Diseño de andamios 3D a base de vidrio bioactivo 45s5 recubiertos con nanomateriales a base de hidroxiapatita modificada con iones metálicos, caracterización y evaluación de su biocompatibilidad en diferentes células de mamíferos

Abstract

La hidroxiapatita (HAp) presente en el hueso no es un material homogéneo; Se sabe que las trazas de algunos iones metálicos ayudan durante el proceso de remodelación ósea. Algunos de ellos, como Mg +2 y Zn + 2, también tienen propiedades angiogénicas y osteogénicas. La idea de obtener HAp sintética en tamaño nanométrico se ha investigado exhaustivamente en las últimas décadas intentando imitar la estructura ósea natural. Por otro lado, otro tipo interesante de materiales utilizado en la Ingeniería de Tejidos óseos son los vidrios bioactivos (BG), debido a su alta biocompatibilidad, bioactividad y la capacidad de inducir efectos osteogénicos y angiogénicos. El objetivo de este trabajo fue combinar las propiedades de los andamios de vidrio bioactivo 45S5® (BGS) con nanopartículas de hidroxiapatita modificadas durante su síntesis con magnesio y/o zinc. Los BGS fueron preparados por la técnica de replicación de la espuma. Las nanopartículas se obtuvieron mediante una adaptación del método de deposición química húmeda y la modificación de la superficie BGS se produjo mediante recubrimiento por inmersión. Se realizó una caracterización exhaustiva de las partículas y se usó HAp pura, como control. Las fases cristalinas se determinaron por XRD y HRTEM, la presencia de iones en la superficie se confirmó por EDAX y XPS. La microestructura y la porosidad de BGS fueron observadas por SEM. A través de la digestión ácida, la cantidad de metales presentes se midió mediante MP-AES; Los grupos funcionales fueron analizados por FTIR. La bioactividad de los nuevos materiales se evaluó mediante ensayos de mineralización. La biocompatibilidad se probó en células MG-63 (después de 48 horas y 7 días en contacto) y células ST-2 (14 días) mediante el ensayo WST-8 y BrdU, la morfología de las células y la adhesión de las mismas se observaron mediante SEM. Los resultados obtenidos mostraron que los BGS se recubrieron eficientementecon los nanomateriales. La bioactividad después de la inmersión en SBF pareció ser mayor en muestras recubiertas con HAp y MgZnHAp. Se observó un aumento significativo en la biocompatibilidad de las células MG-63 para BGS recubierto con MgZnHAp. Los resultados obtenidos sugieren que los andamios recubiertos con MgZnHAp podrían ser utilizados como potenciales biomaterial para la reparación de tejido óseo.