Síntesis e inmovilización de nanopartículas de plata sobre substratos de titanio poroso con potencial uso en materiales implantables

Abstract

RESUMEN: Los biomateriales implantados como el titanio (Ti) c.p desempeñan un papel clave en el éxito actual de los procedimientos ortopédicos. La modificación superficial a micro y nano escala revela tener un efecto beneficioso en su biocompatibilidad ya que permite el crecimiento del hueso hacia el interior del implante manteniendo los requisitos mecánicos de los tejidos óseos corticales. No obstante, las metodologías requeridas para la texturización aún no se encuentran comercialmente disponibles, dado sus altos costos y/o su falta de validación clínica. En general, los implantes de Ti son biocompatibles y permiten el crecimiento óseo de manera ordenada, pero, en los cinco años posteriores a la implantación, 5-10% fracasan a raíz de una osteointegración deficiente. En particular, los fallos biomecánicos pueden favorecer infecciones bacterianas. Por todo lo anterior, existe una creciente necesidad de mejorar la biocompatibilidad para evitar segundas cirugías y asegurar tiempos de recuperación más cortos. En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de plata (NpsAg) para su posterior inmovilización sobre substratos de titanio poroso (i.e. 100-500 µm), los cuales podrían tener un uso potencial como materiales implantables. Se ha observado que las NpsAg tienen propiedades antibacterianas y podría evitar la colonización durante los siguientes 30 días al implante, tiempo ideal para prevenir la infección en las etapas tempranas e intermedias. Las NpsAg se sintetizaron por reducción química húmeda con NaBH4, a partir de AgNO3 y se caracterizaron por espectroscopia de absorción UV-vis, dispersión de luz dinámica (DLS) y dispersión de luz electroforética (ELS). Se obtuvo una suspensión coloidal de NpsAg (i.e. 30-119,5 nm), por metodologías “in situ” y “sumergido” respectivamente, medianamente polidispersas (PDI 0,332-0,407). La inmovilización en los substratos de Ti poroso se realizó por silanización con APTES (i.e. C9H23NO3Si), previa hidroxilación con hidróxido de sodio o solución piraña (i.e. NaOH y H2O2 / H2SO4). El Ti así funcionalizado se caracterizó por microscopía electrónica de barrido (SEM) acoplado a espectroscopía de dispersión de energía (EDX). Se evidenciaron cambios anisotrópicos en la topografía de los substratos de titanio tratados con NaOH y superficies suaves con grandes regiones cóncavas y convexas en los substratos tratados con solución piraña, características que han sido asociadas al favorecimiento de la osteointegración. Los substratos funcionalizados con NpsAg mostraron actividad anti-bacteriana en cultivos de Staphylococcus aureus, donde se observaron halos de inhibición evidentes. En conclusión, se obtuvo un sistema nanoparticulado que pudo ser inmovilizado en substratos de titanio poroso, el cual mostró una actividad antibacteriana que sugiere un gran potencial como posible material biocompatible en injertos con fines ortopédicos.