Desarrollo de superficies de titanio nanoestructuradas y evaluación de su efecto en cultivos celulares

Abstract

[spa]Uno de los aspectos en los que actualmente se están centrando más esfuerzos en implantología dental es en la consecución de un sellado efectivo alrededor del pilar del implante, con la finalidad de prevenir la aparición de periimplantitis, la mayor causa de fracasos de implantes dentales a largo plazo. La formación de nanoestructuras autoensambladas de óxido de titanio (TiO2) constituye una posibilidad de mejora en este aspecto. La nanoestructuración de la superficies puede favorecer la formación de tejido blando alrededor del implante. El método más utilizado para la formación de nanoestructuras es la oxidación anódica. Son muchos los factores que influyen en este proceso y que determinan el tamaño de diámetro de las nanoestructuras. En el presente trabajo se ha llevado a cabo la formación de nanoestructuras porosas de TiO2 con diferentes tamaños de diámetro (26 a 64 nm) mediante oxidación anódica en electrólito orgánico con fluorhídrico, variando dos parámetros, el voltaje aplicado y el interespacio entre ánodo y cátodo. De tal manera que a mayor voltaje se han obtenido diámetros más grandes, y para obtener los diámetros más pequeños, además de utilizar voltajes pequeños se disminuyó el interespacio. El efecto in vitro de las diferentes superficies de TiO2 nanoestructuradas se evaluó en cultivos celulares de fibroblastos gingivales humanos (HGF). Los resultados obtenidos en este trabajo han mostrado la biocompatibilidad de estas nanoestructuras con esta línea celular, así como un efecto en el cultivo dependiente del diámetro del nanoporo. Los nanoporos de mayor diámetro (47 y 64 nm) muestran en general una mejor respuesta celular que los de menor diámetro (26 nm), en parámetros como la adhesión celular, actividad metabólica, expresión de genes relacionados con la producción y organización de la matriz extracelular, y finalmente del colágeno extracelular secretado. Cabe destacar que este efecto sin embargo presenta una dependencia de donante significativa.

[eng]Nowadays one of the main aspects in which dental implant science has focused in is in the obtencion of an effective integration of implant abutment in order to prevent periimplantitis, the most important cause of long-term failure of dental implants. Self-organized titanium dioxide (TiO2) nanostructures arrays provide the possibility of improving the properties of implants. Nanostructured surfaces may promote soft tissue integration around the implant. Electrochemical anodisation is the most widely used method to obtain TiO2 nanostructures. There are many factors which affect the growth and the diameter of nanostructure formation. In this study, titanium dioxide nanoporous structures with different pore diameter (26 to 64 nm) were grown in an organic electrolyte containing fluoride by electrochemical oxidation, varying the applied voltage and the inter-electrode spacing. With higher voltage larger diameters were achieved, and to obtain the smaller diameters, apart from lowering the voltage a lower inter-electrode spacing was used. Human gingival fibroblast (HGF) culture assays were carried out in order to analyze the effects of the different nanoporous diameters. The results derived from this study show the biocompatibility of the evaluated nanoporous surfaces with this line cell, as well as diameter size effects. Compared to smaller diameter nanoporous (26 nm), larger diameter nanoporous (47 and 64 nm) showed a better cellular behaviour involving cell adhesion, proliferation, gene expression (related with synthesis and organization of extracellular matrix) and extracellular collagen. However these effects had a significant dependence on the cell donor.