Síntesis de biomateriales híbridos bifuncionales en base a nanopartículas bioactivas con propiedades osteoinductoras y antibacterianas in vitro

Abstract

En las terapias de regeneración de tejido óseo, el autoinjerto es el estándar de oro, pero presenta ciertas limitaciones como su disponibilidad y alta morbilidad del sitio donante. De la misma forma los actuales aloinjertos comerciales son materiales principalmente osteoconductivos, sin tener capacidad osteoinductora. Por otro lado, el vidrio bioactivo (VB) es una biocerámica conocida por ser osteoinductora, sin embargo, es un material frágil mecánicamente cuando se utiliza como bloques sólidos o membranas. Lo anterior ha dado origen a una nueva clase de biomateriales conocidos como híbridos, que son similares al VB, pero con una estructura inorgánica-orgánica que les otorga flexibilidad mecánica. A pesar de que los híbridos resuelven el problema de la fragilidad que presenta el VB, los híbridos reportados hasta ahora no exhiben la capacidad osteoinductora del VB; tampoco presentan propiedades antibacterianas. En este trabajo de tesis, se estudió la síntesis de un material híbrido flexible osteoinductor, utilizando para ello las propiedades de nanopartículas de vidrio bioactivo (nVB). Además, se estudió generar propiedades bifuncionales osteoinductoras-antibacterianas en el material, haciendo uso para ello las propiedades de las nanopartículas de cobre (nCu) combinadas con las de nVB. Metodología: Se realizó la síntesis de nVB y se utilizaron nCu (comerciales), para sintetizar híbridos mediante técnica sol-gel y utilizando tetrahidrofurano (THF) como componente orgánico. La estructura y otras propiedades de los materiales se caracterizó mediante FTIR-ATR, 29Si MAS NMR, SEM-EDX, AFM, DMA, DSC, TGA, DLS y XXIII NTA. Los híbridos se evaluaron respecto a su bioactividad en líquido corporal simulado (SBF), su citocompatibilidad, capacidad osteoinductora, y sus propiedades antibacterianas in vitro. Resultados: Se presentan los primeros materiales híbridos inorgánicos/orgánicos SiO2/PTHF, híbridos nanocompósitos SiO2/PTHF/nVB y SiO2/PTHF/nVB/nCu sintetizados mediante la técnica sol-gel, con propiedades mecánicas de flexibilidad, bioactividad en SBF, citocompatibilidad, propiedades osteoinductoras en hDPSC y propiedades antibacterianas frente a Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Conclusión: Los materiales híbridos nanocompósitos flexibles son bioactivos y presentan propiedades osteoinductivas y antibacterianas in vitro. Este nuevo material híbrido puede satisfacer la necesidad clínica de injertos óseos sintéticos que puedan soportar cargas cíclicas. A pesar de su baja degradabilidad tiene proyecciones en regeneración ósea, con posibilidad de combinarse con otros materiales imprimibles 3D y compuestos bioactivos para obtener propiedades mejoradas.