Rivestimenti in vetroceramica nanostrutturati per applicazioni ortopediche-Parte 5

3.6. Reazione a catena della polimerasi quantitativa in tempo reale

La Figura 11 mostra i livelli di espressione dei geni correlati all'osso (Runx-2, OPN, collagene di tipo I e BSP) in relazione al gene di casa (GAPDH) dopo 1 e 7 giorni di coltura. A 1 giorno, l'espressione del gene mRNA di Runx-2 era più alta nei HOB coltivati sui rivestimenti SP e sui dischi Ti-6Al-4V, rispetto a quelli sui rivestimenti HT. A 7 giorni, il livello di espressione Runx-2 sui rivestimenti HT è stato raggiunto da quello di Ti-6Al-4V, mentre i HOB sui rivestimenti SP hanno mostrato il più alto livello di espressione di Runx-2 (figura 11a). Nessuna differenza significativa nell'espressione genica di BSP è stata trovata in HOBs coltivati su rivestimenti HT e SP, e dischi Ti-6Al-4V in entrambi i punti temporali (figura 11b). Il livello di espressione genica OPN in HOB su entrambi i tipi di rivestimento, in particolare sui rivestimenti HT, era superiore a quello sui dischi Ti-6Al-4V in entrambi i punti temporali (figura 11c). Livelli di espressione più elevati di collagene di tipo I sono stati osservati in HOBs coltivati su entrambi i rivestimenti, rispetto ai dischi Ti-6Al-4V al giorno 7 (figura 11d). Collettivamente, questi dati indicano che entrambi i rivestimenti HT e SP supportano la differenza di HOB.

Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications

Figura 6. Variazione della percentuale relativa di elementi composizionali di (a) rivestimenti HT e (b) SP, (c) il loro rapporto molare Si / Ca e (d) variazioni del valore pH della soluzione tampone HCl-Tris dopo l'immersione di rivestimenti. L'asterisco rappresenta una differenza significativa; valore p <> (a-c) Le barre grigie rappresentano prima dell'immersione e le barre nere rappresentano dopo l'immersione e (d) i diamanti riempiti rappresentano i quadrati SP e quelli pieni rappresentano HT.


Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications Ti 6Al 4v

Figura 7. Morfologia superficiale di (a, b) i rivestimenti HT dopo incubazione in terreno di coltura privo di cellule per 5 ore e l'EDS di (c) il rivestimento HT prima dell'incubazione e (d) i depositi sulla sua superficie dopo l'incubazione. Barre scala, (a) 50 mm e (b) 10 mm. (Versione online a colori.)


4. DISCUSSIONE

In questo lavoro, i rivestimenti HT e SP sono stati fabbricati utilizzando la tecnica spray al plasma atmosferico. Entrambi i tipi di rivestimento presentavano una struttura vetrosa e avevano superfici nanostrutturate a causa dell'elevata temperatura e della velocità di raffreddamento super-elevata del processo di spruzzatura al plasma [3,35,36]. La forza legante del rivestimento SP era superiore a quella del rivestimento HT; ed entrambi erano più alti rispetto ai valori riportati di rivestimento HAp spruzzato con plasma [37-39]. Il coefficiente di espansione termica è un fattore importante che influenza la qualità dei rivestimenti, compresa la formazione di fessure, stress residuo e forza di adesione. I coefficienti delle ceramiche HT e SP e della lega Ti-6Al-4V sono stati segnalati come 11.2 × 10 -6 K -1 [24], 6 × 10 -6 K -1 e 8.4 - 8.8 × 10 -6 K -1 [ 15], mentre quello dei rivestimenti HAp è di circa 15,2 × 10 -6 K -1 [40]. La stretta corrispondenza dei coefficienti di dilatazione termica dei rivestimenti HT e SP con quella della lega Ti-6Al-4V ha contribuito alla loro maggiore forza di adesione rispetto ai rivestimenti HAp. La forza di adesione superiore della SP rispetto ai rivestimenti HT è probabilmente dovuta alla presenza di Ti nel rivestimento SP che può migliorare il legame chimico e di diffusione tra i rivestimenti SP e Ti-6Al-4V sotto menzionato [41]. Zheng et al. [39] hanno dimostrato che la resistenza di legame dei rivestimenti HAp spruzzati al plasma è stata notevolmente migliorata utilizzando materie prime in polvere mista di Ti e HAp. Oltre alla forza di legame, la durezza è un altro parametro importante per i rivestimenti biomedicali poiché influenza le loro proprietà antiusura. La durezza dei nostri rivestimenti sviluppati è stata più elevata rispetto a quella dell'HAp a spruzzo termico, nonostante i nostri rivestimenti siano stati testati a carico più elevato, come si può vedere nella tabella 4. In realtà, la durezza di questi due rivestimenti è paragonabile a quella della ceramica HAp blocchi (anche visto nella tabella 4).

Figure 8. SEM micrographs of HOBs cultured on the HT coatings Titanium