Síntesis y caracterización de nanozeolitas silicoaluminofostatos modificadas con calcio y litio y evaluación de sus propiedades osteoinductoras

Abstract

La reparación de defectos óseos en el complejo maxilofacial es uno de los principales desafíos del quehacer odontológico. Para reparar estos defectos se utilizan autoinjertos, aloinjertos y xenoinjertos que poseen desventajas y limitaciones que, en algunos casos, impiden obtener resultados clínicos óptimos. En este contexto, la ingeniería de tejidos y la nanotecnología juegan un rol importante mediante la obtención de nuevos materiales sintéticos con propiedades avanzadas para la regeneración de tejido óseo. Las zeolitas son materiales nanoporosos que presentan varias propiedades ventajosas para su uso en biomedicina; sin embargo, su uso en regeneración ósea ha sido menos explorado. Los estudios reportados hasta ahora muestran que las zeolitas poseen propiedades osteoestimuladoras relativamente bajas. Sin embargo, debido al avance de la ciencia de nanomateriales existe la posibilidad de sintetizar zeolitas y modificar su estructura para desarrollar en ellas propiedades bioactivas para estimular los procesos involucrados en la regeneración de tejido óseo. Objetivo: Evaluar las propiedades osteoinductoras de nanozeolitas silicoaluminofosfato sintetizadas con nanotopografía SAPO-5 y SAPO-34 modificadas con calcio o litio y con morfología nanolaminar. Materiales y métodos: Para la síntesis de las nanozeolitas sílicoaluminofosfato (SAPO) se utilizó un método hidrotermal, posteriormente las nanopartículas se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis elemental cuantitativo y cualitativo (EDX), espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) y difracción de rayos X (XRD). La capacidad de las nanozeolitas para formar apatita se evaluó mediante el ensayo en fluido fisiológico simulado (SBF). La capacidad de adsorción de proteínas de las zeolitas se determinó mediante el método colorimétrico BCA. Además, se evaluó las propiedades de liberación de iones de calcio y litio de las zeolitas, así como su biodegradabilidad a pH fisiológico. La citocompatibilidad se estudió mediante el ensayo de viabilidad MTS con células preosteoblásticas MC3T3, mientras que la adhesión celular mediante microscopía de fluorescencia y SEM. La capacidad para estimular la diferenciación osteogénica se evaluó midiendo la actividad de fosfatasa alcalina. Resultados: Las partículas SAPO sintetizadas incorporaron cationes intra y extrared de litio y calcio en su estructura, presentaron dimensiones nanométricas (93,6 nm) y morfología laminar. Todas las zeolitas SAPO presentaron capacidad de inducir la formación de apatita en SBF, adsorber proteínas y liberar iones calcio y litio. Los ensayos in vitro mostraron que las zeolitas SAPO son citocompatibles y osteoinductoras. Conclusiones: Las nanozeolitas SAPO son citocompatibles y osteoinductoras, en especial aquellas modificadas con cationes extrared. Las propiedades osteoinductoras de las nanopartículas de zeolita SAPO resultan de interés para estudios en el desarrollo de biomateriales óseos más avanzados que conduzcan a tratamientos de reconstrucción ósea maxilofacial más eficientes.