Caracterización y respuesta antibacteriana de la superficie del biomaterial TI6AL4V sometido a diferentes modificaciones físicas

Abstract

Las infecciones asociadas a dispositivos artificiales implantados en el organismo humano, como las prótesis osteoarticulares, suponen un serio problema en la actualidad. En su mayoría, estas infecciones están producidas por especies del género Staphylococcus. Estas bacterias se adhieren a la superficie de los biomateriales y pueden llegar a formar una biocapa que las protege tanto de las defensas del hospedador como del tratamiento antimicrobiano. Este modo peculiar de crecimiento de las bacterias dentro de biocapas tiene como consecuencia el desarrollo de un proceso infeccioso de naturaleza crónica que hace necesario, en ocasiones, la eliminación del dispositivo artificial para solucionar el problema, con los consiguientes costes humanos y económicos que ello puede conllevar. En el proceso de adhesión están implicadas la superficie de la bacteria y la del biomaterial y, aunque en principio ambas podrían considerarse como susceptibles de ser modificadas, la superficie del biomaterial es sobre la que podemos actuar directamente de forma controlada para condicionar el proceso y evitar en lo posible la adhesión inicial de los microorganismos y, por consiguiente, la posterior formación de biocapas. En este sentido, en los últimos años se están desarrollando técnicas de modificación superficial encaminadas a obtener nuevos acabados para implantes y prótesis para dotarlos de propiedades optimizadas frente a la adhesión bacteriana, respecto a las del material base. Bajo esta perspectiva, el objetivo concreto de esta tesis será la caracterización físico-química de las superficies de biomateriales metálicos de uso común en la fabricación de implantes, modificadas con diferentes tratamientos, y el estudio, mediante técnicas in vitro, del efecto de estas modificaciones sobre la afinidad de algunas cepas del género Staphylococcus a estos biomateriales, para así contribuir a la prevención de infecciones relacionadas con dispositivos metálicos osteoarticulares.

Nowdays infections associated with artificial devices implanted in the human body, such as joint prostheses, are a serious problem. Most of these infections are caused by Staphylococcus spp. These bacteria adhere to the surface of biomaterials and may form a biofilm that protects bacteria from both host defenses and antimicrobial therapy. This peculiar mode of bacterial growth in biofilms results in the development of an infection of a chronic nature which sometimes yield to the replacement of the artificial device to solve the problem, resulting in human and economic costs. The surfaces of the bacteria and the biomaterial are involved in any adhesion process and, although both of them are able of being modified, researchers can directly modify the biomaterial surface for preventing the initial adhesion step and further biofilm formation. Consequently, the last years have led to the development of a range of surface modification techniques with the aim of obtaining new surface finishing with optimized properties against bacterial adhesion, in respect to the bulk material. Therefore the specific aim of this thesis will be the physico-chemical surface characterization of metallic biomaterials, commonly used in implants, subjected to different surface modifications and the study through different in vitro techniques of the affinity of some strains of Staphylococcus to these biomaterials, contributing to the prevention of infections associated with orthopedic metal devices.