En las últimas décadas, el titanio y sus aleaciones se han convertido en una alternativa atractiva para el uso como materiales para implantes y prótesis (implantes dentales, prótesis de rodillas, clavos endomedulares, etc.) por poseer las propiedades de biocompatibilidad, ligereza y de exhibir una buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la corrosión. Actualmente una de las áreas de investigación más activas en el campo de los biomateriales es la de tratamientos superficiales sobre titanio, con la finalidad de mejorar la adherencia entre el implante y el hueso. El objetivo del presente trabajo de investigación es la caracterización de la superficie y evaluación de la biocompatibilidad de compuestos nanoestructurados de titanio e hidroxiapatita. La incorporación del titanio con la hidroxiapatita se realizó mediante un proceso de fricción batido (FSP) sobre la superficie del titanio, con diversas concentraciones de hidroxiapatita. La caracterización de la superficie de las probetas se realizó mediante dos métodos: por microscopía electrónica de barrido y perfilometría óptica. La evaluación de biocompatibilidad se realizó mediante ensayos electroquímicos, para evaluar la pasivación del titanio, y ensayo in-vitro para la evaluación de formación de apatita sobre la superficie de las muestras de titanio; ambos ensayos se realizaron a temperatura corporal (37°C). Se complementaron los estudios mediante una evaluación con microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que es posible fabricar compuestos superficiales de hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada empleando el método de procesamiento por fricción batido (FSP). Como resultado de los ensayos electroquímicos se observó hidroxiapatita dopada con oxido de silicio presenta el mejor comportamiento ante la corrosión; de la misma manera los ensayos in-vitro evidenciaron una mayor formación de apatita sobre la superficie de las muestras hidroxiapatita dopada. / Tesis

Se investigó la viabilidad de emplear una plataforma de microtitulación elástica elaborada en polidimetilsiloxano (PDMS) para su uso en estudios toxicológicos. Primero, se evaluó la compatibilidad del diseño propuesto en la solicitud de patente ”Sistema de cultivo celular con componentes que generan excitaciones mecánicasïmplementado en una silicona biocompatible, donde se encontraron varios puntos de mejora que fueron trabajados en aras de poder utilizarla en métodos estandarizados para ensayos farmacológicos o toxicológicos. En la segunda parte de la investigación, se desarrollaron métodos para mejorar la hidrofilicidad de la superficie de PDMS, para ello se utilizó la modificación a través de la mezcla pre-polimerización con surfactantes y el recubrimiento con proteínas como colágeno y albúmina de suero bovino. A través de la medición del ángulo de contacto de agua, se estimó el incremento de hidrofilicidad, donde la mezcla con surfactantes no logró una diferencia significativa en el ángulo de contacto del material nativo de PDMS (113.98° ± 0.70°); a diferencia del recubrimiento proteico con albúmina al 1 % que logró un ángulo de 56.08° ± 0.74° igualando al control de poliestireno (54.14° ± 2.24°). Luego de establecer los protocolos de mejora de la plataforma elástica, se procedió a su evaluación biológica empleando la línea celular HeLa a través de los criterios de viabilidad, morfología y proliferación. La evaluación de la vialidad celular, por 72 horas mostró que el recubrimiento con colágeno (97.68 % ± 1.42 %) logró igualar al crecimiento logrado en la placa comercial de poliestireno con 98.98 % ± 1.15 % y superar las viabilidades en los otros recubrimientos con albúmina. Si bien, el recubrimiento con colágeno tuvo resultados comparables al control de poliestireno en términos de viabilidad, las diferencias morfológicas fueron evidentes, desde la extensión de cada célula, hasta la formación de la monocapa del cultivo. Se concluye que no basta mejorar propiedades del material, como la hidrofilicidad, sino que se debe explorar la interacción entre célula - sustrato desde un acercamiento bioquímico, ya que, como se ha demostrado, estas interacciones tienen un gran impacto en el desarrollo celular y en aplicaciones que involucran células adherentes.

En las últimas décadas, el titanio y sus aleaciones se han convertido en una alternativa atractiva para el uso como materiales para implantes y prótesis (implantes dentales, prótesis de rodillas, clavos endomedulares, etc.) por poseer las propiedades de biocompatibilidad, ligereza y de exhibir una buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la corrosión. Actualmente una de las áreas de investigación más activas en el campo de los biomateriales es la de tratamientos superficiales sobre titanio, con la finalidad de mejorar la adherencia entre el implante y el hueso. El objetivo del presente trabajo de investigación es la caracterización de la superficie y evaluación de la biocompatibilidad de compuestos nanoestructurados de titanio e hidroxiapatita. La incorporación del titanio con la hidroxiapatita se realizó mediante un proceso de fricción batido (FSP) sobre la superficie del titanio, con diversas concentraciones de hidroxiapatita. La caracterización de la superficie de las probetas se realizó mediante dos métodos: por microscopía electrónica de barrido y perfilometría óptica. La evaluación de biocompatibilidad se realizó mediante ensayos electroquímicos, para evaluar la pasivación del titanio, y ensayo in-vitro para la evaluación de formación de apatita sobre la superficie de las muestras de titanio; ambos ensayos se realizaron a temperatura corporal (37°C). Se complementaron los estudios mediante una evaluación con microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que es posible fabricar compuestos superficiales de hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada empleando el método de procesamiento por fricción batido (FSP). Como resultado de los ensayos electroquímicos se observó hidroxiapatita dopada con oxido de silicio presenta el mejor comportamiento ante la corrosión; de la misma manera los ensayos in-vitro evidenciaron una mayor formación de apatita sobre la superficie de las muestras hidroxiapatita dopada.

En la presente Tesis se muestra la evaluación de recubrimiento de fases MAX, Ti2AlC y Ti3AlC2, como una alternativa para uso en lubricante sólido de implantes de rodilla o cadera. Para esto se usó Silicio como base para recubrir; y se realizaron ensayos tales como espectroscopia de Raman, Espectroscopia de Energía Dispersiva, Microscopia Electrónica de Barrido y Difracción de Rayos X, para caracterizar los elementos presentes en la muestra, su composición y enlaces. También se realizaron ensayos de caracterización tribológicos para cuantificar el coeficiente de fricción y mojabilidad de la muestra. El ensayo para la medición del coeficiente de fricción (COF) se realizó con un tribómetro mediante el método de pin-onplate a velocidades de 2 y 10 mm/s, y a fuerzas normales aplicadas de 0.16 y 0.80 N. Adicionalmente se realizaron pruebas de ángulo de contacto con un goniómetro usando 2 tipos de líquido: agua desionizada, y agua desionizada con cloruro de sodio a una concentración de 3.5 %. Donde, a las muestras recubiertas, se les agregaron gotas del agua con NaCl para medir el COF y se usaron valores de fuerza de 0.16 y 0.80 N a velocidad de 2 mm/s, con el fin de evaluar su relación con la curva de Stribeck, la cual varía dependiendo de un cambio de fuerzas. Obteniéndose como resultados que el menor valor de COF para las pruebas en seco se alcanzó con la muestra con Ti2AlC al aplicar la fuerza de 0.16 N y velocidad de 2 mm/s. Además, esta misma, obtuvo el menor rango de fase running-in entre las muestras con recubrimiento para ensayos con velocidad de 2 mm/s. Por otro lado, la muestra recubierta con Ti3AlC2 fue la que obtuvo mayor COF en las pruebas, y, su fase running-in fue la de menor rango entre las muestras recubiertas para las pruebas con velocidades a 10 mm/s. En las pruebas de mojabilidad, se obtuvo que el Ti2AlC y Ti3AlC2 tienen comportamiento hidrofóbico. Por otro lado, en las pruebas con el líquido se obtuvo que la muestra recubierta con menor valor de COF fue la de Ti2AlC con la fuerza de 0.80 N. Finalmente, el recubrimiento de Ti2AlC es el que generó menos contaminaciones y no se rompió la capa de recubrimiento, logrando disminuir el valor de COF comparado al de Silicio. Siendo el Ti2AlC el material que podría usarse para otras aplicaciones de recubrimiento en articulaciones que requieran de una velocidad y fuerzas parecidas a las usadas en los ensayos. Finalmente, se cumplió con los objetivos propuestos y se caracterizó la muestra en un ambiente sin líquido y con líquido. Adicionalmente, se puede evaluar el aumento de espesor en los recubrimientos para que se evite su extracción en las pruebas tribológicas y logren disminuir el COF; y con respecto al comportamiento hidrofóbico, este aporta como material bactericida ante aplicaciones en implantes, por lo que también se recomienda que se realicen ensayos con bacterias para evaluar su efectividad.