Bioactive and biocompatible pieces of HA/sol-gel glass mixtures obtained by the gel-casting method

Abstract

Hydroxyapatite (HA)/glass mixtures have shown a faster bioactive behaviour than HA itself. On the other hand, the gel-casting method is a simple and reproducible colloidal method to produce ceramic pieces with complex shapes. In this work, pieces of HA/glass mixtures were prepared by the gel-casting method. A study for obtaining concentrated slurries of these mixtures is reported; the bioactivity and biocompatibility of the obtained pieces have been studied also. The influence of pH, dispersant concentration, the content and milling of glass, and the way to prepare the suspensions were investigated. The lowest viscosity and better rheological properties were achieved with the lowest glass content, when the glass was added after the dispersion of the HA powder and when the glass was not milled after calcination. Fluid suspensions with a high solid content (50 vol.%) could be prepared and well-shaped pieces were obtained from these slurries. These pieces showed in vitro bioactive behavior in simulated body fluid; additionally, the proliferation and spreading assays with osteoblastic cells (HOS) showed that the pieces are biocompatible. The results obtained indicate that the gel-casting of HA/glass mixtures produces bioactive and biocompatible pieces with the required shapes. Therefore, these materials could be good candidates for clinical applications and scaffolds for tissue engineering.

Las mezclas de hidroxiapatita (HA)/vidrio han demostrado un comportamiento bioactivo mayor que la HA sola. Por otro lado, el método de gel-casting es un método coloidal sencillo y reproducible para producir piezas cerámicas con formas complejas. En este trabajo se prepararon piezas de mezclas HA/vidrio por el método de gel-casting. Se presenta un estudio para la obtención de suspensiones concentradas de estas mezclas; también se ha estudiado la bioactividad y biocompatibilidad de las piezas obtenidas. Se investigó la influencia del pH, la concentración de dispersante, el contenido y la molienda del vidrio, y la forma de preparar las suspensiones. La menor viscosidad y las mejores propiedades reológicas se obtuvieron con el menor contenido de vidrio, cuando el vidrio se añadió después de la dispersión del polvo de HA y cuando el vidrio no se molió después de la calcinación. Se pudieron preparar suspensiones fluidas con un alto contenido en sólidos (50 vol.%) y se obtuvieron piezas bien formadas a partir de estas suspensiones. Estas piezas mostraron un comportamiento bioactivo in vitro en fluido biológico simulado; además, los ensayos de proliferación y extensión de células osteoblásticas (HOS) demostraron que las piezas son biocompatibles. Los resultados obtenidos indican que mediante el gel-casting de mezclas HA/vidrio produce piezas bioactivas y biocompatibles con las formas requeridas. Por tanto, estos materiales podrían ser buenos candidatos para aplicaciones clínicas y andamios para ingeniería tisular.