Preparación y evaluación in vitro de materiales para regeneración ósea basados en poliuretano biodegradable y nanopartículas biocerámicas

Abstract

Los bionanocompósitos son materiales compuestos por cerámicas bioactivas, en forma de nanopartículas y polímeros biodegradables, sintéticos o naturales, que combinan la bioactividad de las nanopartículas con las propiedades de soporte del polímero poroso (andamio), guiando la proliferación celular y el crecimiento del nuevo tejido. El poliuretano (PU) es un polímero sintético que cumple las propiedades de un andamio poroso. En este trabajo se presenta la síntesis de un PU biocompatible, más la preparación de bionanocompósitos a de PU cargadas con nanopartículas de hidorxiapatita (HA), vidrio bioactivo (BG) y vidrio bioactivo mesoporoso (MBG). Evaluando sus propiedades estructurales y bioactivas in vitro, para su potencial aplicación en ingeniería en tejido ósea. Objetivos: Sintetizar y evaluar propiedades bioactivas in vitro de bionanocompósitos a base de nanopartículas cerámicas bioactivas y poliuretano biodegrable. Materiales y Métodos: Se sintetizaron bioceramicas de HA y BG (nHA, MBG, nBG y nMBG) utilizando la técnica Sol-Gel. Los bionanocompósitos se prepararon a base de PU con un contenido de 2,5% y 5% de biocerámicas. Los materiales sintetizados se caracterizaron con difracción de rayos-X (DRX), espectroscopia infrarrojo (FTIR-ATR), pruebas mecánicas de compresión y microscopia electrónica de barrido equipada con microanálisis elemental de energía dispersiva de rayos X (SEM-EDX). La bioactividad de los bionanocompósitos se evaluó por la capacidad de inducir apatita tipo ósea en suero fisiológico simulado (SBF). La formación de apatita fue analizada con DRX, FTIR-ATR y SEM-EDX. Se realizó un ensayo preliminar de proliferación celular mediante el ensayo colorimétrico MTS utilizando células madres provenientes de la pulpa dental (DPSCs). Resultados y discusión: Los bionanocompósitos de PU presentaron un patrón poroso interconectados, con diferentes formas y tamaños (40-300 μm), apropiado para conducir la formación de nuevo tejido. Los bionanocompósitos con nBG presentaron mejor modulo elástico de compresión que PU. Los ensayos en SBF demostraron que bionanocompósitos nBG y nMBG tienen mejores propiedades

bioactivas con respecto al andamio de PU y que los bionanocompósitos de MBG y nHA. Adicionalmente, los bionanocompósitos de nBG(5%)/PU y nMBG (5%)/PU no afectaron la viabilidad de células madres de pulpa dental humana. Conclusión: La incorporación de nanopartículas biocerámicas en andamios de poliuretano, permite obtener bionanocompósitos con mejoradas propiedades para inducir la formación de apatita tipo ósea in vitro. Los resultados de este estudio podrían tener consecuencias en el futuro diseño de biomateriales más eficientes, particularmente orientados a acelerar el proceso de regeneración ósea en terapias de ingeniería de tejidos.