Síntesis y caracterización de vidrios bioactivos dopados con zinc

Abstract

La presente investigación tuvo como objetivo sintetizar y caracterizar vidrios bioactivos dopados con óxido de zinc (ZnO) mediante el método sol–gel, con el fin de evaluar su influencia en la bioactividad y biocompatibilidad para aplicaciones en regeneración ósea. Este estudio se desarrolló con el propósito de contribuir a la optimización de biomateriales capaces de mejorar la integración ósea y reducir complicaciones asociadas a implantes, como infecciones y fallas tempranas. Se prepararon cuatro formulaciones con 0%, 3%, 5% y 7% de ZnO, las cuales fueron caracterizadas mediante X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), ensayo de bioactividad en simulated body fluid (SBF) y ensayo de citotoxicidad MTT. Los resultados de XRD mostraron que el vidrio sin dopaje presentó una estructura completamente amorfa, mientras que la adición de 3% de ZnO indujo la aparición de fases cristalinas; en concentraciones superiores (5% y 7%) se evidenció nuevamente una predominancia de estructura amorfa, atribuida a la saturación del Zn en la red vítrea. Tras la inmersión en SBF, los análisis FTIR y SEM confirmaron la formación de hidroxiapatita en todas las formulaciones, evidenciando su capacidad bioactiva; sin embargo, la cinética de precipitación varió significativamente, siendo mayor en la muestra con 3% de ZnO, seguida por el vidrio sin dopaje, mientras que las concentraciones de 5% y 7% presentaron una menor formación de apatita, lo que indica una reducción en la bioactividad a altos contenidos de zinc. En cuanto a la respuesta biológica, el ensayo MTT demostró que todas las formulaciones fueron biocompatibles, sin efectos citotóxicos significativos; las muestras con 0% y 3% de ZnO mostraron valores de viabilidad celular superiores al control, indicando una estimulación del metabolismo celular, mientras que las formulaciones con 5% y 7% presentaron una ligera disminución en la viabilidad, aunque dentro de los límites aceptables establecidos por la norma ISO 10993-5. En conclusión, el dopaje con ZnO influye directamente en la estructura, bioactividad y comportamiento celular del vidrio bioactivo, identificándose una concentración óptima alrededor del 3% de ZnO, la cual combina mayor formación de hidroxiapatita, adecuada estabilidad estructural y excelente citocompatibilidad, posicionándose como una alternativa prometedora para aplicaciones en ingeniería de tejidos e implantología ósea.