Proyectos
Películas delgadas de cerámicos tipo oxinitruro con potencial aplicación en materiales biocompatibles para implantes ortopédicos
Resumen
La investigación y desarrollo de nuevos biomateriales que permitan mejorar las propiedades del mismo puesto en servicio para uso médico-quirúrgico ha tenido un crecimiento rápido en los últimos años. La viabilidad tecnológica depende en gran medida de la respuesta que este ofrece al paciente y su capacidad para interactuar con sistemas biológicos sin riesgo a lesiones, toxicidad o rechazo por parte del sistema inmune. En la selección de un biomaterial es necesario considerar propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y químicas, además del entorno con el que va a interactuar. Sin embargo, los biomateriales en raras ocasiones reúnen el conjunto ideal de propiedades para una aplicación determinada y de allí la necesidad de modificarlo en aplicaciones específicas [1]. Entre las estrategias utilizadas para generar características deseables como dureza, resistencia a la corrosión, inercia química, biocompatibilidad y activación de mecanismos de autoregeneración, se encuentra la modificación de la superficie y en particular las películas delgadas, han resultado ser una alternativa prometedora. Los biomateriales, mejoran la calidad de vida de muchos pacientes con implantes dentales y articulaciones artificiales. Sin embargo, la Organización Mundial de la Salud (OMS) reporta que de los mil millones de personas que padecen algún tipo de discapacidad solo el 15 % tiene acceso a servicios de ortoprotésica [2]. El aumento de personas con discapacidad ha crecido de manera alarmante debido al envejecimiento de la población, enfermedades asociadas a discapacidad y víctimas del conflicto bélico. Por ello, la OMS coordina el Plan de acción mundial sobre discapacidad 2014 – 2021, una iniciativa mundial para fomentar tecnologías que conlleven a materiales asequibles y de alta calidad [2]. En los últimos años los investigadores han unido esfuerzos en la búsqueda de recubrimientos para materiales metálicos altamente resistentes a la corrosión a pH fisiológico, que interactúen con la matriz celular, promuevan procesos de osteointegración y regeneración ósea. Dentro de este marco, el Grupo de Materiales y Procesos Químicos se ha enfocado en el estudio de películas delgadas de materiales cerámicos biocompatibles para su posible aplicación en implantes metálicos. Se utilizan diversas técnicas de depósito que abarcan procesos físicos y químicos. Se seleccionaron los oxinitruros de metales de transición en particular, por sus propiedades diferentes en comparación a su óxido y nitruro, lo que permiten cambiar la conductividad eléctrica, aumentar la dureza y resistencia a la corrosión [5]. La incorporación de altos niveles de nitrógeno conduce a aumentos significativos en resistencia, tenacidad, módulo elástico y dureza [6,7]. Adicionalmente, por su carácter cerámico tienen la capacidad de permanecer sin deteriorase y sin producir daño en los tejidos circundantes, son menos susceptibles al desgaste en prótesis, reducen los problemas de osteólisis y aflojamiento aséptico aumentando la vida media de los implantes [8]. Esta propuesta se enfocará en la síntesis y caracterización de películas delgadas que mejoren las características del acero grado quirúrgico como base de biomateriales utilizados en implantes metálicos. En particular se realizará la síntesis, evaluación frente a la corrosión y biocompatibilidad con células óseas, de películas delgadas de cerámicos tipo oxinitruro bimetálicos: Zn-ZrOxNy - CeOxNy y Ni-ZrOxNy - CeOxNy. Se determinan las condiciones óptimas de depósito por el método de Sputtering RF teniendo en cuenta los parámetros experimentales de temperatura, potencia y flujo de gases reactivos, se caracterizarán las películas delgadas a nivel morfológico, de composición y estructural utilizando las técnicas SEM, AFM, perfilometría, EDX, DRX y XPS. Por último, se evalúa la biocompatibilidad de los materiales en células en cultivo in vitro, por microscopía de fluorescencia y reducción metabólica del MTT.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2019
Modalidad:CONVOCATORIA PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2019
Responsable