Silicio Poroso Nanostructurado para Ingeniería de Tejidos Óseos: Cinética de Degradación de Partículas y Liberación Controlada de Si
Autores: Fatima, Naveen; Salehi, Hamideh; Cueto-Díaz, Eduardo J.; Desoutter, Alban; Cuisinier, Frédéric; Cunin, Frédérique; Collart-Dutilleul, Pierre-Yves
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
El silicio poroso nanostructurado (pSi) es un material sintético a base de silicio. Su biocompatibilidad y bioresorbabilidad en fluidos corporales hacen que el pSi sea un biomaterial atractivo para la ingeniería de tejidos, con características de superficie que facilitan la adhesión y diferenciación de células humanas. La cinética de resorción de estos biomateriales porosos es crucial para la regeneración ósea in vivo, con el fin de adaptar la resorción del biomaterial a la formación de tejido y controlar la liberación de moléculas bioactivas cargadas. Investigamos el pSi como un andamiaje bioactivo para la ingeniería de tejidos óseos, con énfasis en la cinética de resorción del pSi y la liberación de silicio. Las partículas y chips de pSi se fabricaron a partir de silicio cristalino y se funcionalizaron mediante oxidación y injerto químico de grupos amina para imitar estructuras biológicas. La resorción de los materiales a lo largo del tiempo se investigó con espectroscopia Raman, espectroscopia infrarroja y microscopía electrónica de barrido. La liberación de silicio se siguió mediante espectrometría de masas. La degradación de las partículas y su inclusión en el nuevo hueso formado se estudiaron in vivo. Los experimentos in vitro revelaron que el pSi no oxidado tenía una disolución inicial acelerada en ddHO y una inhibición de la liberación inicial de Si en SBF. Esta alta reactividad también condujo a la transformación hacia sílice amorfa no resorbible cuando se incubó en SBF. La resorción del pSi comenzó de inmediato con una disolución máxima en las primeras 24 horas. Más tarde, la tasa de disolución disminuyó con el tiempo. En comparación, el proceso de resorción del pSi oxidado parecía retrasado, pero más continuo. Esta disolución retrasada aumentó la bioactividad y estabilidad, lo que llevó a una mayor formación ósea in vivo. La degradación retrasada del pSi proporcionó un aumento constante de ácido silícico a lo largo del tiempo y promovió la regeneración ósea, demostrando el alto potencial del pSi para la ingeniería de tejidos óseos: el pSi oxidado se resorbió casi por completo después de 2 meses de curación, con partículas parcialmente disueltas rodeadas de hueso recién formado. Por el contrario, las partículas no oxidadas aún estaban claramente presentes después de 2 meses con una regeneración ósea limitada. Esta resorción retrasada es consistente con las observaciones in vitro en SBF y la transformación de las partículas hacia sílice.
Descripción
El silicio poroso nanostructurado (pSi) es un material sintético a base de silicio. Su biocompatibilidad y bioresorbabilidad en fluidos corporales hacen que el pSi sea un biomaterial atractivo para la ingeniería de tejidos, con características de superficie que facilitan la adhesión y diferenciación de células humanas. La cinética de resorción de estos biomateriales porosos es crucial para la regeneración ósea in vivo, con el fin de adaptar la resorción del biomaterial a la formación de tejido y controlar la liberación de moléculas bioactivas cargadas. Investigamos el pSi como un andamiaje bioactivo para la ingeniería de tejidos óseos, con énfasis en la cinética de resorción del pSi y la liberación de silicio. Las partículas y chips de pSi se fabricaron a partir de silicio cristalino y se funcionalizaron mediante oxidación y injerto químico de grupos amina para imitar estructuras biológicas. La resorción de los materiales a lo largo del tiempo se investigó con espectroscopia Raman, espectroscopia infrarroja y microscopía electrónica de barrido. La liberación de silicio se siguió mediante espectrometría de masas. La degradación de las partículas y su inclusión en el nuevo hueso formado se estudiaron in vivo. Los experimentos in vitro revelaron que el pSi no oxidado tenía una disolución inicial acelerada en ddHO y una inhibición de la liberación inicial de Si en SBF. Esta alta reactividad también condujo a la transformación hacia sílice amorfa no resorbible cuando se incubó en SBF. La resorción del pSi comenzó de inmediato con una disolución máxima en las primeras 24 horas. Más tarde, la tasa de disolución disminuyó con el tiempo. En comparación, el proceso de resorción del pSi oxidado parecía retrasado, pero más continuo. Esta disolución retrasada aumentó la bioactividad y estabilidad, lo que llevó a una mayor formación ósea in vivo. La degradación retrasada del pSi proporcionó un aumento constante de ácido silícico a lo largo del tiempo y promovió la regeneración ósea, demostrando el alto potencial del pSi para la ingeniería de tejidos óseos: el pSi oxidado se resorbió casi por completo después de 2 meses de curación, con partículas parcialmente disueltas rodeadas de hueso recién formado. Por el contrario, las partículas no oxidadas aún estaban claramente presentes después de 2 meses con una regeneración ósea limitada. Esta resorción retrasada es consistente con las observaciones in vitro en SBF y la transformación de las partículas hacia sílice.