Caracterización fisicoquímica y biológica de un proceso de funcionalización del titanio para mejorar la osteointegración

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.