Recubrimientos obtenidos por anodizado y tratamientos alcalinos sobre titanio para implantes dentales

El presente trabajo de tesis se enmarca en la investigación de la viabilidad de tratamientos superficiales bioactivos sobre titanio c.p. Gr4 para implantes dentales, con el propósito de producir recubrimientos que puedan mejorar en tiempo y forma su osteointegración y su desempeño funcional. A tal e...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Lemos Barboza, Adriana Lucila
Otros Autores: Kang, Kyung Won
Formato: Tesis Tesis de doctorado
Lenguaje:Español
Publicado: 2024
Materias:
Ingeniería
Tratamientos Superficiales Biomineralizantes
Caracteriación de Materiales
Células Madre Mesenquimales
Titanio
Implantes dentales
Acceso en línea:http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/163618
https://doi.org/10.35537/10915/163618
Aporte de:
SEDICI (UNLP) de Universidad Nacional de La Plata
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description El presente trabajo de tesis se enmarca en la investigación de la viabilidad de tratamientos superficiales bioactivos sobre titanio c.p. Gr4 para implantes dentales, con el propósito de producir recubrimientos que puedan mejorar en tiempo y forma su osteointegración y su desempeño funcional. A tal efecto, se propone como objetivo reconocer las características, propiedades y aptitud para su desempeño funcional, de recubrimientos superficiales bioactivos sobre titanio Gr4 para implantes dentales, obtenidos por anodizados por plasma químico (APQ), tratamientos alcalinos en NaOH y tratamientos térmicos. El éxito o fracaso de un implante depende del contacto directo que se establezca entre el hueso y el implante (osteointegración), así como de la unión de los tejidos blandos que rodean la superficie del implante. Las propiedades superficiales de los biomateriales dentales ya sean físicas, químicas, mecánicas o biológicas, influyen en los procesos de osteointegración y en el desarrollo del sello biológico en la interfaz implante-tejido blando (tejido periimplantario) que previenen enfermedades periimplantarias. En la actualidad, el titanio es uno de los biomateriales más empleados en la fabricación de implantes dentales, gracias a su combinación óptima de propiedades como biocompatibilidad, resistencia a la corrosión, alto rendimiento mecánico y módulo de elasticidad relativamente bajo. Sin embargo, es fundamental utilizar materiales reactivos en la fabricación de implantes dentales para lograr una unión con los tejidos vivos a través de reacciones físicas y/o químicas. En este sentido, se han desarrollado diversos tratamientos superficiales que buscan transformar las superficies de los implantes de titanio de bioinertes a bioactivas. En el caso específico de los tratamientos superficiales bioactivos, se destacan el blastinizado (también conocido como granallado o arenado), que aumenta la rugosidad superficial mediante la proyección de partículas presurizadas; el anodizado por plasma químico, que genera un recubrimiento cerámico bioactivo de óxido de titanio enriquecido con calcio y fósforo; y el tratamiento alcalino, que genera una capa nanoestructurada de hidrogel de titanato de sodio. El propósito final es lograr una unión implante-hueso efectiva, promoviendo la diferenciación celular y la formación de matriz ósea. Los estudios llevados a cabo, como parte del trabajo de tesis, se centraron en la caracterización de las propiedades superficiales bioactivas obtenidas mediante el tratamiento alcalino en dos superficies diferentes utilizadas en la industria de los implantes dentales: el blastinizado con partículas de fosfato de calcio y el anodizado por plasma químico. A tal fin, se utilizaron diversas técnicas de caracterización, como SEM, EDS, Potencial Zeta, Espectroscopía Raman, Difracción de Rayos X, FTIR-ATR, Medición de Ángulo de Contacto y SBF (Simulated Body Fluid). En particular, el ensayo SBF se efectuó para evaluar la bioactividad de los implantes dentales, mediante la inmersión del material en un fluido corporal simulado acelular (SBF), que simula las condiciones del plasma sanguíneo humano. Por otro lado, diferentes estudios revelan que el hidrogel de titanato de sodio presenta una adhesión insuficiente del sustrato al recubrimiento, se recomienda realizar un tratamiento térmico posterior a alta temperatura que transforme el hidrogel de titanato de sodio en un titanato de sodio mecánicamente más estable. En este caso, se caracterizaron las propiedades superficiales obtenidas al realizar un térmico a 400, 600 y 800 °C, posterior al tratamiento alcalino realizado en las superficies blastinizadas y anodizadas con plasma químico. Las técnicas de caracterización utilizadas fueron SEM, EDS, Potencial Zeta, Espectroscopía Raman, Difracción de Rayos X, FTIR-ATR, Medición de Ángulo de Contacto, Ensayo de Adhesión y SBF (Simulated Body Fluid). Se han desarrollado métodos in-vitro para estimar el comportamiento de la interfaz tejido blando-implante en cultivos celulares a diferentes tiempos y de esta forma evaluar el comportamiento biológico que desarrollará el tejido periimplantario. Los cultivos con células (fibroblastos gingivales, fibroblastos periodontales, osteoblastos, células madre mesenquimales, etc) directamente sobre la superficie del implante a diferentes tiempos, permite analizar el comportamiento celular (osteogénesis, citotoxicidad, adhesión y proliferación celular) de las superficies. Finalmente, en este trabajo de tesis, se realizó el cultivo con células madre mesenquimales (CMM) durante 48 horas y se observaron las superficies mediante SEM y EDS.
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A tal efecto, se propone como objetivo reconocer las características, propiedades y aptitud para su desempeño funcional, de recubrimientos superficiales bioactivos sobre titanio Gr4 para implantes dentales, obtenidos por anodizados por plasma químico (APQ), tratamientos alcalinos en NaOH y tratamientos térmicos. El éxito o fracaso de un implante depende del contacto directo que se establezca entre el hueso y el implante (osteointegración), así como de la unión de los tejidos blandos que rodean la superficie del implante. Las propiedades superficiales de los biomateriales dentales ya sean físicas, químicas, mecánicas o biológicas, influyen en los procesos de osteointegración y en el desarrollo del sello biológico en la interfaz implante-tejido blando (tejido periimplantario) que previenen enfermedades periimplantarias. En la actualidad, el titanio es uno de los biomateriales más empleados en la fabricación de implantes dentales, gracias a su combinación óptima de propiedades como biocompatibilidad, resistencia a la corrosión, alto rendimiento mecánico y módulo de elasticidad relativamente bajo. Sin embargo, es fundamental utilizar materiales reactivos en la fabricación de implantes dentales para lograr una unión con los tejidos vivos a través de reacciones físicas y/o químicas. En este sentido, se han desarrollado diversos tratamientos superficiales que buscan transformar las superficies de los implantes de titanio de bioinertes a bioactivas. En el caso específico de los tratamientos superficiales bioactivos, se destacan el blastinizado (también conocido como granallado o arenado), que aumenta la rugosidad superficial mediante la proyección de partículas presurizadas; el anodizado por plasma químico, que genera un recubrimiento cerámico bioactivo de óxido de titanio enriquecido con calcio y fósforo; y el tratamiento alcalino, que genera una capa nanoestructurada de hidrogel de titanato de sodio. El propósito final es lograr una unión implante-hueso efectiva, promoviendo la diferenciación celular y la formación de matriz ósea. Los estudios llevados a cabo, como parte del trabajo de tesis, se centraron en la caracterización de las propiedades superficiales bioactivas obtenidas mediante el tratamiento alcalino en dos superficies diferentes utilizadas en la industria de los implantes dentales: el blastinizado con partículas de fosfato de calcio y el anodizado por plasma químico. A tal fin, se utilizaron diversas técnicas de caracterización, como SEM, EDS, Potencial Zeta, Espectroscopía Raman, Difracción de Rayos X, FTIR-ATR, Medición de Ángulo de Contacto y SBF (Simulated Body Fluid). En particular, el ensayo SBF se efectuó para evaluar la bioactividad de los implantes dentales, mediante la inmersión del material en un fluido corporal simulado acelular (SBF), que simula las condiciones del plasma sanguíneo humano. Por otro lado, diferentes estudios revelan que el hidrogel de titanato de sodio presenta una adhesión insuficiente del sustrato al recubrimiento, se recomienda realizar un tratamiento térmico posterior a alta temperatura que transforme el hidrogel de titanato de sodio en un titanato de sodio mecánicamente más estable. En este caso, se caracterizaron las propiedades superficiales obtenidas al realizar un térmico a 400, 600 y 800 °C, posterior al tratamiento alcalino realizado en las superficies blastinizadas y anodizadas con plasma químico. Las técnicas de caracterización utilizadas fueron SEM, EDS, Potencial Zeta, Espectroscopía Raman, Difracción de Rayos X, FTIR-ATR, Medición de Ángulo de Contacto, Ensayo de Adhesión y SBF (Simulated Body Fluid). Se han desarrollado métodos in-vitro para estimar el comportamiento de la interfaz tejido blando-implante en cultivos celulares a diferentes tiempos y de esta forma evaluar el comportamiento biológico que desarrollará el tejido periimplantario. Los cultivos con células (fibroblastos gingivales, fibroblastos periodontales, osteoblastos, células madre mesenquimales, etc) directamente sobre la superficie del implante a diferentes tiempos, permite analizar el comportamiento celular (osteogénesis, citotoxicidad, adhesión y proliferación celular) de las superficies. Finalmente, en este trabajo de tesis, se realizó el cultivo con células madre mesenquimales (CMM) durante 48 horas y se observaron las superficies mediante SEM y EDS. 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