Síntesis de nanopartículas de vidrio bioactivo dopadas con litio y evaluación de su capacidad de diferenciación osteogénica de células madre

Abstract

Introducción: La reparación de defectos óseos en el complejo maxilofacial es uno de los principales desafíos del quehacer odontológico. La altura del reborde alveolar puede verse afectada por traumatismos, enfermedad periodontal, exodoncias, implantes, entre otros. Para reparar estos defectos se utilizan autoinjertos, aloinjertos y xenoinjertos que poseen desventajas y limitaciones que impiden obtener resultados clínicos óptimos. Bajo este escenario, la ingeniería de tejidos y la nanotecnología juegan un rol importante mediante la obtención de materiales aloplásticos con propiedades osteogenerativas, osteoinductivas y osteoconductivas. Entre ellos, las nanopartículas biocerámicas como las de vidrio bioactivo (nBG) han demostrado ser osteogénicas. Durante los últimos años se han venido estudiando elementos que potencien las propiedades osteogénicas del vidrio bioactivo, incorporando estroncio, cobre, magnesio y litio. Este último, ha evidenciado poseer capacidad osteogénica, condrogénica y odontogénica; sin embargo, su incorporación a nBG había sido escasamente estudiada, así como la citocompatibilidad y potencial de la nanopartícula dopada con litio (nBG-Li) para estimular la diferenciación osteogénica de células madre. Hipótesis: Nanopartículas de vidrio bioactivo dopadas con ciertos contenidos de litio son citocompatibles, y tienen capacidad de diferenciación osteogénica de células madre mayor que su contraparte sin litio. Objetivos: Sintetizar nanopartículas de vidrio bioactivo dopado con litio, evaluar su citocompatibilidad y su capacidad de potenciar la diferenciación osteogénica en células madre. Materiales y métodos: Para la síntesis de nanopartículas se utilizó la técnica solgel, y se estudiaron los siguientes contenidos de litio: nBG-Li 10%, nBG-Li 20% y nBG-Li 40%mol. Adicionalmente se realizaron experimentos combinando nBG con iones Li+ solubles en el medio en concentraciones 10 y 15 mM. 2 Las partículas fueron caracterizadas a través de microscopía electrónica de transmisión (TEM). Las muestras obtenidas se prensaron formando pastillas que fueron sometidas a ensayo de bioactividad en fluido fisiológico simulado (SBF). Para los ensayos de MTS y ALP, que evalúan la citocompatibilidad y diferenciación osteogénica, respectivamente, se utilizaron medios acondicionados con las partículas mencionadas anteriormente durante 5 días a 37°C, y células madre provenientes de pulpa de terceros molares. Para la determinación de la liberación de litio en las nanopartículas dopadas se utilizó un fotómetro de llama. Resultados: Las partículas nBG y nBG-Li sintetizadas presentaron tamaños nanométricos (50-60 nm). Todas las nanopartículas presentaron capacidad de inducir la formación de apatita en SBF. Los ensayos in vitro mostraron viabilidad de las células estudiadas (MTS) y diferenciación osteogénica de las mismas mediante el ensayo de actividad de la enzima fosfatasa alcalina (ALP). La presencia de litio en el proceso de síntesis permitió obtener nanopartículas más amorfas y, por lo tanto, más bioactivas, no obstante, no fue posible corroborar la correcta incorporación de litio en la estructura de las mismas, ya que solo una de ellas liberó cantidades de litio mesurables en el medio de cultivo. Se demostró que in vitro el litio mejora la expresión de ALP en combinación con nBG, no en la misma partícula, alcanzando niveles de absorbancia mayores al nBG por sí solo. Conclusiones: • Se requieren estudios adicionales para obtener nBG con mayor contenido y niveles de liberación de litio. La síntesis de nBG en presencia de iones litio produce la formación de un vidrio más amorfo y, por lo tanto, más soluble que promueve una mayor formación de hidroxiapatita in vitro en contacto con SBF. Ciertas combinaciones de nBG con Li+ disuelto en el medio, favorecen la diferenciación osteogénica celular respecto al nBG puro. Esto confirma que el litio puede ser utilizado como un elemento para mejorar la capacidad osteogénica de biomateriales utilizados en reconstrucción de tejido óseo.