Superficies nanoestructuradas de titanio para dispositivos médicos implantables

Abstract

[spa] La nanoestructuración de la superficie de implantes óseos y dentales se ha propuesto como una tecnología que pretende mejorar o evitar los principales problemas de rechazo de dispositivos médicos implantables a causa de la falta de integración de estos en los tejidos en los que se implantan o de la colonización de especies bacterianas. Así pues, el presente Trabajo Fin de Grado se centra en la nanoestructuración de superficies de titanio con nanoporos y nanonets, y en el estudio de su biocompatibilidad con Fibroblastos Gingivales Humanos (HGF). Se obtuvieron diferentes nanoestructuras: nanoporos y nanonets y se evaluó la biocompatibilidad de las superficies conseguidas con HGF, midiendo la actividad metabólica de estos a diferentes tiempos, la citotoxicidad, la capacidad celular de síntesis de colágeno y la variación de la expresión génica de elementos de la Matriz Extracelular. Además, se realizó un exudate test para valorar si las superficies desarrolladas liberaban sustancias tóxicas al medio. Los resultados obtenidos en los ensayos de biocompatibilidad sugieren a las nanonets como las estructuras candidatas idóneas para modificar las superficies de implantes dentales y que facilitan la integración de estos en el tejido periodontal, debido a un aumento de la adhesión de los HGF, una mayor actividad metabólica, menor citotoxicidad, el aumento de la síntesis del colágeno y la mejora de su distribución sobre el implante. Por otra parte, se observó la presencia de nanopartículas liberadas por las superficies modificadas con nanoporos al medio de cultivo celular que inducían la apoptosis de estos fibroblastos.

[eng] The nanostructuration of bone and dental implant surfaces has been proposed as a technology that aims to improve or avoid the main problems of implant failure due to the lack of tissue integration or due to bacterial infection. Thus, the present Final Degree Paper focuses on the nanostructuration of titanium surfaces with nanopores and nanonets, and the study of their biocompatibility with Human Gingival Fibroblasts (HGF). Different nanostructures were obtained: nanopores and nanonets and the biocompatibility of the obtained surfaces was evaluated with HGF, measuring their metabolic activity at different time points, the cytotoxicity, the cellular capacity of collagen synthesis and the gene expression of Extracellular Matrix components. In addition, an "exudate test" was performed to assess if the developed surfaces releasing toxic substances into the medium. The results obtained in biocompatibility tests suggest that the nanonets are suitable candidate structures to modify dental implant surfaces and that these structures favor periodontal tissue integration due to an increase in HGF adhesion, an increased metabolic activity, a lower cytotoxicity, increased collagen synthesis and the improvement in its distribution over the implant. On the other hand, nanopore-modified surfaces were shown to release nanoparticles to the cell culture medium inducing apoptosis of fibroblasts.