AIDIMME trabaja en el desarrollo de recubrimientos antibacterianos nanoestructurados y mesoestructurados para aleaciones de Ti6Al4V empleadas en prótesis

Proyecto Mesogel. Recubrimientos antimicrobianos nano y mesoestructurados para prótesis basados en anodizado y recubrimientos sol-gel.

En Julio del año 2020 empezó el proyecto MESOGEL, dentro de la convocatoria “Ayudas dirigidas a centros tecnológicos CV para proyectos de I+D en cooperación con empresas 2020”. El proyecto está financiado por la Generalitat Valenciana a través del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y de la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

El objetivo principal del proyecto es obtener recubrimientos nanoestructurados y mesoestructurados sobre piezas de Ti6Al4V. Esta aleación es la más empleada para la fabricación de prótesis debido a su biocompatibilidad. Los nanoporos y los mesoporos pueden ser empleados para contener en su interior agentes antibacterianos, así como favorecer la osteointegración de las prótesis. Como principal agente antibacteriano se contempla el uso de nanopartículas de plata, aunque otros tipos de agentes (fármacos, etc.) podrían ser también integrados en los recubrimientos. Con ello se pretende conseguir una reducción en las infecciones que tienen lugar al implantar las prótesis (la incidencia es de aproximadamente un 2 %); lo que conlleva un empeoramiento en la calidad de vida del paciente así como un gran sobrecoste asociado al tratamiento médico así como al reemplazo de la prótesis.

Resultados específicos

Los resultados específicos que se esperan obtener con la realización del presente proyecto son los siguientes:

  • Optimización del método de tratamiento superficial para aumentar la adhesión de los recubrimientos.
  • Desarrollo de recubrimientos con nanotubos de TiO2 mediante la tecnología de anodizado.
  • Desarrollo de recubrimientos nanoestructurados y mesoestructurados mediante el empleo de la tecnología sol-gel.
  • Incorporación de agentes bactericidas (principalmente nanopartículas de Ag) en los poros de las nano/mesoestructuras.
  • Optimización del método de deposición de los recubrimientos entre varias tecnologías de deposición para conseguir un recubrimiento antibacteriano eficiente.
  • Evaluación in vitro de la capacidad antibacteriana de los recubrimientos frente a Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis.
  • Liberación controlada en el tiempo de Ag+ para conseguir un recubrimiento antibacteriano eficaz durante 30 días.

Hasta la actualidad en el proyecto MESOGEL se han estado desarrollando las capas nanoestructuradas a partir del anodizado de piezas de Ti6Al4V. Se ha trabajado tanto con piezas macizas comerciales, así como con piezas obtenidas mediante fabricación aditiva en AIDIMME. En la Figura de abajo se puede observar la formación o bien de nanoporos (izquierda) o nanotubos (derecha) de TiO2 en función de las condiciones aplicadas y del material base de partida. El tamaño de los poros y nanotubos se puede modular y varía entre 15 nm y 100 nm, dependiendo de las condiciones de anodizado.

Recubrimientos nanoestructurados basados en anodizado de piezas de Ti6Al4V. Magnificación: x50000 (izquierda), x25000 (derecha).

Otra de las técnicas empleadas en el proyecto es la tecnología sol-gel. Mediante esta técnica se han conseguido tamaños de poro de unos 4 nm en los recubrimientos desarrollados, como se puede observar en la figura de abajo. Para llegar a observar estas mesoestructuras ha sido necesario el empleo de un microscopio electrónico de efecto campo de alta resolución (HRFESEM).

Recubrimientos mesoestructurados basados en recubrimientos sol-gel sobre piezas macizas de Ti6Al4V. Magnificación: x200000 (izquierda), x400000 (derecha).

Actualmente se sigue trabajando en la obtención de los recubrimientos nanoestructurados y mesoestructurados, así como en la incorporación de los agentes antibacterianos y las pruebas de eficacia antibacteriana.

Aplicación

Con los recubrimientos antibacterianos desarrollados en el proyecto MESOGEL se espera conseguir una actividad antibacteriana adecuada que reduzca la incidencia de la infección durante la implantación de las prótesis. 2 empresas valencianas dedicadas al ámbito protésico colaboran también en el proyecto, lo que permitirá transferir los resultados del proyecto al sector industrial valenciano.

Editado por Ricardo Sáiz


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Javier Molina Puerto

MATERIALES Y PRODUCTOS • Tecnologías y Análisis Químico