Materiale pentru mâine: chiar lângă noi!
Ideea unui dispozitiv artificial care poate ajuta părțile umane să se regenereze sau să înlocuiască în totalitate una dintre funcțiile corpului a atras atenția echipelor de cercetare din întreaga lume. În ultimii ani, o cale de știință este strâns legată de nevoia de a găsi materiale regenerabile care nu sunt compatibile numai cu mediul, ci sunt și prietenoase cu sănătatea umană și stilul de viață. În prezent, se consideră că tehnologiile bazate pe laser se numără printre cele mai puternice și mai puternice instrumente de fabricare a acoperirilor subțiri dintr-o gamă largă de materiale / biomateriale cu parametri controlați. Noul hidroxiapatit biologic derivat din bovine (BHA), armat cu MgF2 sau MgO, a fost transferat prin laser pentru a obține acoperiri subțiri pe suporturi de titan pur (Ti)
Scopul acestei cercetări a fost de a obține invelisuri (straturi) cu aderență îmbunătățită, biocompatibilitate și activitate antimicrobiană și de a le folosi ca o nouă generație de implanturi metalice dentare, ortopedice și cardiologice cu funcționalitate sporită.
De ce oase de bovine? Un aspect important este că HA de origine animală conține oligoelemente care sunt prezente și în osul uman și sunt importante pentru funcționalitatea acestuia. Mai mult decât atât, se așteaptă ca BHA să fie un material regenerabil pentru un număr nedeterminat de ani.
Punând toate analizele fizico-chimice în același cadru, am constatat că aceste structuri se dovedesc a fi benefice și conferă celulelor un mediu “prietenos”, capabil să crească sănătos și armonios pe suprafața acoperirilor. Mai mult, rezultatele culturilor de celule HEp-2 in vitro au arătat că modificarea de suprafață a implanturilor metalice cu acoperiri BHA simple sau întărite conferă o bună biocompatibilitate. Am demonstrat că adăugarea de MgF2 și MgO la BHA nu numai că îmbunătățește aderența (valori ale rezistenței de legare de ~ 49 MPa și ~ 56 MPa înregistrate pentru BHA: MgO și BHA: MgF2, comparativ cu valorile obligatorii minime (15 MPa) impuse prin Standardul Internațional de Reglementare (13.779-2 / 2008)) sau biocompatibilitatea structurilor. De asemenea, menține și, în multe cazuri, crește proprietățile anti-biofilme ale acoperirilor.
Acoperiri funcționale pentru implanturi avansate.
Biofilmele, sunt cel mai frecvent mod de creștere bacteriană și conduc la infecții clinice (până la 80%), în special datorită rezistenței lor ridicate la antibiotice. De aceea, există o nevoie stringentă de soluții noi și eficiente de funcționalitate a implanturilor. Biofilmele asupra dispozitivelor medicale existente determină morbidități și mortalități semnificative și au un impact substanțial asupra sistemelor de sănătate din întreaga lume. Incidența infecțiilor asociate cu biomaterialul crește proporțional cu numărul de persoane care obțin acces la tehnologii ale dispozitivelor medicale, dar și datorită rezistenței microbiene la antibiotice curente. Experiența clinică a arătat că dispozitivele Ti sunt colonizate frecvent prin tulpini microbiene, iar formarea biofilmelor reprezintă o complicație uriașă în chirurgia implantului.
După testele de aderare microbiană și de dezvoltare a biofilmului pe straturile noastre de acoperire, două ipoteze ar putea explica scăderea numărului de celule încorporate în biofilm:
- acoperirile de suprafață împiedică aderența microbiană / bacteriană;
- acoperirile prezintă o activitate microbicidă, uciderea celulelor înainte sau după contactul cu suprafețele acoperite.
A doua ipoteză este susținută de rezultatele testului de concentrație minimă inhibitor care arată o activitate microbicidă crescută a BHA: MgO și BHA: MgF2 față de BHA simplu față de Microccocus sp., Enterobacter sp. și Candida albicans sp, izolate de la pacienții cu insuficiență de implant dentar.
Transferate prin tehnologii laser sub formă de acoperiri subțiri, fortificarea oaselor bovine reprezintă o bună alternativă la hidroxiapatita sintetică pentru fabricarea de acoperiri implantabile pentru stomatologie, ortopedie și cardiologie.
Se poate presupune că legătura dintre oasele cu laser și oasele de bovine ar putea conduce la noi alternative pentru îmbunătățirea sănătății “mâine”.
Natalia Mihailescu și Ion N. Mihailescu
Institutul Național de Fizică Lasere, Plasmă și Radiație, Magurele RO-077125, România – Articol preluat de aici
