Titania nanotubes with adjustable dimensions for drug reservoir sites and enhanced cell adhesion

Çalışkan, Nazlı; Bayram, Cem; Erdal, Ebru; Karahaliloğlu, Zeynep; Denkbaş, Emir Baki

doi:10.1016/j.msec.2013.10.033

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“…6) (Bjursten et al, 2010). Este tipo de geometrías pueden incorporar en su interior agentes bioactivos (antibióticos, bactericidas, Ca-P), que se liberan gradualmente en las cercanías del implante, mejorando la osteointegración a corto y largo plazo (Choe et al, 2010;Çalişkan et al, 2014;Xie et al, 2014). La liberación prolongada de medicamentos desde el implante permite atacar al foco de la infección, reduciendo la cantidad de medicamentos suministrados al paciente y minimizando la posibilidad de la toxicidad sistemá-tica de los medicamentos.…”

Section: Evolución De Los Biomaterialesunclassified

“…Sin embargo, algunos de estos métodos son complejos o requieren un elevado tiempo, por lo que se han descartado para su aplicación en el campo de la biomedicina. La oxidación electroquímica, entre estas técnicas, está centrando el interés de los investigadores, dado que permite obtener una capa superficial de óxido de titanio con estructura nanotubular, de forma rápida y con reducido coste (Bauer et al, 2011;Berger et al, 2011;Ferreira et al, 2013;Minagar et al, 2013;Çalişkan et al, 2014). A continuación se exponen, de forma resumida, algunas de las técnicas empleadas para modificar la superficie de las aleaciones de titanio empleadas como implantes.…”

Section: Tratamientos Superficialesunclassified

“…Las dimensiones, morfología y estructura de los nanotubos de óxido de titanio pueden ser controladas durante su proceso de fabricación (Choe et al, 2010;Kim et al, 2011;Çalişkan et al, 2014;Jeong et al, 2014a). Estas características dependen de los parámetros electroquímicos (rampa y potencial de anodización), de la naturaleza del electrolito (composición, concentración, pH y temperatura de la solución) y de las característi-cas del sustrato (composición química, estructura) (Bauer et al, 2011;Kim et al, 2013).…”

Section: Oxidación Electroquímica En Electrolitos Que Presentan Ionesunclassified

“…El diáme-tro de los nanotubos aumenta al incrementar el voltaje. (Choe et al, 2010, Tan et al, 2012Hao et al, 2013;Çalişkan et al, 2014). La Fig.…”

Section: Oxidación Electroquímica En Electrolitos Que Presentan Ionesunclassified

“…Brammer et al (2009) demostraron que mediante el control de la nanotopografía de las capas de óxido de titanio, obtenidas con diámetros con valores próximos a 100 nm, induce a la adhesión de células con formas elongadas (ratio 11:1), que incrementan la habilidad para la formación del hueso. Además, este tipo de geometrías pueden incorporar en su interior agentes bioactivos (antibióticos, bactericidas, Ca-P), que se liberan gradualmente en las cercanías del implante, mejorando la osteointegración a corto y largo plazo (Yao y Webster, 2009;Çalişkan et al, 2014;Xie et al, 2014). En la En la Fig.…”

Section: Oxidación Electroquímica En Electrolitos Que Presentan Ionesunclassified

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Desarrollo de las aleaciones de titanio y tratamientos superficiales para incrementar la vida útil de los implantes

et al. 2016

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RESUMEN:El envejecimiento de la población junto con el incremento de la esperanza de vida, obligan al desarrollo de prótesis que presenten un periodo de vida útil cada vez mayor. El éxito clínico de los implantes está basado en la consecución de la osteointegración. Por lo tanto, las prótesis metálicas necesitan disponer de una compatibilidad mecánica con el hueso que sustituyen, que se consigue mediante una combinación de bajo módulo elástico, alta resistencia a la rotura y a fatiga. La mejora, a corto y largo plazo, de la osteointegración es función de múltiples factores, de entre los cuales son de gran importancia su diseño macroscópico y dimensional, el material y la topografía superficial del implante. Este artículo se centra en resumir las ventajas que presentan el titanio y sus aleaciones para ser empleadas como biomateriales, y la evolución que han sufrido estas, en las últimas décadas, para mejorar su biocompatibilidad. En consecuencia, se ha recapitulado la evolución que han sufrido los implantes, resumiéndose a través de tres generaciones. En los últimos años se ha incrementado el interés en los tratamientos superficiales de las prótesis metálicas, con el objetivo de alcanzar una integración del tejido óseo duradera y en el menor tiempo posible. En este artículo se exponen varios tratamientos superficiales utilizados actualmente para modificar la rugosidad o para obtener recubrimientos superficiales; cabe destacar la oxidación electroquímica con tratamiento térmico, para modificar la estructura cristalina de los óxidos de titanio. Tras la revisión bibliográfica llevada a cabo para la redacción de este artículo, las aleaciones β de titanio, con una superficie de nanotubos obtenida mediante oxidación electroquímica y una etapa posterior de tratamiento térmico para obtener una estructura cristalina, son la opción de futuro para mejorar la biocompatibilidad a largo plazo de las prótesis de titanio. ABSTRACT: Development of titanium alloys and surface treatments to increase the implants lifetime. The population aging together with increase of life expectancy forces the development of new prosthesis which may present a higher useful life. The clinical success of implants is based on the osseointegration achievement. Therefore, metal implants must have a mechanical compatibility with the substituted bone, which is achieved through a combination of low elastic modulus, high flexural and fatigue strength. The improvement, in the short and long term, of the osseointegration depends on several factors, where the macroscopic design and dimensional, material and implant surface topography are of great importance. This article is focused on summarizing the advantages that present the titanium and its alloys to be used as biomaterials, and the development that they

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Section: Evolución De Los Biomaterialesunclassified

Section: Tratamientos Superficialesunclassified

Section: Oxidación Electroquímica En Electrolitos Que Presentan Ionesunclassified

“…El diáme-tro de los nanotubos aumenta al incrementar el voltaje. (Choe et al, 2010, Tan et al, 2012Hao et al, 2013;Çalişkan et al, 2014). La Fig.…”

Section: Oxidación Electroquímica En Electrolitos Que Presentan Ionesunclassified

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Desarrollo de las aleaciones de titanio y tratamientos superficiales para incrementar la vida útil de los implantes

et al. 2016

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Shape‐ and Size‐Dependent Antibacterial Activity of Nanomaterials

Kulanthaivel

Mishra

2021

Microbial Interactions at Nanobiotechnology Interfaces

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Combined Infection Control and Enhanced Osteogenic Differentiation Capacity on Additive Manufactured Ti‐6Al‐4V are Mediated via Titania Nanotube Delivery of Novel Biofilm Inhibitors

Mutreja

Hooper

et al. 2020

Adv Materials Inter

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Additive manufacturing (AM) of titanium alloys offers the capacity to fabricate patient-specific implants with defined porous architecture to enhance bone-implant fixation. However, clinical challenges associated with orthopedic implants include inconsistent osseointegration and biofilm-associated peri-implant infection, leading to implant failure. Here, a strategy is developed to reduce infection and promote osteogenesis simultaneously on AM Ti-6Al-4V implants by delivering biofilm inhibitor molecules via titania nanotube surface modification. Electrochemical anodization is performed on polished and as-manufactured Ti-6Al-4V to generate nanotubes, which are utilized for delivery of a novel methylthioadenosine nucleosidase inhibitor (MTANi) that targets MTAN-a key enzyme in bacterial metabolism involved in biofilm formation-thereby offering biofilm inhibition capacity combined with surface nano-topography for promoting osteogenesis. Clinical isolates of staphylococcus cohnii formed firm biofilms on polished and AM Ti-6Al-4V controls whereas modified implants loaded with MTANi inhibit biofilm formation. Anodized AM Ti-6Al-4V nanotube substrates enhance alkaline phosphatase production, bone-specific protein expression (osteocalcin, collagen I) and mineral deposition of human mesenchymal stromal cells (hMSCs), compared to as-manufactured controls. Importantly, no detrimental effects on hMSC proliferation and osteogenic differentiation are observed for MTANi-loaded substrates. Application of novel MTANi and electrochemical anodization offers a promising strategy for titanium alloy implant surface modification.

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Titania nanotubes with adjustable dimensions for drug reservoir sites and enhanced cell adhesion

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Desarrollo de las aleaciones de titanio y tratamientos superficiales para incrementar la vida útil de los implantes

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Shape‐ and Size‐Dependent Antibacterial Activity of Nanomaterials

Combined Infection Control and Enhanced Osteogenic Differentiation Capacity on Additive Manufactured Ti‐6Al‐4V are Mediated via Titania Nanotube Delivery of Novel Biofilm Inhibitors

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