Análisis de energía superficial en muestra de titanio utilizando microscopia electrónica de barrido y la técnica de ángulo de contacto - Amaya Rodríguez, Kevin Martin
Las propiedades superficiales de los implantes de titanio, para aplicaciones dentales y ortopédicas, son determinantes para su apropiado desempeño biológico en el cuerpo humano. Una de las propiedades que ha sido asociada al buen desempeño de los implantes es la energía superficial. Caracterizar la energía superficial en muestras de titanio no ha cambiado mucho con el pasar de los años; sin embargo, utilizar la técnica de ángulo de contacto en muestras no ideales (i.e., rugosas, curvas) sigue siendo limitante para estudiar la hidrofilicidad en biomateriales a base de Ti con curvaturas como implantes, pilares dentales, o partículas esféricas. Este trabajo se enfoca en caracterizar las propiedades de superficie en muestras de titanio nanoestructuradas utilizando una novedosa técnica patentada de nanomodificación hidrotermal de superficie asistida por microondas (MWHT, por sus siglas en inglés), y emplear la microscopía electrónica en modo ambiental para medir el ángulo de contacto por condensación de microgotas. Para ello, se utilizaron discos de titanio comercialmente puro (cpTi), pilares e implantes dentales de Ti6Al4V que fueron sometidos a un protocolo de MWHT a bajas temperaturas (125 °C-200 °C) en un ambiente oxidativo a diferentes concentraciones (de 2,00 a 9,78 M H2O2) durante 60-120 min. Se caracterizó la morfología y química de la superficie nanoestructurada mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) equipado con un detector de rayos X de energía dispersiva (EDX). Se evaluó la humectabilidad con la técnica de ángulo de contacto utilizando un microscopio USB a contraluz y una micropipeta de 5,0 𝜇𝐿 para generar una imagen de perfil gota-superficie para los discos. También se usó el SEM en modo ambiental, controlando la presión, temperatura y humedad, para condensar microgotas de agua sobre la superficie de implantes y pilares dental, y analizar las imágenes con el software ImageJ. Los resultados de los ensayos a distintas temperaturas y concentraciones mostraron que se logra obtener un crecimiento del grosor de paredes de nanoestructuras que se asemejan al hueso blando de 35 nm a 600 nm, homogéneas y reproducibles en distintas muestras de Ti. El análisis espectrográfico de los componentes químicos corroboró la formación de capas de dióxido de titanio con fases anatasa y rutilo. Las pruebas de humectabilidad en los discos y los pilares indicaron un aumento en la hidrofilicidad de la superficie nanoestructurada. Concluimos que la técnica de modificación hidrotermal asistido por microondas a bajas temperaturas muestra nanoestructuras con suficiente hidrofilicidad y nanorugosidad sobre su superficie, características que son capaces de promover la adhesión celular y diferenciación osteoblástica sobre estos biomateriales.