Thesis
Síntesis y caracterización de películas delgadas biocompatibles depositadas sobre metales usados en implantes óseos
Autor
Angélica Yuliana, Jara Olivares
Institución
Resumen
Resumen
Las películas delgadas han sido objeto de intenso estudio en el área de los
materiales debido a que ofrecen múltiples aplicaciones de gran interés. Diversas superficies han sido modificadas con películas delgadas para estudiar
cómo mejorar sus propiedades de bioactividad y biocompatibilidad para formar un biomaterial. Películas delgadas de Ta, TaN y Ta/TaN fueron depositadas
sobre sustratos metálicos de SS316LVM y Ti por la técnica de Pulverización
Catódica RF. La influencia de la naturaleza del sustrato se evidenció al
caracterizar por DRX de alto ángulo y rasante que las películas cristalizan en la fase ordenada α-Ta sobre SS316LVM y la fase metaestable desordenada β-Ta
cuando los sustratos fueron Ti y TaN, mientras que el TaN cristaliza en la fase
cúbica (Fm3m) tipo NaCl sobre los sustratos metálicos pero presenta una
orientación preferencial en el plano (200) sobre el sustrato de vidrio. El análisis
químico de las superficies por XPS revela que en las capas depositadas hay varias especies químicas oxidadas Ta2O5, TaxOy y TaOxNy, esto es debido a la naturaleza reactiva del Ta, incluso a bajas presiones parciales como las de las condiciones de síntesis. Por MEB se examinó la microestructura de las películas y se observó que las películas se depositaron de forma homogénea con un tamaño de grano pequeño y una microestructura tipo coliflor, además que siguen un crecimiento de tipo columnar típico de sistemas depositados por técnicas de PVD, específicamente siguiendo el crecimiento explicado en la zona tipo I del modelo de Movchan, Demchisin y Thornton. Para evaluar la bioactividad de las diversas superficies se utilizó el método biomimético, que consiste en la inmersión de las películas delgadas en fluido corporal simulado(FCS) para promover la deposición de fosfatos de calcio se utilizaron dos concentraciones para evaluar cualitativamente cuál lograba depositar el fosfato de calcio estequiométrico Hidroxiapatita y hacerlo más eficientemente, se escogió la concentración FCS 1.5 que está enriquecida en iones Ca2+ y PO43-, encontrándose que una nueva capa se depositó sobre las superficies y se determinó por DRX, FTIR y XPS que la fase cristalina de la capa depositada es Hidroxiapatita, por lo que todas las superficies poseen la habilidad de formar apatitas espontáneamente luego de un período de inmersión de tres semanas.El mecanismo por el cual ocurre esta deposición involucra la formación de
pequeñas cantidades de grupos Ta-OH debido a la hidratación de la capa de pasivación de óxido de Tántalo que se forma en la superficie de las películas depositadas. Para estudiar la biocompatibilidad las películas fueron colocadas en cultivo celular con osteoblastos, exhibiendo adhesión celular y formación de filipodios. Considerando que uno de los principales problemas de los implantes
óseos es la formación de biopelículas, producto de la colonización de las
bacterias, se hicieron ensayos con la bacteria Pseudomonas Aeruginosa que
es uno de los principales patógenos oportunistas de heridas quirúrgicas,
causando infecciones en tejidos blandos, huesos, etc. Este ensayo permitió
conocer cómo las distintas superficies reaccionan al ser expuestas a esta
bacteria. El Titanio tuvo mayor crecimiento de P. aeruginosa y formación de biopelículas en todos los períodos de estudio, mientras que en las superficies
de Ta se encontró la menor actividad de formación de biopelículas. Se evalúa
el uso de películas delgadas mesoporosas de Sílice para ser usadas como agentes bactericidas y se evidencia por MEB que no hay colonización de microorganismos ni formación de biopelículas sobre estas superficies. Angélica Yuliana, Jara Olivares (2016) Síntesis y caracterización de películas delgadas biocompatibles depositadas sobre metales usados en implantes óseos. Trabajo de Grado presentado ante la Universidad Central de Venezuela para optar por el Título de Doctora en Ciencias Mención Física