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Hoy en día, los implantes de titanio son a menudo utilizados en ortopedia y odontología. Aunque el titanio es un material biocompatible, su interacción con los tejidos biológicos circundantes puede verse afectada por diversos factores (infecciones, inflamación, rechazo, etc) dando lugar a una fijación del implante poco estable. Por este motivo, diversas investigaciones en curso están centrándose en mejorar y acelerar los procesos de osteointegración del implante una vez ha sido implantado en el organismo. Este proyecto pretende estudiar la biofuncionalización del titanio como estrategia para bioactivar su superficie y mejorar sus propiedades osteointegrativas. La funcionalización es realizada con moléculas de adhesión celular más precisamente péptidos. Se usa una plataforma que contiene dos secuencias de amino ácidos que promueven la adhesión celular, las secuencias Arg-Gly-Asp (RGD) y Pro-His-Ser-Arg-Asn (PHSRN). El uso de la plataforma permite controlar de manera química la disposición y la orientación de los dos motivos. En este proyecto, esta biomolécula es inmovilizada por medio de una silanización. En primer lugar, el proceso de biofuncionalización es caracterizada de manera fisicoquímica, con las técnicas de microscopía electrónica de barrido, de microscopía interferométrica, de ángulo de contacto, de microscopía de fuerza atómica, de espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X y de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. Estos metodos permiten observar cambios en la topografía, en las propiedades físicas y en la composición química de las superficies de titanio, a lo largo del proceso de funcionalización. La segunda parte de este proyecto estudia la caracterización biológica del proceso de funcionalización. Se caracteriza la respuesta biológica de células madre mesenquimales humanas (hMSCs), que son precursoras de células óseas (osteoblastos), sobre las superficies de titanio funcionalizadas con biomoléculas. Mediante ensayos de adhesión, proliferación y diferenciación, se describe el comportamiento de las células en las superficies. La estrategia utilizada en este proyecto ha demostrado tener un efecto biológico positivo sobre la superficie del titanio. Por este motivo, el proceso de funcionalización caracterizado en este trabajo podría usarse para funcionalizar implantes de titanio para mejorar su osteointegración. Para concluir, es importante comentar que este proyecto forma parte de un proyecto de mayor alcance dentro del grupo de Biomateriales del departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica.

El objetivo de este estudio es generar una nueva superficie de implante que contenga estroncio para la administración local de los iones de estroncio (Sr2+), que tienen el potencial de mejorar la osteointegración de los implantes metálicos de las prótesis quirúrgicas e implantes dentales. El anodizado plasma químico es una técnica útil para la modificación química y topográfica de las superficies de titanio, mediante la creación de una capa de óxido de un espesor significativo sobre el titanio a través de las descargas eléctricas anódicas en el proceso. En este estudio fueron generadas capas de óxido rugosas con un alto contenido en estroncio. Según varias publicaciones, este elemento tiene el potencial de mejorar la osteointegración gracias a la presencia de los iones (Sr2+) en la superficie. La rugosidad superficial, a su vez, mejora el anclaje mecánico y la adhesión celular. El anodizado plasma químico fue realizado en muestras de titanio sumergidas en un electrolito que contenía estroncio en forma de acetato de estroncio (SrC4H6O4). Los parámetros del proceso se optimizaron a través de un estudio estadístico: el diseño experimental (DOE). Las muestras de Ti y Ti anodizado por plasma químico sin estroncio fueron utilizadas como control (referencia). Las superficies fueron analizadas mediante interferómetria óptica, microscopia electrónica de barrido, ángulo de contacto y espectroscopiá fotoelectrónica de rayos X. La rugosidad, la hidrofilicidad, el espesor, la composición química y naturaleza de los elementos fueron determinados. Un test final de diferenciación osteoblástica y otro de proliferación celular fueron realizados para conocer la capacidad de osteointegración del nuevo material desarrollado. Los análisis de las superficies elaboradas revelaron una cantidad total de estroncio cercana al 30 wt%. Se trata de la cantidad más alta conseguida si se compara con otros métodos. La capa elaborada tiene un espesor aproximado de 12 μm y una rugosidad de 2,31 μm, lo cual es óptimo para una adhesión osteoblástica. Los análisis del DOE mostraron que el tipo de base (A) en el electrolito, la intensidad de corriente (B) y el tiempo de anodización (C), así como las combinaciones AB y BC tienen un papel importante en la cantidad final de estroncio en la capa de óxido obtenida por nuestro método. Finalmente, la proliferación de osteoblastos humanos y diferenciación celular no mostraron diferencias estadísticamente significativas.