Desarrollo de compuestos hidroxiapatita carbonatada tipo-B/quitosano como sustituto óseo con liberación de antibióticos (2024)
RESUMEN : El enfoque actual en la ingeniería de tejido óseo requiere biomateriales reabsorbibles que promuevan la formación de hueso y conserven al mismo tiempo estabilidad mecánica. Inicialmente, se analizó la influencia de tres niveles de sustitución Tipo B con carbonato en la red de cristalina de la hidroxiapatita, evaluando la resistencia mecánica y la tasa de degradación. Se ha escogido el método de síntesis por vía acuosa inversa para tres polvos con contenidos de carbonato entre 4 y 6% en peso y uno sin sustituir. Se empleó fluorescencia de rayos X (FRX), análisis (C-S), infrarrojo TF, difracción de rayos X, TGA-DTA y MET para investigar la composición química, el tipo de sustitución, el comportamiento térmico y la morfología de los polvos. Se conformaron piezas en forma de disco mediante prensado uniaxial y fueron sinterizadas en flujo de Argón/CO2. Las temperaturas máximas de tratamiento térmico (750, 780 y 850 °C) fueron seleccionadas para obtener niveles de porosidad similares en las diferentes composiciones. El material con mayor sustitución de carbonato (C4-T, 5.3% en peso) presentó mayor resistencia a la compresión y velocidad de disolución que los otros materiales, lo que demuestra el efecto beneficioso de la sustitución de tipo B en materiales para la reparación ósea. En segundo lugar, se fabricaron plataformas de crecimiento celular porosas mezclando polvos de C4 con un 30% en peso de NaCl como agente porogénico. Después de la sinterización es retirado mediante lixiviación en agua, encontrando estructuras con tamaños de poro entre 200-400 µm. Las estructuras porosas disminuyeron su resistencia mecánica aún presentan valores que permitirían tener estabilidad mientras se llevan a cabo los procesos de reabsorción y colonización por células osteoblásticas, propios de un material para injertos óseos. Posteriormente se realizó la infiltración de una solución ácida al 3% peso/volumen de quitosano, un biopolímero que se plantea como una estrategia para que las plataformas puedan ser cargadas con antibiótico y posteriormente liberarlo con el fin de prevenir la adhesión de bacterias. El antibiótico empleado fue sulfato de gentamicina, el cual tiene un efecto de amplio espectro sobre bacterias, la relación empleada fue 1 a 3 (antibiótico/quitosano), encontrando que las plataformas de crecimiento celular cargadas con sulfato de gentamicina liberan durante las primeras 24 h gran parte del antibiótico, lo cual es adecuado para la prevención de adhesión de bacterias y posterior aparición de infecciones postoperatorias. Finalmente, se realizó la evaluación de interacción con células osteoblásticas de las plataformas de crecimiento celular mediante ensayos de citotoxicidad, proliferación y adhesión celular encontrando que la combinación de ion carbonato y estructuras porosas es una excelente alternativa, ya que no generan productos tóxicos, promueven la actividad celular y se convierten en una superficie sobre la cual las células pueden adherirse. De acuerdo, con las características y resultados obtenidos para las plataformas de crecimiento celular de hidroxiapatita tipo B (C4-T)/quitosano cargadas con sulfato de gentamicina, estas pueden convertirse en una gran alternativa para la regeneración ósea con prevención de infecciones postoperatorias comunes como la osteomielitis.