Protección y bioactividad de recubrimientos híbridos sol gel funcionalizados con vidrio con Sr sobre acero inoxidable de uso en implantología

Abstract

Un número creciente de investigaciones en el campo de la ingeniería del tejido óseo ha demostrado que los vidrios bioactivos de silicio o Bioglass® (BG) resultan exitosos en aplicaciones clínicas por proveer tanto una interface implante-tejido estable, como por presentar un comportamiento mecánico adecuado. La composición química del BG se puede variar para ajustar su velocidad de disolución en el medio ambiente biológico. En el presente proyecto se opta por la sustitución parcial de calcio por estroncio (Sr), la cual genera una liberación local controlada de iones Sr+2 al medio. Este elemento presenta la particularidad de reducir la resorción ósea (o proceso por el cual los osteoclastos eliminan tejido óseo liberando minerales a la sangre) y estimular la formación ósea (o actividad osteoblástica). El acero inoxidable se utiliza ampliamente en cirugía ortopédica a pesar de que este material se corroe localizadamente en fluidos fisiológicos si la exposición a los mismos es prolongada. La protección del acero inoxidable AISI 316L utilizado como implante permanente en este proyecto, se obtiene aplicando como recubrimiento un híbrido orgánico-inorgánico producido por el método sol-gel. De esta forma se logra modificar la superficie del metal, donde el recubrimiento actúa como una barrera para la migración de iones. Este trabajo presenta recubrimientos sol-gel realizados por el método de dip coating o inmersión-extracción. El mismo contiene tetraetoxisilano (TEOS), metiltrietoxisilano (MTES) y 10% en moles de nanopartículas de sílice como precursores, en algunos casos funcionalizados ya sea con partículas BG o BGSr (BG modificado con un 2% en moles de Sr) y es aplicado en dos etapas sobre acero inoxidable de calidad quirúrgica. El espesor obtenido luego de aplicado el recubrimiento se mide por perfilometría mecánica. Los recubrimientos se analizan en base a la integridad y homogeneidad de las superficies de las muestras en condiciones iniciales y luego de treinta días de inmersión en solución fisiológica simulada (SBF, Simulated Body Fluid) mediante métodos de espectroscopía, difracción, microscopía y electroquímicos. La presencia de apatita como evidencia de bioactividad de compuestos relacionados, se confirma por Raman, con la detección de picos característicos de los grupos fosfato de estas sustancias a 960 y 1050-70 cm-1. La espectroscopía de impedancia electroquímica y curvas potenciodinámicas se utilizan con el fin de evaluar el carácter protector de los recubrimientos durante el tiempode inmersión en SBF. El recubrimiento demuestra en todos los casos una excelente protección del metal base o sustrato, incluso después de 30 días de inmersión, evidenciándose además procesos de disolución y re-precipitación de partículas de BG y BGSr.