Estudio de la Citotoxicidad de Cerámicas Biomórficas de SiC Recubiertas con Vidrio Bioactivo

Abstract

La necesidad de desarrollar nuevos implantes basados en materiales bioactivos que sean capaces de soportar grandes cargas mecánicas ha llevado a la producción de sustratos metálicos recubiertos con cerámicas bioactivas. Recientemente se ha propuesto un dispositivo alternativo que consiste en un sustrato de carburo de silicio (SiC) biomórfico recubierto con vidrio bioactivo, mediante la técnica de Depósito por Láser Pulsado (PLD), y que dispone de la resistencia mecánica adecuada, además de gran ligereza y una porosidad intrínseca muy favorable de cara a la implantación. En este trabajo se presenta un estudio interdisciplinar de este nuevo material centrado en la morfología y porosidad de sustratos de SiC provenientes de diferentes maderas, la bioactividad de los recubrimientos producidos por PLD y en la evaluación in vitro con células de osteosarcoma MG-63 con la que se ha determinado la citotoxicidad de estos materiales y se ha estudiado la influencia de los mismos en la adhesión y la proliferación celular. Palabras clave: Carburo de silicio biomórfico, Depósito por Láser Pulsado, bioactividad, test de proliferación celular, vidrio biaoctivo. Cytotoxicity study of biomorphic SiC ceramics coated with bioactive glass.In the past years there was a need to develop new tough bioactive materials capable to resist high loads when implanted in the body, that led to the production of bioactive coatings on metallic substrates. A new approach, which consists of biomorphic silicon carbide (SiC) coated with bioactive glass by Pulsed Laser Deposition (PLD), was recently presented. This new material joins the high mechanical strength, lightness and porosity of biomorphic SiC and the bioactive properties of PLD glass films. In this work, a multiple evaluation of this new material is presented starting from the biomorphic SiC morphology and porosity, following with the bioactivity in simulated body fluid of the coatings, and ending with a deep in vitro study with MG-63 cells. The citotoxicity of the SiC coated and uncoated and the cell proliferation and attachment were studied. Keywords: Biomorphic silicon carbide, Pulsed Laser Deposition, bioactivity, cell proliferation test, bioactive glass INTRODUCCIÓNDesde hace varias décadas se vienen utilizando materiales cerámicos para reparar o reconstruir partes del cuerpo dañadas, enfermas o desgastadas (1). Estos materiales se conocen con el nombre de biocerámicas y se clasifican, en función de su respuesta biológica, en inertes, bioactivas o reabsorbibles (1,2). Las cerámicas bioactivas han despertado un gran interés ya que dan lugar a un enlace interfacial muy fuerte entre el implante y el tejido vivo originando una mejor fijación del mismo en comparación con los materiales inertes. Sin embargo, el principal problema de las cerámicas bioactivas reside en su debilidad mecánica, que limita su uso a aplicaciones con bajas necesidades de carga. Ello ha llevado al desarrollo de dispositivos formados por un sustrato de resistencia adecuada recubierto con una cerámica bioactiva que posibi...

Substituted Hydroxyapatite, Glass, and Glass-Ceramic Thin Films Deposited by Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) for Biomedical Applications: A Systematic Review

“…The obtained biomorphic SiC is characterized by porosity and mechanical features similar to that of bone tissue. They tested different types of wood and BG with different compositions [159][160][161], obtaining promising results for the application of these systems in hard-tissue related implants. Another revolutionary route for improving implants osteointegration is the production of bioresorbable implants, generally made in Mg and its alloys, which are supposed to be completely degraded after the bone healing [162].…”

Osteoblast-like cell response to macro- and micro-patterned carbon scaffolds obtained from the sea rush Juncus maritimus

“…In the first phase, the evaporation of absorbed water occurs at 150 • C. In the second phase, this water loss leads to the breaking of the structure of cellulose between 150 and 240 • C. The third phase is the decomposition of organic polymers, mainly hemicellulose, due to the breaking of C-C and C-O bonds between 240 and 400 • C, resulting in the release of carbon monoxide, carbon dioxide and water. Finally, the decomposition of cellulose and lignin begins at 290 • C at a high rate until 400 • C and more slowly up to the final 500 • C. Therefore, the restructuring of the carbon atoms, the release of residual hydrogen and elimination of defects cause an increase in the degree of crystallinity begins at temperatures higher than 400 • C (Borrajo 2006, Byrne and Nagle 1997, Tang and Bacon 1964. Moreover, Pappacena et al (2009) have demonstrated, after subjecting wood to a 1 hpyrolysis process at temperatures between 400 and 2500 • C, that the obtained carbon is always turbostratic and not graphite.…”