Biosticlă pentru aplicații osoase

I. Introducere1

Biosticla este un compus chimic care face parte dintr-o familie compozițională recunoscută a avea proprietățile de bioactivitate cele mai bune, fapt demonstrat de realizarea conexiunii cu țesuturile vii într-un interval temporal restrâns la doar câteva ore.

Această nouă clasă de biomateriale, bazată pe un amestec amorf de oxizi (SiO2-Na2O-K2O-CaOMgO-P2O5), a fost brevetată în anul 1968 de către Larry Hench prin prepararea binecunoscutei Bioglass 45S5.

În funcție de procentul de SiO2 în principal, aceste biomateriale pot fi bioinerte, bioactive sau bioresorbabile. Hench și Clark au fost primii cercetători care au observat bioactivitatea acestui material in vitro și in vivo și i-au demonstrat potențialul osteointegrator.

Totodată au fost remarcate și proprietățile antimicrobiale și antiinflamatorii și posibilitatea de a controla cu ușurință cristalinitatea prin aplicarea tratamentelor termice corespunzătoare fazei sticloase prezente în structura biosticlei. Toate acestea constituie argumente în plus pentru ca această clasă de biomateriale să fie un prim obiectiv în cercetarea din domeniu.

Fig.1 Diagrama lui Hench

II. Nivelul actual de dezvoltare și integrare în medicină al materialelor de tip biosticlă1

Deși au trecut 40 de ani de la patentarea acestui material, până acum a fost intens utilizat doar sub formă de particule cu diametru mare (~100μm), grupate în blocuri cu diferite geometrii, cu aplicații în chirurgia ortopedică regenerativă (filleri osoși).

Ca metode de obținere a filmelor subțiri de biosticlă la nivel comercial sunt utilizate emailarea-glazurarea și pulverizarea combustivă în flacără sau în plasmă (flame/plasma spray) și în ultimii ani se desfășoară cercetări intense în multe laboratoare de cercetare din domeniul biomaterialelor, pentru a găsi metode alternative celor ajunse tradiționale, care conduc la acoperiri groase, cu rezistență mecanică scăzută.

Deși proprietățile lor superficiale sunt interesante, dezvoltarea lor este limitată datorită: fragilității ridicate și rezistenței mecanice reduse la oboseală statică. Cu toate acestea, ele se folosesc pentru realizarea de oscioare ale urechii medii, reconstrucții alveolare, implanturi dentare, pelicule pentru acoperirea totală a unor proteze (din alumină sau din aliaj de titan), pentru tratamente moderne ale cancerului.

Pentru toate aceste aplicații, biosticlele au cunoscut o dezvoltare spectaculoasă, așa cum rezultă din tabelul 1.

Datorită fragilității ridicate și rezistenței mecanice reduse ale biosticlelor precum și toxicității ionilor metalici ce pot apărea din aliajele metalice folosite la protezele interne, s-a trecut la studiul protezelor ortopedice metalice acoperite cu filme subțiri de biosticlă.

Utilizarea acestora este motivată printre altele de caracteristicile de porozitate ale biosticlelor, care permit o propagare foarte intimă a țesuturilor, asigurându-se pe această cale o legătură perfectă cu implantul. Astfel, aceste structuri au avantajul că îmbină proprietățile bioactive ale materialului de acoperire cu rezistența mecanică a suportului.(vezi figura 2)