Osteoblast biocompatibility and inhibition of bacterial adhesion to thermally and chemically treated TiAlV alloy

• Tavarez-Martínez, Greta ^[1] ; Criado, Belén ^[2] ; Coronada Fernández-Calderón, M. ; Onofre-Bustamante, Edgar ^[1] ; Pérez-Giraldo, Ciro ^[3] ; García-Alonso, Cristina ^[2] ; Lorenza Escudero, Mª
  1. [1] Instituto Politécnico Nacional

     Instituto Politécnico Nacional

     México

     
  2. [2] Consejo Superior de Investigaciones Científicas

     Consejo Superior de Investigaciones Científicas

     Madrid, España

     
  3. [3] Universidad de Extremadura

     Universidad de Extremadura

     Badajoz, España

     

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• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 57, Nº. 4, 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Biocompatibilidad de osteoblastos e inhibición de adhesión bacteriana a la aleación Ti6Al4V tratada térmica y químicamente
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• Resumen
  • español

    El objetivo de este trabajo ha sido estudiar si los tratamientos térmicos y de conversión química mejoran la biocompatibilidad de la aleación TiAlV y reducen el crecimiento bacteriano. En primer lugar, se modificó la aleación de TiAlV mediante tratamiento térmico a 650 ºC durante 1 hour. Luego, se llevó a cabo la conversión química en una solución de CeCl3 para generar óxido de cerio. Las superficies modificadas se caracterizaron utilizando AFM y SEM-EDX. La adhesión de osteoblastos y la formación de biopelículas microbianas se midieron in vitro con la línea celular de osteoblastos MC3T3-E1 y Staphylococcus epidermidis ATCC 35983, respectivamente. La viabilidad bacteriana se cuantificó a través del contenido en trifosfato de adenosina (ATP) como medida de la actividad metabólica. La morfología y la proliferación en superficies modificadas se analizaron mediante SEM-EDX. Los resultados revelaron que el TiAlV tratado térmicamente mostró una mayor proliferación osteoblástica asociada con una mayor rugosidad y estructura cristalina del rutilo. Las superficies modificadas no causaron efecto bactericida, pero las superficies de TiAlV con ceria mostraron una disminución en la adhesión bacteriana, es decir, menos proliferación bacteriana y por tanto disminución en la colonización bacteriana.

  • English

    The objective of this work was to study whether thermal and chemical conversion treatments improve the biocompatibility of the TiAlV alloy and reduce bacterial growth. Firstly, TiAlV alloy was modified by thermal treatment at 650 ºC for 1 hour. Then, chemical conversion was carried out in a CeCl3 solution to generate cerium oxide. Modified surfaces were characterized using AFM and SEM-EDX. Osteoblast adhesion and bacteria biofilm formation were measured in vitro with MC3T3-E1 osteoblast cell line and Staphylococcus epidermidis ATCC 35983, respectively. Bacterial viability was quantified through content in adenosine triphosphate (ATP) as a measure of metabolic activity. Morphology and proliferation on modified surfaces were analyzed by SEM-EDX. Results revealed that thermally treated TiAlV showed greater osteoblast proliferation viability associated with greater roughness and crystalline structure of rutile. Modified surfaces did not cause bactericidal effect but TiAlV surfaces with ceria showed a decrease in bacterial adhesion i.e. less bacteria proliferation and therefore a decrease in bacterial colonization.