Recubrimiento superior logrado en comparación con productos clínicos existentes al tiempo que reduce el costo y el tiempo de producción Síntesis y recubrimiento de 'hueso artificial' en la superficie de materiales metálicos y poliméricos
Las enfermedades óseas son cada vez más frecuentes en la sociedad moderna debido al envejecimiento de la población, entre otros factores, y el uso de implantes dentales y ortopédicos para tratar las enfermedades óseas ha ido en aumento.
La historia de los implantes se remonta al año 1 d.C., cuando se utilizaron implantes dentales de hierro forjado en la antigua Roma. Sin embargo, a pesar de la larga historia, todavía hay una serie de problemas asociados con los procedimientos de implante, como un implante suelto como resultado de una integración lenta en el tejido óseo o una inflamación que requiere un procedimiento quirúrgico secundario.
Para mitigar estos problemas, se ha intentado recubrir el material del implante con "hueso artificial" que tiene la misma composición que el hueso humano real. Los métodos de recubrimiento convencionales, sin embargo, requieren un proceso de síntesis para fabricar el material de hueso artificial y un proceso de recubrimiento separado, que lleva mucho tiempo.
Además, la unión entre el sustrato y la capa de recubrimiento de hueso artificial tiende a ser débil, lo que da como resultado daños o incluso caída, y los métodos de recubrimiento fuertes que podrían aplicarse a pacientes reales en un entorno clínico eran raros.
En estas circunstancias, el equipo de investigación del Dr. Hojeong Jeon en el Centro de Biomateriales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que han desarrollado un recubrimiento cerámico de hueso artificial con el triple de fuerza de adhesión en comparación con los materiales de recubrimiento convencionales.
El equipo de investigación desarrolló una tecnología para inducir el recubrimiento óseo artificial, que había llevado al menos un día y requería docenas de pasos, en solo una hora utilizando un solo proceso. Al usar la técnica, no hay necesidad de sintetizar la materia prima para el recubrimiento de huesos artificiales en un proceso separado, y es posible crear el recubrimiento con un láser de nanosegundos sin ningún equipo costoso o proceso de tratamiento térmico.
No solo eso, es posible formar una capa de recubrimiento con un poder de unión más fuerte que las pocas técnicas de recubrimiento de hueso artificial que se aplican clínicamente en la actualidad. Además, en caso de utilizar este proceso, da como resultado un recubrimiento robusto no solo en las superficies metálicas sino incluso en las superficies de materiales poliméricos como los implantes plásticos ortopédicos, lo que no ha sido posible con los procesos convencionales.
Con el fin de reducir el número de pasos involucrados en el proceso, así como la duración y al mismo tiempo asegurar un recubrimiento robusto, el equipo del Dr. Jeon colocó el material a recubrir en una solución que contiene calcio y fósforo, los componentes principales del hueso y lo irradió con láser.
La temperatura se elevó de manera localizada en el sitio objetivo del láser, provocando una reacción que involucra el calcio y el fósforo para producir hueso artificial cerámico (hidroxiapatita) y la formación de una capa de recubrimiento.
A diferencia de los métodos de recubrimiento convencionales, la síntesis del componente de hueso artificial se induce por láser y, al mismo tiempo, la superficie del sustrato se calienta por encima del punto de fusión para que el material de hueso artificial se adsorba en la superficie fundida y se endurezca tal cual, lo que maximiza la fuerza de unión.
El Dr. Jeon dijo: "El método de recubrimiento de hidroxiapatita que utiliza láser de nanosegundos es una forma sencilla de inducir la bioactividad en materiales no bioactivos como el titanio y PEEK que se utilizan comúnmente como biomateriales. Anticipo que se convertirá en un cambio de juego en eso Tendrá amplias aplicaciones en diversos dispositivos médicos donde se necesita osteointegración.
Mas información: Um, S.‐H., Chung, Y.‐W., Seo, Y., Seo, H., Ok, M.‐R., Kim, Y.‐C., Han, H.‐S., Chung, J. J., Edwards, J. R., Jeon, H., Robust Hydroxyapatite Coating by Laser‐Induced Hydrothermal Synthesis. Adv. Funct. Mater. 2020, 2005233. DOI.org/10.1002/adfm.202005233
Nota original: Wiley Online Library