Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (May 2022)
Fabrication, characterization, and in vitro evaluation of β-TCP/ZrO2-phosphate-based bioactive glass scaffolds for bone repair
Abstract
Scaffolds have proven to be an excellent option for the regeneration of bone tissues; since they present excellent results of architecture, composition, and functionality. Therefore, scaffolds can be used as implants to repair bones and show guided regeneration, allowing complete restructuring of damaged tissue, as well as allowing the site where the implant is located to have functionality. In the present investigation, three different beta-phase tricalcium phosphate/zirconia-reinforced phosphate-based bioactive glass compositions were evaluated: V1, VZ0.5, and VZ1.0 (0, 0.5, and 1 mol%). All scaffolds showed excellent bioactivity and osteoconductivity results. They were forming HA crystalline aggregates with the typical cauliflower morphology in vitro studies in simulated body fluid and with human osteoblasts (MG-63).On the other hand, cell proliferation analyzed using the BrdU assay and apoptosis using Annexin V. As well as the viability (MTT assay) and adhesion (RT-PCR of beta 3 integrin) of osteoblasts at day 14. Zirconia had a significant positive effect on cell proliferation as well as in the cell adhesion, with a substantial proliferation for the scaffold with VZ1.0 composition. Due to the zirconia modifies the scaffold surface, allowing greater cell adhesion, an essential step for cell proliferation to take place. Resumen: Los andamios han mostrado ser una excelente opción para la regeneración de los tejidos óseos, ya que presentan excelentes resultados de arquitectura, composición y funcionalidad. Por lo tanto, los andamios pueden ser empleados como implantes para reparar huesos y mostrar regeneración guiada, permitiendo la reestructuración completa del tejido dañado, así como permiten que el sitio en donde se encuentra el implante tenga funcionalidad. En la presente investigación, se evaluaron tres diferentes composiciones de fosfato tricálcico fase beta/vidrio bioactivo base fosfato reforzado con zirconia: V1, VZ0.5, y VZ1.0 (0, 0,5 y 1 mol%). Todos los andamios mostraron excelentes resultados de bioactividad y de osteoconductividad. Se observó la formación de agregados cristalinos de la fase HA con la típica morfología coliflor en los estudios in vitro de los andamios sumergidos en fluido corporal simulado y con osteoblastos humanos (MG-63). Por otro lado, se analizó la proliferación celular mediante ensayo de BrdU, y apoptosis mediante anexina V. Así como la viabilidad (ensayo de MTT) y la adhesión (RT-PCR de integrina beta 3) de los osteoblastos al día 14. La zirconia tuvo un efecto positivo significativo en la proliferación celular, así como en la adhesión celular para el andamio con la composición VZ1.0, debido a que la zirconia modificó la superficie del andamio, permitiendo una mayor adhesión celular, paso importante para que se pueda llevar a cabo la proliferación celular.
