El éxito de los implantes depende del grado de oseointegración en la interfase metal-tejido óseo. La nanotopografía (rugosidad y porosidad) y la composición química de la superficie del implante son algunos de los factores que determinan el proceso de oseointegración. Estas propiedades pueden ser controladas mediante técnicas que ofrece la nanotecnología.
Objetivos: Sintetizar y caracterizar recubrimientos de sílice nanoporosa ordenada sobre superficies de titanio; y evaluar sus propiedades bioctivas.
Método: Los recubrimientos fueron sintetizados mediante técnica sol/gel (Evaporation Induced Self-Assembly, EISA) desarrollada por Brinker et. al., utilizando varios surfactantes (P123, PEG, DEC, TMB) como agente modeladores de poros. También se prepararon recubrimientos dopados con iones calcio y fosfato. Las películas fueron caracterizadas a través de difracción de rayos X (DRX), microscopías SEM y TEM y sortometría de N2. La capacidad de los recubrimientos para inducir la formación de hidroxiapatita en la superficie de titanio se evaluó en fluido fisiológico simulado (SBF) por 7 días.
Resultados: El método EISA permitió sintetizar recubrimientos de sílice sobre las superficies de titanio, con una estructura nanoporosa altamente ordenada. Estos resultados fueron comprobados mediante análisis DRX y TEM. Se determinó que la estructura correspondía a un arreglo de nanoporos hexagonales. Los surfactantes permitieron obtener nanoporos con diferente diámetro: 3.7 nm (P123), 4.7 (CaP-P123), 2.3 nm (PEG). Los ensayos de SBF con las superficies de titanio mostraron que la presencia de las películas nanoporosas favorece la formación de hidroxiapatita en relación a la superficie de titanio no tratada. La incorporación de iones calcio y fosfato en la estructura de las películas indujeron mayor mineralización de hidroxiapatita; demostrando mayor bioactividad. Conclusión: Los recubrimientos nanoporosos preparados mediante técnicas de nanotecnología permiten mejorar la capacidad las superficies de titanio para inducir la formación de hidroxiapatita, favoreciendo así sus propiedades de oseointegración. Agradecimientos: Projecto FONDECYT 11100495. _______________________________________________________
Preparation of nanoestructured coatings for titanium osseointegration.
The success of implants depends on the degree of osseointegration in the metal-bone interphase. The nanotopography (roughness and porosity) and chemical composition of the implant are some of the factors that determine the osseointegration process. These properties can be controlled through techniques that the nanotechnology offers.
Objetives: Synthesize and characterize coatings of ordered nanoporous silica on titanium surfaces, and evaluate their bioactives properties.
Methods: The coatings were synthesized by using Evaporation Induced Self-Assembly (EISA) sol-gel technique developed by Brinker et. al., using several surfactants (P123, PEG, DEC, TMB) as pore templates. Coatings containing calcium and phosphate ions were also prepared. The films were characterized by XRD analysis, SEM and TEM microscopies, and N2 sorptometry. The capability of the coatings to induce the formation of hydroxyapatite on the titanium surface was assessed in simulated body fluid (SBF) for 7 days.
Results: EISA method allowed to synthesize silica coatings on the titanium surfaces, with highly ordered nanoporous structure. These results were verified by XRD analysis and TEM. It was determined that the structure corresponded to a hexagonal nanoporous arrangement. The surfactants allowed to obtain nanoporous with different diameter: 3.7 nm (P123), 4.7 (CaP-P123), 2.3 nm (PEG). SBF assay with the titanium surfaces showed that the presence of the nanoporous films favors the formation of hydroxyapatite in relation to the untreated titanium surface. The incorporation of calcium and phosphate ions into the film structures induced a higher apatite mineralization, demonstrating a higher bioactivity.
Conclusion: Nanoporous coatings prepared using nanotechnology techniques allow to improve the capability of the titanium surfaces to induce the formation of hydroxyapatite, thus favoring their osseointegration properties.
Acknowledments: FONDECYT Project 11100495.