Preparación de recubrimientos nano estructurados para la oseointegración de superficies de titanio

Abstract

Introducción.

El éxito de los implantes depende del grado de oseointegración en la interfase metal tejido óseo. La nanotopografía (rugosidad y porosidad) y la composición química de la superficie del implante, son algunos de los factores que determinan el proceso de oseointegración. Estas propiedades pueden ser controladas mediante técnicas que ofrece la nanotecnología.

En este trabajo se sintetizan recubrimientos de sílice con una estructura nanoporosa ordenada sobre titanio con el objetivo de obtener propiedades de oseointegración más favorables.

Material y método.

Los recubrimientos fueron sintetizados mediante técnica sol-gel/EISA, utilizando dos surfactantes (P123, PEG) como agente modeladores de poros. Se prepararon adicionalmente recubrimientos dopados con iones calcio y fosfato; además de una película de sílice no porosa utilizada como control. Las películas fueron caracterizadas a través de difracción de rayos-X (DRX), microscopías SEM y TEM y sortometría de N2. Se realizaron pruebas de mineralización en fluido fisiológico simulado (SBF) y adsorción de proteínas extracelulares. Sobre cada superficie se evaluó la viabilidad, proliferación y adhesión celular, utilizando células tipo osteoblastos (Saos-2), así como la diferenciación osteogénica con células madres mesenquimales de médula ósea (hBMSCs).

Resultados.

El método EISA permitió sintetizar recubrimientos de sílice sobre las superficies de titanio, con una estructura nanoporosa altamente ordenada. Se determinó que esta estructura corresponde a un arreglo de nanoporos hexagonales con un diámetro de poro de 4 nm y con una alta área superficial de 400 m2/g.

Los resultados mostraron que las superficies nanoporosas favorecen la formación de hidroxiapatita y la adsorción de proteínas extracelulares, en comparación a la superficie de titanio sin modificar.

Las superficies nanoestructuradas favorecieron también notablemente la proliferación y adhesión de células Saos2, lo cual se atribuye a la mayor adsorción de proteínas extracelulares que produce la alta área superficial del recubrimiento. Estas superficies nanoporosas también promueven la diferenciación osteogénica de las células hBMSCs, provocando la formación espontánea de nódulos de mineralización en condiciones basales, particularmente el recubrimiento dopado con calcio y fosfato (CaP). Este estímulo osteogénico se puede atribuir a señales mecánicas determinadas por la nanotopografía y a la composición química del recubrimiento CaP.

Conclusión.

Los recubrimientos nanoporosos preparados mediante la técnica sol-gel/EISA incrementan la formación de hidroxiapatita y la adhesión de osteoblastos, así mismo, producen la diferenciación osteogénica de las células madres. Las propiedades bioactivas exhibidas por los recubrimientos de sílice nanoporosa podrían contribuir a mejorar la oseointegración de los implantes de titanio.