Recubrimiento de ácido tánico sobre titanio comercialmente puro: caracterización y actividad antimicrobiana

Resumen

El titanio y sus aleaciones son materiales muy utilizados para la generación de implantes debido a sus buenas propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Una de las principales causas de fallas de los implantes es la formación de biopelìculas bacterianas sobre su superficie difíciles de erradicar con los tratamientos convencionales con antibióticos. En los últimos años se ha propuesto el uso de fitocompuestos con el fin de erradicar biofilms.^[1][2] En este trabajo se plantea realizar un tratamiento mixto que incluya por un lado la generación de películas de un fitocompuesto fenólico, el ácido tánico (TA, Figura 1.A), sobre superficies de titanio grado 2, y por otro lado la administración de antibióticos durante el proceso (Levofloxacina (LEV)). El objetivo es prevenir la formación de biofilms de la cepa bacteriana S. aureus responsable de la mayoría de las infecciones encontradas en implantes.

Con ese propósito, se tomaron discos de titanio pulidos espejo (DTi), se le realizó un tratamiento alcalino con NaOH y se generó el recubrimiento de TA (Ti-TA) mediante dip coating en una solución acuosa de TA (Ti-TA). Se caracterizó el recubrimiento obtenido y el polvo de TA mediante ATR-FTIR (Figura. 1. B) Se observó que las muestras Ti-TA poseían los picos característicos del TA, el proveniente del carbonilo del éster, que une a los monómero de ácido gálico entre sí y luego al centro de glucosa muestra un pico entre 1730-1705 cm^-1. También, se detectaron corrimientos en los picos de la zona de 1100-1300cm^-1 del enlace Arom-C-O.^[3]

Se realizaron estudios electroquímicos mediante Voltametrías Cíclicas (VC) de la muestra Ti-TA en KCl durante 5 ciclos. Se evidenció el comienzo de la oxidación de la película en el rango de 200-1000mV en el primer ciclo de la rama anódica atribuyéndolo a la oxidación del compuesto fenólico adsorbido sobre la superficie, acompañado con la formación de óxido del Ti. En la rama catódica no se evidencia otro proceso más que un aumento de la carga en la zona de hidrógeno, que luego decrece en ciclos posteriores.

Se analizó el espesor de la película obtenida por Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) sumergiendo la mitad del disco de titanio. Se analizó el perfil de las imágenes obtenidas por AFM y se obtuvo un espesor aproximado de 411nm, en la Figura 1C y D se observa la imagen 3D de la película y el perfil con el valor indicado.

A continuación, se realizaron ensayos preliminares de actividad antimicrobiana con la cepa S. aureus. Se expuso el sistema Ti-TA a un cultivo de S. aureus por 2h para observar la adhesión temprana de bacterias, obteniéndose una disminución de cerca de dos órdenes en adhesión para las superficies Ti-TA (3.57x10⁴ UFC/ml) en comparación con el control DTi de 3.95x10⁶ UFC/ml. Posteriormente, se incubaron las mismas muestras con una solución de LEV de 0.125µM y se obtuvo efecto erradicador sobre Ti-TA, mientras que el control DTi se obtenía un recuento de 1.17x10³ UFC/ml.

Puede concluirse entonces que es posible obtener recubrimientos de TA sobre muestras de titanio de espesor cercano a 400nm mediante dip coating. Dichas muestras evidenciaron actividad antimicrobiana contra la cepa S. aureus prevalente en el ambiente hospitalario. En tratamientos mixtos, Ti-TA junto con LEV, se logró un efecto erradicador por lo que esta estrategia podría ser de gran interés para prevenir infecciones bacterianas en el área de medicina/odontología.