Recubrimientos de cerámica y vidrio nanoestructurados para aplicaciones ortopédicas, parte 5

3.6. Reacción en cadena de polimerasa en tiempo real cuantitativa

La Figura 11 muestra los niveles de expresión de los genes relacionados con el hueso (Runx-2, OPN, colágeno tipo I y BSP) en relación con el gen de mantenimiento de la casa (GAPDH) después de 1 y 7 días de cultivo. En 1 día, la expresión del gen del ARNm de Runx-2 fue mayor en las HOB cultivadas en los recubrimientos de SP y en los discos de Ti-6Al-4V, en comparación con la de los recubrimientos de HT. A los 7 días, el nivel de expresión de Runx-2 en los recubrimientos de HT alcanzó el nivel de Ti-6Al-4V, mientras que los HOB en los recubrimientos de SP mostraron el nivel más alto de expresión de Runx-2 (figura 11a). No se encontraron diferencias significativas en la expresión del gen BSP en las HOB cultivadas en recubrimientos de HT y SP, y en discos de Ti-6Al-4V en ambos puntos de tiempo (figura 11b). El nivel de expresión del gen OPN en HOB en ambos tipos de recubrimientos, especialmente en recubrimientos de HT, fue mayor que en los discos de Ti-6Al-4V en ambos puntos de tiempo (figura 11c). Se observaron niveles de expresión más altos de colágeno tipo I en las HOB cultivadas en ambos recubrimientos, en comparación con los discos de Ti-6Al-4V en el día 7 (figura 11d). En conjunto, estos datos indican que los recubrimientos HT y SP son compatibles con la diferenciación de los HOB.

Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications

Figura 6. Variación del porcentaje relativo de elementos de composición de (a) recubrimientos de HT y (b) SP, (c) su relación molar Si / Ca y (d) cambios en el valor de pH de HCl - Solución tamponada con Tris después de la inmersión de revestimientos El asterisco representa una diferencia significativa; p-valor < 0.05. (a – c) Las barras grises representan antes de la inmersión y las barras negras representan después de la inmersión y (d) los diamantes rellenos representan SP y los cuadrados rellenos representan HT.


Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications Ti 6Al 4v

Figura 7. Morfología de la superficie de (a, b) los recubrimientos de HT después de la incubación en medio de cultivo sin células durante 5 hy el EDS de (c) el recubrimiento de HT antes de la incubación y (d) los depósitos en su superficie después de la incubación. Barras de escala, (a) 50 mm y (b) 10 mm. (Versión en línea en color.)


4. DISCUSIÓN

En este trabajo, los recubrimientos de HT y SP se fabricaron utilizando la técnica de pulverización de plasma atmosférico. Ambos tipos de revestimientos exhibían una estructura de vidrio y cerámica y tenían superficies nanoestructuradas debido a la alta temperatura y la velocidad de enfriamiento súper alta del proceso de pulverización de plasma [3,35,36]. La fuerza de unión del recubrimiento SP fue superior a la del recubrimiento HT; y ambos fueron más altos en comparación con los valores informados del recubrimiento de HAp rociado con plasma [37-39]. El coeficiente de expansión térmica es un factor importante que influye en la calidad de los recubrimientos, incluida la formación de grietas, la tensión residual y la resistencia de la unión. Se informó que los coeficientes de las cerámicas HT y SP y la aleación Ti-6Al-4V son 11.2 × 10 -6 K -1 [24], 6 × 10 -6 K -1 y 8.4 - 8.8 × 10 -6 K -1 [ 15], respectivamente, mientras que la de los recubrimientos de HAp es de alrededor de 15.2 × 10 -6 K -1 [40]. La coincidencia de los coeficientes de expansión térmica de los recubrimientos de HT y SP con los de la aleación Ti-6Al-4V contribuyó a su mayor resistencia de unión en comparación con los recubrimientos de HAp. La fuerza de unión superior del SP en comparación con los recubrimientos HT es posiblemente debido a la presencia de Ti en el recubrimiento SP que puede mejorar la unión química y de difusión entre los recubrimientos SP y el Ti-6Al-4V subyacente [41]. Zheng et al. [39] demostraron que la resistencia de la unión de los recubrimientos de HAp pulverizados con plasma se mejoró en gran medida utilizando materia prima en polvo mixto de Ti y HAp. Además de la resistencia de la unión, la dureza es otro parámetro importante para los recubrimientos biomédicos, ya que afecta sus propiedades antidesgaste. La dureza de nuestros recubrimientos desarrollados fue mayor en comparación con los de HAp rociado térmicamente a pesar de que nuestros recubrimientos se probaron bajo una carga mayor, como se puede ver en la tabla 4. En realidad, la dureza de estos dos recubrimientos también es comparable a la de los cerámicos HAp Bloques (también se ve en la tabla 4).

Figure 8. SEM micrographs of HOBs cultured on the HT coatings Titanium