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AIDIMME / Difusión de proyectos / Detalles


"MESOGEL 20-21"

MESOGEL RECUBRIMIENTOS ANTIMICROBIANOS NANO Y MESOESTRUCTURADOS PARA PRÓTESIS BASADOS EN ANODIZADO Y RECUBRIMIENTOS SOL-GEL




DESCRIPCIÓN

En el presente proyecto de investigación se desarrollarán recubrimientos antibacterianos nanoestructurados y mesoestructurados sobre aleaciones de Ti-6Al-4V, que es el material más empleado para la fabricación de prótesis debido a su resistencia a la corrosión, buenas propiedades mecánicas y gran biocompatibilidad. Al año se implantan 2.5 millones de implantes de cadera y rodilla. Uno de los principales problemas con la implantación de prótesis son los procesos de infección que tienen lugar en aproximadamente un 2 por ciento de los casos. Ello supone un gran perjuicio económico al tener que reemplazar el implante, además de la necesidad de nuevos procesos quirúrgicos; lo que incide en la calidad de vida del paciente. Por ello, el presente proyecto de investigación pretende dar solución a este problema a través del desarrollo de recubrimientos antibacterianos nanoestructurados y mesoestructurados. Para ello se generarán recubrimientos de nanotubos de TiO2 mediante la técnica de anodizado y recubrimientos nano y mesoestructurados mediante la técnica de sol-gel. En los poros generados en estas nano/mesoestructuras se introducirán agentes bactericidas (principalmente nanopartículas de Ag) para minimizar el posible riesgo de infecciones. Los poros serán sellados mediante puertas moleculares, lo que permitirá una liberación controlada cuando se de un determinado estímulo (pH, temperatura, etc.).

OBJETIVOS

El objetivo del proyecto es desarrollar recubrimientos nano y mesoestructurados con funcionalidad antibacteriana sobre prótesis de TiAl6V4 para reducir la incidencia de la infección de prótesis articular.

El objetivo general se conseguirá a partir de los siguientes objetivos específicos:

1.Evaluar el mejor tratamiento superficial para que el recubrimiento quede fijado adecuadamente sobre la superficie de las piezas metálicas.
2.Desarrollo de recubrimientos de nanotubos de TiO2 mediante la técnica de anodizado.
3.Desarrollo de recubrimientos nano y mesoestructurados mediante la técnica de sol-gel.
4.Introducción de agentes bactericidas en los poros generados.
5.Evaluación de la liberación de Ag+ (u otros agentes bactericidas) con el tiempo para determinar su posible eficacia bactericida. Se pretende conseguir una liberación progresiva y prolongada de Ag+, de tal manera que el efecto bactericida permanezca durante más de 30 días.
6.Evaluación in vitro de la actividad antibacteriana de los recubrimientos frente a Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis.
7.Evaluar el mejor método de síntesis de los recubrimientos entre varias rutas de síntesis sol-gel.

Número de proyecto: 22000054
Expediente: IMDEEA/2020/33
Duración: Del 01/07/2020 al 30/09/2021

Coordinado en AIDIMME por: BOSCH MOSSI,FRANCISCO
Línea de I+D: SUPERFICIES MODIFICADAS

VÍDEO EXPLICATIVO


RESULTADOS OBTENIDOS

Año 2021: Durante el desarrollo del proyecto se han sintetizado distintos recubrimientos sobre piezas de Titanio macizo y piezas de Titanio obtenidas mediante fabricación aditiva con estructura maciza y estructura porosa tipo malla. Sobre dichas piezas se han llevado a cabo dos tipos de recubrimientos, uno mesoestructurado mediante tecnología sol-gel basados en la incorporación de Sílica mesoporosa y otro recubrimiento nanoestructurado de TiO2 sobre las distintas probetas de Ti6Al4V mediante tecnología de oxidación electroquímica generando una estructura de nanotubos de titanio. La funcionalidad antibacteriana ha sido aportada por nanopartículas de plata generadas in–situ durante la síntesis de los recubrimientos. La incorporación de la plata como bactericida se ha realizado mediante técnicas químicas, térmicas y electroquímicas. Además, se ha estudiado la incorporación de la tecnología de puertas moleculares como sellante del poro y Sistema de liberación controlada de la plata. De esta forma se ha demostrado que conllevaba a una mayor prolongación de su efecto bactericida en relación a las muestras que no se encontraban selladas. En las muestras con las puertas moleculares, la plata sólo se libera cuando recibe un estímulo exterior por lo que la eficacia bactericida es mayor frente a los que no se encuentran selladas con puertas moleculares. La eficacia antibacteriana de la plata se ha evaluado tanto en los recubrimientos sol-gel como en los recubrimientos de nanotubos de titanio con y sin puertas moleculares en los mesoporos y nanoporos respectivamente. Los mejores recubrimientos sintetizados durante el Proyecto se han testado respecto a distintas bacterias (Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis) y se obtuvieron reducciones de la actividad bacteriana de un 99.9 %, lo que demuestra la eficacia de los recubrimientos desarrollados. Por último, se demostró que la liberación de la Ag se produce principalmente en los primeros 2/3 días, con una liberación menor pero continuada durante mas de 40 días.

Entregables:   


Año 2021: Durante el desarrollo del proyecto se han sintetizado distintos recubrimientos sobre piezas de Titanio macizo y piezas de Titanio obtenidas mediante fabricación aditiva con estructura maciza y estructura porosa tipo malla. Sobre dichas piezas se han llevado a cabo dos tipos de recubrimientos, uno mesoestructurado mediante tecnología sol-gel basados en la incorporación de Sílica mesoporosa y otro recubrimiento nanoestructurado de TiO2 sobre las distintas probetas de Ti6Al4V mediante tecnología de oxidación electroquímica generando una estructura de nanotubos de titanio. La funcionalidad antibacteriana ha sido aportada por nanopartículas de plata generadas in–situ durante la síntesis de los recubrimientos. La incorporación de la plata como bactericida se ha realizado mediante técnicas químicas, térmicas y electroquímicas. Además, se ha estudiado la incorporación de la tecnología de puertas moleculares como sellante del poro y Sistema de liberación controlada de la plata. De esta forma se ha demostrado que conllevaba a una mayor prolongación de su efecto bactericida en relación a las muestras que no se encontraban selladas. En las muestras con las puertas moleculares, la plata sólo se libera cuando recibe un estímulo exterior por lo que la eficacia bactericida es mayor frente a los que no se encuentran selladas con puertas moleculares. La eficacia antibacteriana de la plata se ha evaluado tanto en los recubrimientos sol-gel como en los recubrimientos de nanotubos de titanio con y sin puertas moleculares en los mesoporos y nanoporos respectivamente. Los mejores recubrimientos sintetizados durante el Proyecto se han testado respecto a distintas bacterias (Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis) y se obtuvieron reducciones de la actividad bacteriana de un 99.9 %, lo que demuestra la eficacia de los recubrimientos desarrollados. Por último, se demostró que la liberación de la Ag se produce principalmente en los primeros 2/3 días, con una liberación menor pero continuada durante mas de 40 días.

Entregables:   


Año 2021: Durante el desarrollo del proyecto se han sintetizado distintos recubrimientos sobre piezas de Titanio macizo y piezas de Titanio obtenidas mediante fabricación aditiva con estructura maciza y estructura porosa tipo malla. Sobre dichas piezas se han llevado a cabo dos tipos de recubrimientos, uno mesoestructurado mediante tecnología sol-gel basados en la incorporación de Sílica mesoporosa y otro recubrimiento nanoestructurado de TiO2 sobre las distintas probetas de Ti6Al4V mediante tecnología de oxidación electroquímica generando una estructura de nanotubos de titanio. La funcionalidad antibacteriana ha sido aportada por nanopartículas de plata generadas in–situ durante la síntesis de los recubrimientos. La incorporación de la plata como bactericida se ha realizado mediante técnicas químicas, térmicas y electroquímicas. Además, se ha estudiado la incorporación de la tecnología de puertas moleculares como sellante del poro y Sistema de liberación controlada de la plata. De esta forma se ha demostrado que conllevaba a una mayor prolongación de su efecto bactericida en relación a las muestras que no se encontraban selladas. En las muestras con las puertas moleculares, la plata sólo se libera cuando recibe un estímulo exterior por lo que la eficacia bactericida es mayor frente a los que no se encuentran selladas con puertas moleculares. La eficacia antibacteriana de la plata se ha evaluado tanto en los recubrimientos sol-gel como en los recubrimientos de nanotubos de titanio con y sin puertas moleculares en los mesoporos y nanoporos respectivamente. Los mejores recubrimientos sintetizados durante el Proyecto se han testado respecto a distintas bacterias (Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis) y se obtuvieron reducciones de la actividad bacteriana de un 99.9 %, lo que demuestra la eficacia de los recubrimientos desarrollados. Por último, se demostró que la liberación de la Ag se produce principalmente en los primeros 2/3 días, con una liberación menor pero continuada durante mas de 40 días.

Entregables:   


Año 2021: Hasta la actualidad en el proyecto MESOGEL se han estado desarrollando las capas nanoestructuradas a partir del anodizado de piezas de Ti6Al4V. Se ha trabajado tanto con piezas macizas comerciales, así como con piezas obtenidas mediante fabricación aditiva en AIDIMME. Se ha podido observar la formación de nanoporos o nanotubos de TiO2 en función de las condiciones aplicadas y del material base de partida. El tamaño de los poros y nanotubos se puede modular y varía entre 15 nm y 100 nm, dependiendo de las condiciones de anodizado. Otra de las técnicas empleadas en el proyecto es la tecnología sol-gel. Mediante esta técnica se han conseguido tamaños de poro de unos 4 nm en los recubrimientos desarrollados. Para llegar a observar estas mesoestructuras ha sido necesario el empleo de un microscopio electrónico de efecto campo de alta resolución (HRFESEM).


NOTICIAS PUBLICADAS

Difusión general

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Difusión técnica, transferencia

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SUBVENCIÓN

164.250 €

PÚBLICO OBJETIVO Y MEDICIÓN DE IMPACTO

2491 Accesos a la web del proyecto
7198 Accesos a noticias publicadas en webs propias.

Total Accesos: 9689


Sectores Objetivos por CNAE

CNAE: 2561 - Tratamiento y revestimiento de metales - Nº de empresas objetivo: 94 (58 de la Comunidad Valenciana)


Sectores Objetivos por Actividad

INDUSTRIA DEL METAL - Nº de empresas objetivo: 82 (39 de la Comunidad Valenciana)

EMPRESAS PRINCIPALES

Gracias a su apoyo y firma de la “declaración de participación” el proyecto ha podido ser financiado.


SURGIVAL CO, S.A.U.

TEQUIR, S.L.

EMPRESAS DIFUSIÓN PROYECTOS I+D

Quieren conocer de primera mano la evolución del proyecto, y sus avances hasta el resultado final.

EMPRESAS TRANSFERENCIA CONOCIMIENTO

Implantarán tecnologías, desarrollarán estrategias o buscarán nuevos modelos a partir de los resultados.