-15) 
kPa, mientras que en el caso de tejido isquémico (se produce cuando el flujo de 
sangre que va al corazón se reduce, lo que impide que este reciba oxígeno 
suficiente) asociado con fibrosis, aumenta hasta (30-50) kPa. Además, Engler et 
al. Al aislar las células cardíacas, mostró que los cardiomiocitos solamente podían 
formar sarcómeros maduros con pulsaciones regulares sobre geles de 
poliacrilamida con un módulo de Young de aproximadamente 10 kPa [23]. 
Tabla 4.1. Propiedades mecánicas de algunos biomateriales usados en ingeniería tisular 
para tejido cardiaco [23]. 
Biomaterial Módulo de Young Resistencia a la 
tracción 
PGA sintético (7-10) GPa 70 MPa 
PLLA o PDLLA 
sintético 
(1-4) GPa (30-80) MPa 
Alginato natural (2.25-2.4) GPa (24.72) MPa 
Fibras de colágeno (2-46) GPa (1-7) MPa 
Gel de colágeno (0.002-0.022) MPa (1-7) KPa 
Miocardio de Humano (0.2-0.5) MPa (al finalizar la 
diástole) 
(3-15) KPa 
 
4.2.2.2. Interacción entre las células cardiacas y los biomateriales con 
propiedades conductoras. 
 
El ventrículo del corazón en el cuerpo humano muestra una notable 
contractibilidad, y el mecanismo que controla esta capacidad de contracción 
celular, está impulsado por la contracción sincrónica de los cardiomiocitos. Para 
que los cardiomiocitos (CM), se contraigan con éxito, una señal eléctrica impulsa 
la contracción y es respaldada por las propiedades mecánicas del miocardio 
humano [24]. 
Los andamios conductores podrían regular la expresión de los marcadores 
específicos de cardiomiocitos, incluyendo la tropónina cardiaca T, tropónina 
cardiaca I y conéxina 43, lo que lleva a la funcionalización mejorada de los CM y 
una excelente contracción sincrónica. Los cardiomiocitos sembrados en un 
andamio conductivo, no sólo exhiben un comportamiento contráctil sincrónico sino 
28 
 
que aumentan los niveles de las proteínas relacionadas con la contracción 
cardíaca y el acoplamiento eléctrico. 
Por lo tanto, se afirma que uno de los problemas para la ingeniería del tejido 
cardíaco es, la mejora en la conductividad eléctrica del andamio (velocidad de 
conducción eléctrica adecuada). El control de la conductividad eléctrica en los 
andamios electrohilados ayudará a promover la funcionalización y la maduración 
de los tejidos regenerados. Los materiales que han sido tradicionalmente usados 
para la producción de los andamios electrohilados, no combinan las propiedades 
mecánicas y eléctricas apropiadas. Esta es la razón detrás de la incapacidad de la 
ingeniería tisular para mantenerse y promover el ritmo sincrónico de la contraccióndel miocardio nativo [25]. 
 
4.3 Tejido muscular cardíaco. 
 
El tejido muscular cardíaco es un tipo especial de musculo que forma 
exclusivamente el corazón. El miocardio, junto con el endocardio y el pericardio, 
son los tres tejidos que forman el órgano. Este musculo debe ser capaz de 
contraerse y relajarse de forma ininterrumpida, desde antes del nacimiento de la 
persona y hasta el momento de su muerte. El miocardio se caracteriza por 
transmitir el impulso nervioso; además, el corazón genera una diferencia de 
potencial eléctrico propio, que es el responsable de su contracción [26]. 
El tejido miocárdico muestra una estructura jerárquica con células fibrosas 
alineadas, inmersas en estructuras 3D tipo panal, formados por fibras de colágeno 
perimisial onduladas y diferentes proteínas de la matriz extracelular. Por lo tanto, 
un andamio con estructura fibrosa es crucial para la organización celular, la 
supervivencia y la función de las células cardíacas sembradas. Para respetar la 
organización anisotrópica del tejido cardíaco y promover el desarrollo de un tejido 
cardiaco funcional, la estructura fibrosa necesita alinearse. Varios estudios 
demostraron que la presencia de una superficie alineada, facilita la orientación y la 
organización de los cardiomiocitos. Además, una alta relación superficie-volumen 
29 
 
y porosidad son elementos indispensables para la migración de las células y la 
vascularización [27]. 
 
4.3.1. Células cardiacas. 
Los cardiomiocitos son células que forman el órgano del corazón, que deben 
contraerse al unísono para proporcionar una acción efectiva del bombeo 
sanguíneo que asegure una perfusión adecuada en los diversos órganos y tejidos. 
La función principal del corazón es bombear sangre eficientemente mediante un 
ciclo de contracción-relajación dirigido por los cardiomiocitos que trabajan. La 
regulación de la contractilidad de estas células individuales se logra mediante la 
activación de canales iónicos especializados e intercambiadores que controlan 
con precisión la entrada y salida de Ca2+ en la célula [28]. 
Las características principales de los cardiomiocitos son: 
I. Son las células responsables de generar la fuerza contráctil en el corazón. 
II. Forman el sistema de conducción cardíaca, responsable del control del latido 
rítmico del corazón. 
III. Experimentan un agrandamiento (hipertrofia) en respuesta a la demanda 
crónica de una mayor fuerza contráctil, la incapacidad de satisfacer estas 
necesidades conduce a un gasto cardíaco suficiente para la demanda en 
comparación con el organismo (insuficiencia cardíaca), una de las causas 
comunes de muerte en el mundo occidental. 
Una característica distintiva de los cardiomiocitos adultos es que tienen dos 
núcleos separados [29]. 
4.3.2. Falla cardíaca. 
La inhibición del corazón para administrar suficiente sangre y cumplir con los 
requisitos metabólicos del cuerpo provocará insuficiencia cardíaca. Es una de las 
30 
 
principales causas de muerte en las naciones industrializadas, y es el resultado de 
cualquier enfermedad que dañe al miocardio, lo que da como resultado una menor 
capacidad para bombear sangre. Los daños más comunes son la enfermedad 
arterial coronaria y la hipertensión (presión arterial alta), pero el daño a cualquier 
parte de la intrincada estructura del corazón puede afectar el rendimiento cardíaco 
y provocar insuficiencia cardíaca. Esto incluye a las válvulas cardíacas, el sistema 
de conducción eléctrico del corazón o la presión externa alrededor del corazón, 
debido a la constricción del saco pericárdico en el que se encuentra el corazón. 
 El infarto al miocardio es causado por una reducción significativa del suministro 
de sangre coronaria a un área del corazón durante un período sostenido, 
eventualmente formando tejido cicatricial fibroso no contráctil, con capacidad 
contráctil reducida o ausente en comparación con el resto del corazón sano. En la 
figura 4.2, se muestra un diagrama esquemático, representando el área dañada 
después de un ataque al corazón debido a una arteria coronaria bloqueada. 
 
 
Figura 4.2. Daño causado por infarto al miocardio en un corazón humano. Figura tomada 
de la referencia [30]. 
 
El miocardio es un tejido diferenciado que no se regenera. No puede compensar la 
pérdida celular que ocurre con el infarto al miocardio, lo que finalmente, lleva a 
una remodelación ventricular izquierda incapaz de responder a los estímulos 
eléctricos y a una insuficiencia cardíaca terminal. Por esta razón, el interés en 
desarrollar métodos nuevos para reparar y regenerar el área infartada del 
miocardio [30]. 
31 
 
4.3.3. Acoplamiento excitación-contracción cardiaca. 
El acoplamiento de excitación-contracción cardiaca es el proceso desde la 
excitación eléctrica de los cardiomiocitos, hasta la contracción del corazón (que 
impulsa la salida de la sangre). El segundo mensajero presente en el sistema 
contráctil es el ion Ca2+, que es esencial en la actividad eléctrica cardíaca y es el 
activador directo de los miofilamentos, que causa la contracción. El mal manejo 
del ion Ca2+ por los cardiomiocitos es una causa central de disfunción contráctil y 
arritmias en condiciones fisiopatológicas. 
Durante el potencial de acción cardíaco, el Ca2+ ingresa a la célula a través de los 
canales de Ca2+ activados por la despolarización como corriente de Ca2+ (ICa), lo 
que contribuye a la meseta del potencial de acción, como se muestra en la figura 
4.3. 
La entrada de Ca2+ desencadena la liberación de Ca2+ desde el retículo 
sarcoplásmico (RS). La combinación de Ca2+ que entra y que, posteriormente 
promueve la liberación de Ca2+ del retículo sarcoplásmico, aumenta la 
concentración de Ca2+ intracelular libre ([Ca2+]i), permitiendo que el Ca
2+ se una a 
la proteína del miofilamento (tropónina C), que luego enciende la maquinaria 
contráctil. 
Para que ocurra la relajación, la concentración de Ca2+ intracelular libre ([Ca2+]i), 
debe disminuir, permitiendo que el Ca2+ se disocie de la tropónina C. Esto requiere 
el transporte de Ca2+ fuera del citosol por cuatro vías: (1) RS Ca2+ -ATPasa, (2) 
intercambio sarcolemal de Na+ / Ca2+, (3) Ca2+ -ATPasa sarcolemal y (4) 
uniportador mitocondrial de Ca2+ [31]. 
 
4.3.3.1. Requisitos de Ca2+ para la activación de miofilamentos. 
 
¿Cuánto Ca2+ se requiere para activar los miofilamentos y que se produzca la 
contracción? Por lo general, la respuesta del miofilamento al Ca2+ se muestra 
como una función de [Ca2+]i libre, figura 4.3, y los miofilamentos responden 
32 
 
cooperativamente a [Ca2+]i. En el músculo ventricular, un promedio de la 
concentración de Ca2+ para la media activación es de 600 nmol/L. 
 
La fuerza contráctil del cardiomocito está en función de la concentración de [Ca2+]i, 
sin embargo, no indica cuánto Ca2+ total se requiere para activar los 
miofilamentos. Este problema se complica por el hecho de que hay otros 
receptores de unión de Ca2+ en la célula que, están en competencia dinámica con 
la tropónina C. De hecho, la concentración del ion calcio libre ([Ca2+]i), está 
tamponado, de manera que toma >100 μmol Ca2+/L citósol para elevar [Ca2+]i 
desde un nivel diastólico de 100 nmol/L a un nivel sistólico máximo de 1 μmol/L 
[32]. 
 
 
 
 
Figura 4.3. Modelo de regulación de Ca2+ en cardiomiocitos. La despolarización del 
sarcolema provoca la apertura de los canales de Ca2+, dependientes la diferencia de 
potencial y la entrada de Ca2+ en el medio extracelular. El flujo de Ca2+ activa los canales 
de liberación de Ca2+ en el retículo sarcoplásmico cercano, causando aumentos 
adicionales en Ca2+ y ciclos de liberación de Ca2+. El aumento de Ca2+ interactúa con los 
miofilamentos para mejorar la interacción entre actina y miosina y así aumentar la 
contractilidad. El Ca2+ se reduce mediante la recaptación en la SR a través de la Ca2+ 
ATPasa. El