Resumen de Desarrollo de recubrimientos multicapa de hidroxiapatita (HA)-Ag/TiO2/TiN e HA-Ag/SiO2/TiN obtenidos mediante pulverización catódica magnetrón RF con potencial aplicación en el campo biomédico
Actualmente, la profilaxis antibiótica no es suficiente para el tratamiento de infecciones asociadas con materiales implantables. Por esta razón, es necesario desarrollar nuevas alternativas, complementarias a los métodos farmacéuticos tradicionales. El presente estudio tiene como objetivo responder a esta necesidad para el caso de cirugías de implantes. En él, fueron obtenidos recubrimientos multicapa biocompatibles y antibacteriales de Hidroxiapatita (HA)-Ag/TiO2/TiN e HA-Ag/SiO2/TiN sobre la aleación de Ti-6Al-4V, mediante la técnica de pulverización catódica magnetrón. Durante la caracterización de estos recubrimientos, se evaluó su composición química y de fases mediante las técnicas: espectroscopía de energía dispersiva de rayos X, espectroscopía micro-Raman y difracción de rayos X. El estudio estructural, topográfico y morfológico fue realizado por las técnicas: haz de iones focalizados, microscopía electrónica de barrido, de transmisión y de fuerza atómica. Las propiedades mecánicas fueron determinadas por nano indentación y micro rayado. Por último, la respuesta biológica in vitro fue evaluada mediante pruebas con células madre mesenquimales de ratón: citotoxicidad, adhesión y diferenciación; y ensayos de viabilidad y adhesión de bacterias de la cepa Stapilococcus aureus. Mediante el estudio composicional realizado, se comprobó el depósito de la fase HA, con relaciones Ca/P entre 1.67 y 1.76; vibraciones moleculares relacionadas con los grupos funcionales (PO4)3- e OH-, así como también, picos de difracción característicos de este compuesto. El estudio estructural de los recubrimientos evidenció la obtención de arquitecturas multicapa, con alta correlación a los diseños realizados previo al proceso de depósito de cada sistema. A nivel superficial, se observó una morfología de granos en todos los sistemas, con rugosidades entre 11 + 0.6 nm y 27 + 2.1 nm. Además, se obtuvo un aumento en la mojabilidad y la energía libre superficial del Ti-6Al-4V mediante el depósito de los recubrimientos de HA-Ag. Por otro lado, se obtuvieron valores entre 5.1 + 0.3 GPa y 6.5 + 0.7 GPa para la dureza y entre 110 + 5 GPa y 130 + 7 GPa para el módulo de elasticidad los recubrimientos multicapa desarrollados. Se encontró que el uso de las bicapas intermedias disminuye en aproximadamente un 35 % los esfuerzos residuales de la película de HA-Ag, mejorando su adhesión al sustrato en un 46 % y 84 %, respectivamente para la incorporación respectiva del TiO2/TiN y SiO2/TiN. Finalmente, las pruebas biológicas in vitro realizadas indicaron un carácter potencialmente no tóxico en los recubrimientos ante la línea celular utilizada. Adicionalmente, se registró un efecto bactericida a bajas concentraciones de Ag (< 0.25 mg/L), lo que demuestra la obtención de un balance entre biocompatibilidad y propiedades antibacteriales, combinación altamente deseada en superficies de potencial aplicación en el campo biomédico.
