Estudio de bioactividad in vitro de espumas de biovidrio 45s5 producidas por tecnología de polvos para aplicaciones en regeneración ósea

Abstract

Bioglass 45S5 is considering as the most biocompatible ceramic material in the bone regeneration field, due to of its bioactivity, osteoconductivity and even osteoinductivity. In the present thesis porous glass-ceramics scaffolds with appropriate mechanical properties were prepared using an alternative powder technology process developed by The National Research Council Canada–Industrial Materials Institute. NRC–IMI’s proprietary process. Combining powder technology and polymer foam technique for application in tissue engineering. It can be used to produce ceramics or metallic scaffolds, combining powder technology and polymer foam technique allows the production of materials having different structures and properties. The produced scaffolds were sintering to different residence times to 975ºC. Foams exhibited open porosity (69-74%) and compressive strength (3.5-3.7 MPa) optimal for bone ingrowth. The mechanical and microstructural properties were characterized by Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), and differential scanning calorimetric (DSC), transmission electron microscopy (TEM) and dilatometry. The bioactivity of the porous bioglass 45S5 scaffolds was investigated using a simulated body fluid (SBF) during 0, 1, 3, 7, 14, 21 y 28 days. In all cases, foams presented formation of hydroxyapatite on their surfaces, where BG1 was the most bioactive system. The bioactivity was characterized by grazing incidence x-ray diffraction (GIXRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscope (MEB). The last part of the present thesis consisting on the biological respond of the 45S5 bioglass scaffolds.

El biovidrio 45S5 es considerado como el material cerámico más biocompatible en el campo de la regeneración de tejido óseo debido a su bioactividad, osteoconductividad y osteoinductividad. En esta tesis se fabricaron espumas con porosidad y resistencia mecánica adecuada para ser utilizadas en ingeniería de tejidos mediante un proceso alterno de tecnología de polvos, desarrollada recientemente por el Industrial Materials Institute-National Research Council Canada. Dicho método puede producir espumas cerámicas o metálicas mediante una mezcla de polvos compuesta por partículas de biovidrio 45S5, un ligante y un agente espumante. Las probetas obtenidas fueron sinterizadas a diferentes tiempos de permanencia a la temperatura de 975ºC. Las espumas presentaron una porosidad en el rango de 69-74 % con resistencias a la compresión en el rango de 3.5 a 3.7 Mpa. La caracterización de las muestras se llevó a cabo mediante difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (MEB), microscopia electrónica de transmisión (MET), calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopia de infrarrojo por transformada de Furier (FT-IR) y dilatometría. La segunda parte de esta investigación estuvo enfocada al estudio de la bioactividad de las espumas obtenidas. El requisito principal para que un material artificial pueda crear un enlace directo con el hueso es la formación de una capa de hidroxiapatita, similar al hueso, en su superficie después de ser implantado en el cuerpo humano.