Efectos de productos de la corrosión níquel-titanio (Ni-Ti) sobre células humanas en cultivo

Abstract

Las aleaciones metálicas de Níquel-Titanio (Ni-Ti) son empleadas como biomateriales en odontología para fabricar equipos y dispositivos usados en los tratamientos de ortodoncia y rehabilitación bucal gracias a sus propiedades de memoria de forma, biocompatibilidad, superelasticidad, resistencia a la corrosión, dureza y valores mecánicos cercanos al tejido óseo. Dado que se colocan en el ambiente de la cavidad bucal, se puede generar un proceso de corrosión y con ello promover la liberación de iones como el Níquel, el cual puede ser tóxico, alergénico, producir inflamación o y cáncer. Además puede afectar la síntesis de proteínas pues induce cambios en la replicación, proliferación y morfología de las células en los tejidos afectados y la formación de radicales libres capaces de modificar la información genética y la ruptura de los filamentos de actina del citoesqueleto de las células. Para determinar esos efectos se deben realizar pruebas de biocompatibilidad in vitro e in vivo. El empleo de cultivos primarios con células madre mesenquimales de origen dental, representa una opción favorable, ya que al ponerlas en contacto con sales de cloruro de níquel emulando una situación real, reflejan una condición fisiológica de la respuesta, aprovechando sus propiedades de proliferación, autorenovación y diferenciación. Así mismo, el análisis estructural de los biomateriales de uso dental ya fabricados, a través de pruebas de envejecimiento in vitro con espectrofotometría de absorción atómica y análisis por EDS-Rx con microscopía electrónica de barrido, permite identificar sus componentes estructurales, tanto en cantidad y tipo, como el tiempo en que son liberados. De igual manera, los efectos que provocan los iones liberados por la corrosión de biomateriales en un modelo animal, permite identificar sí la cantidad liberada puede tener repercusiones hepáticas y renales. Palabras clave: Cultivo celular; Células madre; Pluripotencialidad; Corrosión; Biocompatibilidad; Biomaterial; Níquel-Titanio; Espectrofotometría de abosción atómica; Microscopía electrónica de barrido; Análisis EDS-Rx; Microscopía confocal.

Nickel-Titanium (Ni-Ti) metal alloys are used as biomaterials in dentistry to manufacture equipment and devices used in orthodontic treatments and oral rehabilitation thanks to their properties of shape memory, biocompatibility, superelasticity, resistance to corrosion, hardness and mechanical values close to bone tissue. Since they are placed in the environment of the oral cavity, a corrosion process can be generated and thus promote the release of ions such as Nickel, which has toxic, allergenic, inflammatory and carcinogenic properties, it can also affect protein synthesis inducing changes in the replication, proliferation, and morphology of cells in affected tissues and the formation of free radicals capable of modifying genetic information and the breakdown of actin filaments in the cytoskeleton of cells. In vitro and in vivo biocompatibility tests are necessary to know these effects. The use of primary cultures with mesenchymal stem cells of dental origin to perform these tests represents a favorable option, since when they are put in contact with nickel chloride salts, emulating a real situation, they reflect a physiological condition of the response, taking advantage of its properties of proliferation, self-renewal, and differentiation. Likewise, the structural analysis of the biomaterials for dental use already manufactured, through in vitro aging tests with atomic absorption spectrophotometry and EDS-Rx analysis with scanning electron microscopy, allows us to identify their structural components, both in quantity and kind, like the time they are released. In the same way, the effects caused by the ions released by the corrosion of biomaterials in an animal model makes it possible to identify whether the amount released has liver and kidney repercussions. Keywords: Cell culture; Stem cells; Pluripotentiality; Corrosion; Biocompatibility; Biomaterial; Nickel-Titanium; Atomic absorption spectrophotometry; Scanning electron microscopy; EDS-Rx analysis; Confocal microscopy.