Dispositivos de vidrios mesoporosos bioactivos enriquecidos con iones biológicamente activos para el tratamiento de defectos e infecciones óseas

Resumen

El envejecimiento poblacional, se asocia con un incremento de las enfermedades relacionadas con el tejido óseo, que requieren cirugía para su solución. Para aquellas que precisen de un sustituto óseo, se recomienda un autoinjerto debido a elevada tasa de éxito. Sin embargo, se produce una gran morbilidad y se aumenta el riesgo de introducir material contaminado de bacterias en la región afectada. Ante tal necesidad, la ingeniería ha presentado materiales alternativos con este fin, como son los materiales poliméricos, cerámicas o materiales compuestos. Durante la tesis se han elaborado cuatro vidrios mesoporosos bioactivos del sistema SiO2; P2O5;CaO, materiales ampliamente reconocidos por su idoneidad como sustitutivos óseos, y enriquecerlos con metales terapéuticos para promover la regeneración del tejido óseo y aplicar un tratamiento combinado que evite la aparición de osteomielitis y el desarrollo de resistencia frente a fármacos. El primer estudio descrito en este estudio se trata de una biocerámica enriquecida con iones Sr, debido su la participación en la diferenciación de los osteoblastos y regulación de los osteoclastos. En este estudio se pudo obtener andamios 3D porosos a partir de MBG con SrO, polivinil alcohol (PVA) y moldes negativos de ácido poliláctico. Estos materiales presentaron resultados prometedores presentando elevada citocompatibilidad, estimulación de la proliferación y diferenciación celular. El segundo estudio se parte de un material conformado en andamios 3D de MBG enriquecidos con Zn, pues se ha descrito como un potente inductor de la osteogénesis y elemento antibacteriano. Dicho material se conformó en andamios con policaprolactona y gelatina entrecruzada con glutaraldehído, para cargarlos con cuatro antibióticos y estudiar la interacción entre los fármacos y los iones Zn. Los resultados mostraron un potente efecto sinérgico antimicrobiano entre, permitiendo reducir la cantidad de antibiótico necesario para realizar un tratamiento. El tercer estudio se ha enfocado en la obtención de un MBG enriquecido con iones Cu, ya que promueven la osteogénesis, la angiogénesis y presentan un potente efecto antibacteriano. Este trabajo se ha centrado en la influencia de dos catalizadores en la integración de los iones Cu dentro de la red de sílice. Aquellos materiales catalizados por HNO3 daban lugar a la integración del Cu en estado metálico y una mayor reactividad del material, mientras que con HCl se obtuvieron mejores propiedades texturales y la integración del Cu, como fosfato de cobre. El estudio posterior consistió en optimizar la cantidad de Cu integrada en MBG catalizados con HNO3 la funcionalización con 2-metacriloiloxietilfosforilcolina (MPC), para obtener una superficie switteriónica que previene de la colonización bacteriana, y su conformación en andamios con PVA. La cantidad óptima de Cu fue de 0.05 % mol, además, los materiales funcionalizados y conformados en andamios mostraron una citocompatibilidad similar al MBG sin Cu y mayor a la obtenida por las demás El último estudio presentado se trata nanopartículas huecas de vidrio bioactivas (HBGN) enriquecidas con Cu cargadas con danofloxacino. Este material presentó propiedades texturales, químicas y citocompatibles superiores a las de los MBG. Además, se demostró un potente efecto antimicrobiano sinérgico frente a cepas de E. coli y S. aureus. En estado planctónico, sésil e incluso protegidos por un biofilm