Resumen de Síntesis y procesado de materiales mesoporosos ordenados y estudio de su funcionalidad para aplicación en regeneración ósea
María Lourdes Ramiro Gutiérrez
En el presente trabajo de Tesis Doctoral se ha estudiado la síntesis y el procesado del material mesoporoso ordenado (MMO) de sílice tipo SBA-15 en distintos formatos con funcionalidad para su aplicación en reparación y regeneración ósea. Así, se ha abordado la mejora de la bioactividad del material SBA-15 mediante la incorporación de los elementos calcio y fósforo, y la posterior deposición de una fase de hidroxiapatito (HA) en forma de nanopartículas dispersas en la matriz del MMO; el procesado en dispositivos de liberación de moléculas terapéuticas y la fabricación de andamios osteoconductores para regeneración.
Para el primer aspecto de la mejora de la bioactividad se han ensayado dos rutas de síntesis. En la primera se han preparado unos precursores de MMO con contenido en fósforo. En la segunda se ha ensayado la obtención de precursores de MMO con fijación de calcio. La ruta más exitosa ha permitido la obtención, con la primera ruta, de un material compuesto constituido por una fase de HA, con espesor de cristalito de aproximadamente 14 nm, distribuida de forma dispersa y homogénea sobre la partículas de MMO. El ensayo de bioactividad ha mostrado que este material presenta una respuesta bioactiva más rápida, en 1 día, en comparación con el MMO que se pretendía mejorar que mostró bioactividad a los 14 días.
El procesado de dispositivos de liberación se ha realizado mediante el conformado por prensado de mezclas físicas de MMO con partículas de almidón como agente formador de poros. Se ha estudiado la influencia de distintas variables, como el porcentaje de almidón y la temperatura de tratamiento térmico, en las propiedades de porosidad, biodegradabilidad y en la incorporación y liberación de la molécula lisozima (Lz). Se ha elegido la Lz por sus propiedades antibióticas y porque tiene unas características en cuanto a dimensiones y punto isoeléctrico que podrían simular a la proteína morfogenética de hueso rhBMP-2. Los dispositivos preparados han resultado en estructuras capaces de albergar hasta 200 mg de molécula por gramo de material, junto con una capacidad de liberación sostenida, de forma que al cabo de 36 días en las condiciones de experimentación todavía permanece en el dispositivo más de un 60 % de la proteína almacenada.
El procesado del MMO en andamios de regeneración se ha abordado mediante el desarrollado una nueva estrategia basada en la técnica de réplica de un material plantilla. La estrategia ha consistido en utilizar mezclas del MMO con un sol del vidrio mesoporoso bioactivo (VMB) de composición 80Si15Ca5P. Se han ensayado mezclas con diferentes proporciones de VMB 80Si15Ca5P/SBA-15, y se han obtenido estructuras con macroporosidad interconectada y nanoporosidad ordenada. Las distintas variables ensayadas han permitido obtener andamios con una superficie específica de 19-203 m2.g-1, un volumen de mesoporo de 0.01-0.27 cm3.g-1 y una bioactividad mejorada dependiendo de la relación de precursores utilizados. Las propiedades texturales han permitido la incorporación y el seguimiento de la liberación de las moléculas de Lz y rhBMP-2. Se ha obtenido que el aumento en el contenido de SBA-15 en el andamio incrementa la capacidad de carga de la biomolécula y promueve su liberación de forma sostenida, resultando una liberación de tan solo el 23 % en el caso de la lisozima después de 24 días, y menos del 10 % en el caso de la rhBMP-2 después de 4 días de experimento en las condiciones ensayadas. Finalmente, la biocompatibilidad de los andamios se han evaluado utilizando células osteoprogenitoras, en comparación con un material de referencia utilizado como relleno óseo en la práctica clínica, el material comercial ProOsteon® 500R. Los resultados han demostrado que los andamios desarrollados son osteoconductores y biocompatibles en términos de proliferación y diferenciación con células MC3T3-E1 y mesenquimales.
