Caracterización biológica de composites de Titanio-Hidroxiapatita sinterizados a baja temperatura

Abstract

La pérdida de tejido óseo provocada por una lesión grave o una enfermedad es un problema crítico en la clínica ortopédica e implica lareparación ósea yla utilización de sustitutos. Auto, aloinjertos e injertos sintéticos son los principales enfoques para reparar los defectos óseos o reemplazar el hueso perdido. La hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2) (HA) es uno de los materiales más utilizados como implante para los tejidos humanos duros debido a la similitud química y de su estructura cristalográfica con el componente mineral de los huesos y los dientes de mamíferos. Como resultado, la HA además de ser no tóxica es biocompatible, es decir, no es reconocida como material extraño en el cuerpo y exhibe un comportamiento bioactivo. Estas propiedades fisicoquímicas producen un enlace íntimo entre los implantes y el tejido óseo, denominado osteointegración[5]. Sin embargo, las principales limitaciones de utilizar HA como biocerámicas de carga son sus propiedades mecánicas, ya que son frágiles y con una resistencia pobre a la fatiga. Por lo tanto, se utiliza principalmente como relleno y revestimiento en aplicaciones biomédicas, haciendo imposible utilizarla para la reparación de grandes defectos. Por otro lado, el titanio (Ti) es un metal biocompatible y sus propiedades mecánicas son mejores para los implantes que suponen grandes reparaciones óseas, pero su biocompatibilidad no es tan buena como HA. La interfaz entre el titanio y el hueso huésped es una unión sencilla de enclavamiento, que puede conducir a la pérdida y al eventual fracaso del implante [8]. Así, materiales que combinen la bioactividad de HA y las propiedades mecánicas de Ti son considerados dentro de un grupo promisorio para el desarrollo de biomateriales con propiedades mejoradas. Se han probado diferentes métodospara obtener estos materiales compuestos de Ti-HA (composites) donde la superficie de Ti es recubierta con HA . El método más utilizado es la deposición por plasma de HA sobre Ti, sin embargo,diferencias en las propiedades físicas y térmicas de los dos materiales limitan inevitablemente el uso de este tipo de composites [19]. Otro método para obtener composites de TiHA es la pulvimetalurgia. Este método utiliza polvos de Ti y HA para obtener composites que tienen una fase de HA en una matriz de Ti. Estos compuestos podrían interaccionar mejor con el tejido óseo ya que el mismo podría crecer no sólo sobre la superficie sino también en los poros presentes en el implante. La pulvimetalurgia incluye una etapa de sinterizacióna temperaturas que oscilan entre 1000 y1300ºC . Se ha reportado que HA pura es estable en atmósfera de argón a temperaturas de hasta 1200°C . Sin embargo, en el sistema Ti-HA la presencia de Ti acelera la deshidroxilación y la descomposición de HA, para formar fosfato tetracálcico y óxido de calcio, se detectó a una temperatura tan baja como 800°C. Esto impone ciertas limitaciones a las condiciones térmicas para la fabricación de los composites mediante pulvimetalurgia. Así, el desarrollo de nuevos biomateriales requiere una evaluación sistemática y cuantitativa de la biocompatibilidad de sus componentes. El comportamiento de las células en contacto con el biomaterial y en particular a la adhesión celular a su superficie está estrechamente relacionado con la biocompatibilidad. Por lo tanto, en el presente trabajo se obtuvieron composites de Ti-HA sinterizados a 800°C y se evaluaron la citotoxicidad, la adhesión y proliferación celular como correlato de su biocompatibilidad in vitro en líneas celulares epiteliales Vero y células fibroblásticas NIH 3T3,de acuerdo a la norma ISO 10993.