Biosíntesis de un bionanocompósito de titanio-níquel (TiNi) y dióxido de titanio (TiO₂) con perspectivas de aplicación en biomateriales.

摘要

Propósito y Método del Estudio: El campo de los biomateriales ha ganado gran interés en el mundo de la ciencia desde los años 60. A la fecha existen reportados en literatura diversos tipos de biomateriales ya sea metálicos entre los que se encuentran Fe, Al, Cr, Co, Mg, Mn y Mo, cerámicos como el SiO2, TiO2, Al2O3, y Ca10(PO4)6(OH)2, poliméricos y compósitos. Desafortunadamente los métodos de síntesis para la obtención de biomateriales son caros y necesitan de equipos sofisticados para ello. Sin embargo a la fecha, existe una fuerte área de investigación para síntesis de nanomateriales, más amigable con el medio ambiente, conocido como biosíntesis. En el presente trabajo se utilizó el hongo Penicillium sp para la síntesis de un nanocompósito de TiNi y TiO2 a partir de sales de K2TiF6 como fuente de Ti y como fuente de Ni se partió de sales de Ni(NO3)2 y NiCl2. Para validar la ruta enzimática se realizaron estudios adicionales con l-cisteína bajo las mismas condiciones experimentales de biosíntesis. Las muestras se caracterizaron por difracción de Rayos X, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, FTIR, UV-Vis y AFM. Además, las muestras se prepararon en forma de pellets sinterizados a dos temperaturas: 250 y 500°C, determinando su microdureza, las cuales fueron sometidas a tratamientos de bioestabilidad en presencia de un suero fisiológico, posteriormente se analizaron por FTIR, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. Contribuciones y Conclusiones: En este trabajo se ha demostrado que el hongo Penicillium sp tiene la capacidad de sintetizar extracelularmente un compósito cerámicometal como es el de TiO2 –TiNi, obteniendo nanoestructuras de 20 a 200 nm con morfologías poliédricas. Se demostró una histéresis de transformación para las fases martensita-austenita del TiNi del orden de 12°C. Así mismo se determinaron las temperaturas de inicio y terminación para estas fases: Ms = 45.16ºC, Mf = 117.55ºC y As = 46.53ºC, Af = 109.3ºC. La ruta enzimática de biosíntesis se validó por medio de estudios adicionales de l-cisteína obteniendo en condiciones similares de experimentación, las fases de TiNi y TiO2. Los resultados de bioestabilidad indican la generación de hidroxiapatita, encontrándose en mayor proporción sobre la muestra sinterizada a mayor temperatura. La biogeneración de hidroxiapatita del compósito biosintetizado y sinterizado lo potencializan para su uso como biomaterial.