Preparación y caracterización de composites de hidroxiapatita deficiente en calcio y quitosana

Se obtuvieron composites de quitosana/hidroxiapatita deficiente en calcio (CHI/CDHA) por un método biomimético (nucleación de la fase inorgánica dentro de la matriz polimérica), con el objetivo de obtener un nuevo material que combine la biodegradabilidad y flexibilidad de la quitosana y la bioactividad y osteoconductividad de la hidroxiapatita con vistas a su posible empleo como sustituto óseo. Con este fin se prepararon sistemas con composiciones de CHI/CDHA: 20/80, 50/50 y 80/20. Las muestras fueron preparadas en forma de partículas y su morfología fue analizada a través de una lupa. Se observó que las partículas de menor contenido de quitosana son menos esféricas, más pequeñas e irregulares. Las fases orgánica e inorgánica de los composites obtenidos fueron identificadas mediante espectroscopia FTIR, difracción de Rayos X y análisis térmico. Los espectros FTIR de los composites mostraron las bandas de absorción características de ambos componentes, la quitosana y la hidroxiapatita. El análisis térmico evidenció la existencia de interacción entre la matriz de quitosana y el componente inorgánico. Se observó además, una correspondencia entre la relación quitosana/componente inorgánico de la mezcla de alimentación y la del composite resultante. Por su parte, el ensanchamiento observado en los picos de los difractogramas fueron indicativos del pequeño tamaño de los cristales de la hidroxiapatita formada in situ. El análisis por rayos X de los residuos de los composites calcinados a 1 000 ºC por 15 h indica que la fase inorgánica de los composites es hidroxiapatita deficiente en calcio

Si-tricalcium phosphate cement: preparation, characterization and bioactivity in SBF

There are evidences considering the effectiveness of Si on enhancing biological properties of calcium phosphates; however, there are not many works relating to the Si-alpha-TCP bone cement. The influence of silicon doping on the properties of Α-TCP cement was analyzed. Si-TCP was obtained by a solid state reaction employing CaCO3, CaHPO4 and CaSiO3 and powder was analyzed by XRD, FTIR, XRF and BET specific area. Cement samples were analyzed for their surface of fracture morphology, mechanical resistance and SBF bioactivity. Cement mechanical resistance was not satisfactory for biomedical application; nonetheless, sample's surface was coated by an apatite layer after immersion in SBF. Notwithstanding, to ensure that silicon is the element responsible for increasing the material's bioactivity it is necessary to evaluate the in vivo performance of the bone cement obtained in this work.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Instituto de Ciência e TecnologiaUniversidade Estadual de Campinas Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em BiofabricaçãoConsejo Superior de Investigaciones Científicas Instituto de Cerámica y VidrioUniversidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Mecânica Faculdade de Engenharia MecânicaUNIFESP, Instituto de Ciência e TecnologiaSciEL

In situ synchrotron X-ray powder diffraction study of the early hydration of α-tricalcium phosphate/tricalcium silicate composite bone cement

Bioactivity, osteogenicity and mechanical properties of α-tricalcium phosphate (α-TCP) based phosphates cements can be improved by adding tricalcium silicate (C3S); however, the addition of C3S delays the precipitation and growth of calcium deficient hydroxyapatite (CDHA). Thus, the aim of this work was the study of in situ setting reaction of α-TCP/C3S composite bone cement under high energy X-ray generated by a synchrotron source within the first 72h. The results showed that the addition of C3S induces the precipitation of nanosized CDHA at early times depending on the added content. Calculated crystallite sizes showed that the higher the content of C3S, the smaller the crystal size at the beginning of the precipitation. These results are different from those obtained by conventional XRD method, suggesting that the proposed technique is a powerful tool in determining the composition and extent of reaction of CPCs surfaces in real time

Synthesis, characterization, bioactivity and biocompatibility of nanostructured materials based on the wollastonite-poly(ethylmethacrylate-co-vinylpyrrolidone) system

Composite materials are very promising biomaterials for hard tissue augmentation. The approach assayed in this work involves the manufacturing of a composite made of a bioactive ceramic, natural wollastonite (W) and a nanostructured copolymer of ethylmethacrylate (EMA) and vinylpyrrolidone (VP) to yield a bioresorbable and biocompatible VP–EMA copolymer. A bulk polymerization was induced thermally at 508C, using 1 wt % azobis(isobutyronitrile) (AIBN) as free-radical initiator. Structural characterization, compressive strength, flexural strength (FS), degradation, bioactivity, and biocompatibility were evaluated in specimens with a 60/40 VP/EMA ratio and ceramic content in the range 0–60%. A good integration between phases was achieved. Greater compression and FS, in comparison with the pure copolymer specimens was obtained only when the ceramic load got up to 60% of the total weight. The soaking in NaCl solution resulted in the initial swelling of the specimens tested. The maximum swelling was reached after 2–3 h of immersion and it was significantly greater for lower ceramic loads. This result makes the polymer component the main responsible for the interactions with the media. After soaking in SBF, microdomains segregation can be observed in the polymer component that can be related with a dramatic difference in the reactivity of both monomers in free radical polymerization, whereas the formation of an apatite-like layer on the W surfaces can be observed. Biocompatibility in vitro studies showed the absence of cytotoxicity of all formulations. The cells were able to adhere on the polystyrene negative control and on specimens containing 60 wt % wollastonite forming a monolayer and showing a normal morphology. However, a low cellular growth was observed. 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res 88A: 53–64, 2009Peer reviewe

Si-tricalcium phosphate cement: preparation, characterization and bioactivity in SBF

There are evidences considering the effectiveness of Si on enhancing biological properties of calcium phosphates; however, there are not many works relating to the Si-alpha-TCP bone cement. The influence of silicon doping on the properties of Α-TCP cement was analyzed. Si-TCP was obtained by a solid state reaction employing CaCO3, CaHPO4 and CaSiO3 and powder was analyzed by XRD, FTIR, XRF and BET specific area. Cement samples were analyzed for their surface of fracture morphology, mechanical resistance and SBF bioactivity. Cement mechanical resistance was not satisfactory for biomedical application; nonetheless, sample's surface was coated by an apatite layer after immersion in SBF. Notwithstanding, to ensure that silicon is the element responsible for increasing the material's bioactivity it is necessary to evaluate the in vivo performance of the bone cement obtained in this work.493498Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Evaluación anatomopatológica experimental de la implantación en hueso de la Hidroxiapatita Sintética (Apafill-G)

Es bien conocido en el mundo el uso de la hidroxiapatita como material de implante para la restauración de defectos óseos. El presente estudio experimental tuvo como objetivo determinar la histocompatibilidad y las propiedades de osteoconducción y biodegradación del APAFILL-G: hidroxiapatita sintética obtenida por el método de ceramización, desarrollada por el Centro de Biomateriales de la Universidad de La Habana. Para esta experiencia, se emplearon 10 perros Beagle, a los cuales se les realizaron implantes de APAFILL-G en fémur y mandíbula, con sus corres-pondientes controles; fueron sacrificados a los tres y seis meses y al año y dos años de implantados; se obtuvieron muestras de tejido del área de implantación que fueron fijadas en formol neutro y procesadas, previa descalcificación, por el método de inclusión en Parafina y coloreadas con Hematoxilina y Eosina. El estudio se realizó con microscopio óptico. Los resultados permitieron determinar que el APAFILL-G resultó ser histocompatible, osteoconductor y no se observaron signos de biodegradación en ninguna de las muestras en los diferentes períodos estu-diados. Estos resultados corroboran los estudios realizados por otros autores en el mundo.Palabras clave: Hidroxiapatita, Toxicidad, Implante.</p

Characterization of biomimetic calcium phosphate coatings on Ti6Al4V alloy

Los metales se emplean ampliamente para la fabricación de implantes óseos debido a su elevada resistencia mecánica. Sin embargo, los metales son solo materiales biotolerables incapaces de desarrollar un enlace directo con el tejido óseo vivo. Por otra parte, los materiales bioactivos sí forman enlace químico directo con el tejido óseo, pero por lo general, no poseen propiedades mecánicas adecuadas. La combinación de elevada resistencia mecánica y bioactividad se puede alcanzar mediante el recubrimiento de la superficie de un substrato metálico con hidroxiapatita (HA). Se pueden emplear varios métodos para la aplicación de recubrimientos de hidroxiapatita sobre metales, como son implantación iónica, plasma spray, sol-gel, electrodeposición y el método biomimético, siendo este último particularmente atractivo porque imita las condiciones fisiológicas existentes en el organismo durante la formación del recubrimiento. Otro aspecto definitorio de la calidad de un recubrimiento de HA es su adhesión al substrato, sin embargo la adhesión de los recubrimientos obtenidos por el método biomimético han sido escasamente estudiadas. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la sustitución del vidrio G, empleado en la etapa de nucleación en el método biomimético convencional, por una disolución de silicato de sodio, sobre las características químicas, morfológicas y la adhesión de los recubrimientos obtenidos sobre una aleación de Ti6Al4V. Los recubrimientos obtenidos se analizaron mediante espectroscopia FTIR en modo de reflectancia difusa (DRIFT), microscopia electrónica de barrido (SEM) y ensayos de adhesión según la norma ASTM C 633 -79

Main Contributions to Bioceramics by Salvador De Aza

A full compilation of Salvador De Aza works on biomedical materials is a huge task beyond the aim of this paper; instead it is intended to stand out De Aza’s thoughts and leadership in the field of Bioceramics and to pay tribute to his memory. The most outstanding works of Professor Salvador De Aza related to Bioceramics, from the point of view of the authors, are commented and discussed. Topics the authors chose among many other De Aza’s works on biomedical materials are: The prediction and demonstration of bioactivity in pseudo-wollastonite ceramics; the use of phase diagrams to design bulk-bioactive ceramics with eutectic microstructures; the relationship between bioactivity and microstructure in ceramic biomaterials; and the studies on the polymorphic phase transitions in tricalcium phosphate.Peer reviewe