Efectos Combinados de una Superficie Modificada de Doble Escala con Micro- y Nanostructuras en la Biocompatibilidad Celular, Osteoinducción y Propiedades Antibacterianas de Implantes de Titanio
Autores: Maher, Shaheer; Ignjatovi, Nenad L.; Lazarevi, Milo; Petrovi, Sanja; eki, Andrijana; Losic, Dusan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efectos Combinados de una Superficie Modificada de Doble Escala con Micro- y Nanostructuras en la Biocompatibilidad Celular, Osteoinducción y Propiedades Antibacterianas de Implantes de Titanio
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Implantes de titanio
Biocompatibilidad
Propiedades antibacterianas
Nanostructuras
Oseointegración
Topografía de superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los implantes de titanio se utilizan ampliamente en aplicaciones biomédicas debido a sus excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad. Sin embargo, las infecciones bacterianas asociadas a los implantes y la osseointegración subóptima siguen siendo desafíos significativos. Estudios recientes han demostrado que la interacción entre micro y nanoestructuras puede mejorar tanto la biocompatibilidad como las propiedades antibacterianas. Este estudio explora los efectos sinérgicos de la topografía superficial jerárquica y dual en superficies de Ti con micro y nanoestructuras para demostrar su capacidad de promover la biocompatibilidad celular y la osteoinducción mientras inhiben simultáneamente la colonización bacteriana. Se utiliza la combinación de fusión por láser selectivo (SLM) para crear superficies microestructuradas y procesos hidrotermales para generar estructuras de nanopilares distintivas. Al integrar características a escala nanométrica que imitan la matriz extracelular con topografías a escala micrométrica que influyen en las respuestas celulares, logramos un equilibrio entre una mejor osseointegración y un rendimiento antimicrobiano. Las propiedades fisicoquímicas de estas topografías de doble escala se caracterizan a través de ensayos celulares utilizando células madre de pulpa dental (DPSCs), demostrando un apoyo sostenido para la viabilidad celular a largo plazo (por encima del 78% en ensayos de MTT y NR (< 0.05), bajos niveles de liberación de LDH y altos niveles de migración celular) y osteoinducción (aumento de la actividad de ALP estadísticamente significativo (< 0.0001) y niveles más altos de deposición de matriz calcificada, regulación al alza de genes en comparación con topografías de superficie lisa). Sus propiedades antibacterianas contra y mostraron una reducción significativa (< 0.05) en la adhesión bacteriana y la formación de biopelículas. Nuestros hallazgos destacan el potencial de las modificaciones de superficie a múltiples escalas como una estrategia prometedora para los implantes de titanio de próxima generación, allanando el camino para mejorar los resultados clínicos en aplicaciones ortopédicas y dentales.
Descripción
Los implantes de titanio se utilizan ampliamente en aplicaciones biomédicas debido a sus excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad. Sin embargo, las infecciones bacterianas asociadas a los implantes y la osseointegración subóptima siguen siendo desafíos significativos. Estudios recientes han demostrado que la interacción entre micro y nanoestructuras puede mejorar tanto la biocompatibilidad como las propiedades antibacterianas. Este estudio explora los efectos sinérgicos de la topografía superficial jerárquica y dual en superficies de Ti con micro y nanoestructuras para demostrar su capacidad de promover la biocompatibilidad celular y la osteoinducción mientras inhiben simultáneamente la colonización bacteriana. Se utiliza la combinación de fusión por láser selectivo (SLM) para crear superficies microestructuradas y procesos hidrotermales para generar estructuras de nanopilares distintivas. Al integrar características a escala nanométrica que imitan la matriz extracelular con topografías a escala micrométrica que influyen en las respuestas celulares, logramos un equilibrio entre una mejor osseointegración y un rendimiento antimicrobiano. Las propiedades fisicoquímicas de estas topografías de doble escala se caracterizan a través de ensayos celulares utilizando células madre de pulpa dental (DPSCs), demostrando un apoyo sostenido para la viabilidad celular a largo plazo (por encima del 78% en ensayos de MTT y NR (< 0.05), bajos niveles de liberación de LDH y altos niveles de migración celular) y osteoinducción (aumento de la actividad de ALP estadísticamente significativo (< 0.0001) y niveles más altos de deposición de matriz calcificada, regulación al alza de genes en comparación con topografías de superficie lisa). Sus propiedades antibacterianas contra y mostraron una reducción significativa (< 0.05) en la adhesión bacteriana y la formación de biopelículas. Nuestros hallazgos destacan el potencial de las modificaciones de superficie a múltiples escalas como una estrategia prometedora para los implantes de titanio de próxima generación, allanando el camino para mejorar los resultados clínicos en aplicaciones ortopédicas y dentales.