Desarrollo de nanomateriales híbridos con potencial uso en la reconstrucción de tejido óseo - Bertoli, Emiliano (2024)
En las últimas décadas se produjo un aumento en la demanda de terapias de regeneración o reemplazo óseo, debido principalmente al envejecimiento de la población y a una mayor expectativa de vida. En particular, las cirugías de prótesis son cada vez más comunes. Las mayores problemáticas que enfrentan este tipo de terapias se relacionan a la pobre osteointegración al hueso y a las infecciones bacterianas, lo que desencadena la falla de la prótesis y el aumento del stress del paciente y la exigencia sobre el sistema médico debido a la necesidad de reintervención quirúrgica. Las prótesis poseen una biocompatibilidad adecuada y propiedades químicas estables, pero no aseguran el éxito del tratamiento. Una estrategia para mejorar su performance consiste en modificaciones superficiales para incorporar nuevas propiedades que se adapten al entorno quirúrgico y en vistas del postoperatorio. En particular, los biopolímeros y los biocerámicos son biomateriales que se investigan en la búsqueda de desarrollar recubrimientos para mejorar la tasa de éxito de las cirugías de implantes. La seda de origen natural (SF) es una proteína no-inmunogénica (aprobada por la FDA) que cuenta con propiedades mecánicas y biológicas adecuadas para su utilización en recubrimientos, además de una amplia versatilidad de formatos. El Quitosano es otro polímero ampliamente utilizado para recubrimientos de prótesis, el cual puede incorporarse en capas intercaladas con SF debido a su carga superficial positiva. Por otra parte, se ha demostrado que las nanopartículas de hidroxiapatita (HA), un biocerámico bioactivo, participan en procesos de mejora para la interacción implante-hueso y tienen la capacidad de cargar y liberar moléculas y/o metales intervinientes en los mecanismos de colonización celular del implante y producción de hueso nuevo. En el presente trabajo se llevó adelante la síntesis y caracterización de HAs y se las sometió a distintos procesos de funcionalización en vistas de mejorar su incorporación y dispersabilidad en matrices poliméricas, además de evaluar la incorporación de Mg+2 en su superficie. Luego, utilizando la técnica capa-por-capa o Layer by Layer (LbL) se desarrollaron recubrimientos poliméricos SF-Quitosano con la posibilidad de incorporar agentes antimicrobianos de acción de dos vías (Vancomicina y iones Ag+). Se evaluaron estos sistemas en cuanto a su superficie, propiedades mecánicas, capacidad de liberación de antibiótico, función bactericida, así como su biodegradabilidad y biocompatibilidad. Por último, se incorporaron nanopartículas de HA con y sin iones Mg2+ en los recubrimientos poliméricos para desarrollar recubrimientos híbridos con capacidad bactericida y con potencial de mejorar los procesos de osteogenicidad y osteoinducción para hacer más eficiente la integración ósea de la prótesis. Se pudo comprobar que la funcionalización de superficies de Ti(6Al4V) utilizando un método sencillo y económico como el de LbL permitió el desarrollo de un recubrimiento híbrido con propiedades mecánicas similares al hueso y con resistencia a la degradación prolongada en el tiempo en medios enzimáticos simulados. Además, el sistema presentó biocompatibilidad, actividad antimicrobiana con liberación de antibiótico en rangos terapéuticos para posibles infecciones postquirúrgicas, y potencial de osteointegración.