Científicos de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) utilizaron medidas fotoelectroquímicas y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X para aclarar la fuente de biocompatibilidad del titanio cuando se implanta en el cuerpo, como ocurre con los reemplazos de cadera y los implantes dentales. Encuentran que su reactividad con los iones correctos en el líquido extracelular permite que el cuerpo lo reconozca. Este trabajo puede dar lugar a implantes médicos de nueva generación que duren más.

Debido a su excelente fuerza y ​​resistencia a la corrosión, el titanio se usa comúnmente en implantes médicos y dentales. Con el tiempo, los médicos también han notado que los pacientes con implantes de titanio generan una respuesta inmunitaria menor que la que normalmente ocurre cuando se coloca un material extraño dentro del cuerpo. Esto se ha explicado en base a la biocompatibilidad del titanio. Esta biocompatibilidad puede generar un problema, como cuando los tornillos fabricados con aleaciones de titanio se asimilan demasiado al tejido óseo después de una implantación prolongada, lo que dificulta su posterior extracción. A pesar de numerosos estudios sobre reacciones biológicas con materiales implantados, la razón de la biocompatibilidad del titanio sigue sin comprenderse bien. Se necesita una explicación más completa de las propiedades de la superficie que le dan al titanio estas características.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por TMDU ha probado discos delgados de titanio en una solución que contiene iones destinados a imitar el líquido extracelular del cuerpo, así como en solución salina. Midieron la cantidad de corriente fotoeléctrica que se generaba cuando la luz de varias longitudes de onda se iluminaba en los discos. También realizaron espectroscopía de fotoelectrones de rayos X para caracterizar las películas pasivas que estaban naturalmente presentes en la superficie del titanio.

"Las películas pasivas consistían en un TiO₂ muy delgado capa que contiene pequeñas cantidades de Ti₂ O₃ y TiO, grupos hidroxilo y agua. Durante la polarización en Hanks, los iones de calcio y fosfato se incorporaron o formaron fosfato de calcio, pero no en solución salina", dice el primer autor Seong-Cheol Kim. El fosfato de calcio también se formó mucho más fácilmente, lo que podría ayudar a reducir la respuesta a cuerpos extraños.

"La reactividad del titanio con alta resistencia a la corrosión, como se revela en este experimento por su estructura de banda electrónica, es una de las principales razones de su excelente biocompatibilidad entre los metales", dice el autor correspondiente Takao Hanawa. Esta investigación puede conducir a implantes más seguros y menos costosos para reemplazos de cadera o implantes dentales, porque el titanio es relativamente raro y costoso.

El trabajo se publica en Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados . + Explora más

Las simulaciones revelan el papel del calcio en la aceptación de los implantes de titanio