Procesamiento de andamios 3D de fosfato tricálcico (β- TCP)/ZrO2-biovidrio de fosfato para aplicaciones de regeneración ósea

Abstract

Bone tissue engineering is an excellent alternative to reduce bone disorders and conditions, by bone regeneration from the combination of biomaterials and cell therapy. In the research project, the scaffolds were fabricated with a ratio of 80 wt.% of ?-TCP and 20 wt. % of phosphate-based bioactive glass. In addition, the phosphate-based bioactive glass was reinforced with zirconia in different amounts (0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0 mol%) with the purpose to reduce the dissolution rate and improve the osteoconduction and the osteogenesis of the bone tissue. The fabrication of the scaffolds were carried out by the combined method of powder technology and foaming of polymers, from the powder mixture of ?-TCP-bioglass, foaming and phenolic resin. The amount of ?-TCP-bioglass was set at 55 wt. %, the foaming agent from varied 1, 1.5, 2, 2.5 to 3 wt.%, and the balance was phenolic resin. All the mixture variations were made to determine the optimal amount that ensured an interconnected porosity and pore size suitable to increase the osteoconduction and cell attachment. Tricalcium phosphate scaffolds reinforced with bioglass were characterized morphologically, physically and mechanically. Promising samples for tissue engineering applications showed pore size ranging from 1.41-303 ?m, total porosity of 50-53%, compressive strength values between 0.6 to 1 MPa, Young's modulus from 357-574 MPa, and excellent interconnectivity. AlamarBlue assays showed that the cell proliferation of MC3T3-E1 preosteoblasts scaffolds were sixfold increase in relation to the number of the initial cells.

La ingeniería de tejido óseo es una excelente alternativa para reducir los trastornos y condiciones óseos, mediante la regeneración del hueso a partir de la combinación de biomateriales y terapia celular. En la presente investigación se fabricaron andamios con una relación de 80% en peso de ?-TCP y 20 % en peso de biovidrio base fosfato, donde además se reforzó el biovidrio con diferentes cantidades de zirconia (0, 0.25, 0.5, 0.75 y 1 % mol) con el objetivo de reducir su velocidad de disolución y mejorar la osteoconducción y osteogénesis del tejido óseo. Para la fabricación de los andamios se utilizó el método combinado de tecnología de polvos y espumado de polímeros a partir de una mezcla de ?-TCP-biovidrio, espumante y resina fenólica. La cantidad de ?-TCP-biovidrio se mantuvo fija en 55 % en peso, el espumante se varió desde 1, 1.5, 2, 2.5 hasta 3 % en peso y el resto del balance fue de resina fenólica, hasta encontrar la cantidad óptima que generó la porosidad interconectada y una distribución de tamaño de poro adecuado para que se lleve a cabo la osteoconducción y el anclaje celular. Los andamios de fosfato tricálcico reforzados con biovidrio se caracterizaron física, mecánica y morfológicamente para determinar su uso potencial en la regeneración del hueso tipo trabecular, los resultados obtenidos mostraron tamaños de poro de 1.41 hasta 303 ?m, con una porosidad de 50-53% y resistencia a la compresión de 0.6 a 1 MPa, módulo de Young de 357-574 MPa y excelente interconectividad. Por otro lado, mediante ensayos con cultivos celulares con azul de alamar, se observó la multiplicación celular de preosteoblastos MC3T3-E1 hasta seis veces con relación al número de células sembradas inicialmente.