Efecto de la fracción vítrea sobre viabilidad y proliferación celular de la aleación ZrCoAlAg

Abstract

Using a chill block melt spinner (CBMS), three Zr58Co21Al9Ag12 glassy alloy ribbons were obtained, with crystalline phase fractions for the three conditions close to 20 %. The X-ray diffraction (XRD, Bruker D8) patterns of the ribbons show that they are mainly in vitreous state. From the characterization by TEM (Phillips Tecnai F20), the presence of Zr and Al oxides was identified. The chemical homogeneity of the ribbon surfaces was examined by scanning electron microscopy (SEM, JEOL JSM-7600F). Thermal analysis was performed using differential scanning calorimetry (DSC, TA Instruments SDT Q600). The nanoindentation test was using a Berkovich nanoindenter (BE0102 Nanovea Indenter). The alloy ribbons bioactivity was performed by simulated body fluid (SBF) immersion tests. The phases after the immersion were characterized by XRD, identifying the presence of Ca and P. The released metal ions concentration was measured by plasma atomic emission spectrometer (Agilent Technologies 4100 MP-AES); all elements found do not exceed critical levels for human cells. A cell adhesion test was performed using mesenchymal stem cells from human dental pulp. Furthermore, cell viability and proliferation were evaluated with a CCK-8 assay using human lymphocytes (Jurkat, clone E61 ATCC TIB152). From the SBF immersion test, it was found that the bioinert nature of the surface of the ribbons prevails despite having a fraction of crystalline phases. This research aims to determine if the Zr58Co21Al9Ag12 alloy is biocompatible to propose it for biomedical applications.

Utilizando el proceso de colada en bloque enfriante giratorio (CBMS), se obtuvieron tres tipos de cintas vítreas de la aleación Zr58Co21Al9Ag12, con fracciones de fases cristalinas cercanas a 20 % para las tres condiciones. Los patrones de difracción de rayos X (XRD, Bruker D8) de las cintas muestran que están principalmente en estado vítreo. Mediante la caracterización por MET (Phillips Tecnai F20), se identificó la presencia de óxidos de Zr y Al. La homogeneidad de la superficie de las cintas fue examinada en un microscopio electrónico de barrido (SEM, JEOL JSM-7600F). El análisis térmico se realizó mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC, TA Instruments SDT Q600). Se realizó una prueba de nanoindentación utilizando un nanoindentador Berkovich (BE0102 Nanovea Indenter). Se evaluó la bioactividad de las cintas mediante una prueba de inmersión en fluido corporal simulado (SBF). Las fases después de la inmersión se caracterizaron por XRD, identificando la presencia de Ca y P. La concentración de iones metálicos liberados se midió utilizando un espectrómetro de emisión atómica por plasma (Agilent Technologies 4100 MP-AES); todos los elementos encontrados no exceden niveles críticos para células humanas. Se realizó una prueba de adherencia celular utilizando células madre mesenquimales de pulpa dental humana. Además, se evaluó viabilidad y proliferación celular con un ensayo CCK-8 utilizando linfocitos humanos (Jurkat, clone E61 ATCC TIB152). Por medio de la prueba de inmersión en SBF, se encontró que la naturaleza bioinerte de la superficie de las cintas prevalece a pesar de contener una fracción de fase cristalina. El objetivo de este trabajo de investigación es determinar si la aleación Zr58Co21Al9Ag12 es biocompatible para llegar a proponerla en aplicaciones biomédicas.