Capas finas de óxidos electroactivos para el crecimiento neuronal

X Congreso Nacional de Materiales (Donostia - San Sebastián, 18-20 Junio 2008)
Capas finas de óxidos electroactivos para el crecimiento neuronal
Ll. Abad1, A. M. Cruz1, J. Fraxedas2, A. Pérez del Pino1, M. Carballo3, N. Lopez3, J.
Collazos Castro3 y N. Casañ-Pastor1
1
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), Campus de la UAB, E-08193,
Bellaterra, Barcelona (Spain).
2
Centre d’Investigació en Nanociència i Nanotecnologia (CIN2-CSIC-ICN).
3
Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo (HNP-SESCAM).
[email protected]
La ingeniería de materiales para regeneración tisular está centrada en el diseño de materiales
interactivos que puedan soportar, tolerar y promover el crecimiento de tejidos así como
estimular funciones específicas de las células. En general dichos biomateriales no deben ser
citotóxicos y deben causar la mínima respuesta inflamatoria para poder ser utilizados como
implantes. En el caso del sistema nervioso, las propiedades electroactivas del material pueden
cumplir funciones adicionales que promuevan el crecimiento y supervivencia celular o
estimulen funciones específicas como es el caso de la neuroestimulación. [1]. Los materiales
descritos en este campo, han sido estudiados en nuestros laboratorios como substratos de
crecimiento celular aun cuando el IrOx también se usa en electroestimulación.
En este contexto y para este trabajo se crecieron distintas muestras de TiO2 e IrOx en forma de
capa fina mediante vias químicas tales como el depósito por centrifugado (spin coating) o la
electrodeposición [2,3]. Se eligieron estos materiales dada su probada biocompatibilidad y su
amplio uso en implantes y electrodos.
Las capas finas de TiO2, de grueso de 80 nm, fueron obtenidas a partir de la hidrólisis parcial
del isopropóxido de titanio mediante el depósito por centrifugado sobre sustratos de vidrio
cubiertos con ITO (una o tres veces consecutivas con el fin de obtener capas más gruesas).
Posteriormente estas muestras se trataron a diferentes temperaturas (250, 350 y 450ºC) con la
adhesión de cada capa, con el fin de estudiar la relación entre la supervivencia celular en
función de la microstructura e identidad química de los recubrimientos.
Por otro lado, las capas finas de IrOx se crecieron sobre sustratos de vidrio recubiertos con
platino a través de vias electroquímicas, y para este fin se utilizaron disoluciones envejecidas de
IrCl3-xH2O [4,5]. Del mismo modo que en el caso anterior se estudió la supervivencia celular
así como su comportamiento electroquímico en los distintos medios de trabajo.
Estos óxidos y sus superficies fueron caracterizados mediante el uso de las técnicas habituales
en la ciencia de materiales y superficies con el fin de relacionar la supervivencia celular con las
propiedades superficiales: AFM, XPS, espectroscopia Raman, difracción de rayos X en
configuración de ángulo rasante, reflectometria de rayos XRD, SEM-EDX, análisis químico
fundamental, ATG y medidas de ángulo de contacto.
Finalmente, la cuantificación de la respuesta celular en cultivos de neuronas primarias se realizó
mediante el uso de trazadores fluorescentes y microscopía óptica. Estos resultados mostraron
como, en el caso de capas finas de TiO2, la supervivencia celular depende claramente del tipo de
superficie. Para el caso del IrOx, los cultivos neuronales muestran resultados prometedores y lo
evidencian como un material idóneo para su uso en crecimiento neuronal.
[1] E. Slavcheva, R. Vitushinsky, W. Mokwa, and U. Schnakenberg, Journal of the
Electrochemical Society 151, E226 (2004).
[2] K. Nishio, Y. Watanabe, and T. Tsuchiya, Thin Solid Films 350, 96 (1999).
[3] L. A. Silva, V. A. Alves, S. C. Castro, and J. F. C. Boodts, Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Enginnering Aspects 170 170, 119 (2000).
[4] K. Yamanaka, Japanese Journal of Applied Physics 28, 632 (1989).
[5] M. A. Petit and V. Plichon, Jour. of Electroanalytical Chemistry 444, 247 (1998).