ESTUDIO PRELIMINAR DE LA ALEACION Mg-0.94Zn-0.15Ca (%peso) COMO POTENCIAL MATERIAL PARA REGENERACION DE NERVIO PERIFERICO

MARIA ROSA KATUNAR; MARIA FLORENCIA TANO DE LA HOZ; ANDREA GOMEZ SANCHEZ; SILVIA CERE

Mar del Plata

Congreso; 20° SAM CONAMET; 2022

ESTUDIO PRELIMINAR DE LA ALEACION Mg-0.94Zn-0.15Ca (%peso) COMO POTENCIAL MATERIAL PARA REGENERACION DE NERVIO PERIFERICOMaria Rosa Katunar(1), Maria Florencia Tano de la Hoz(1), Andrea Gómez Sánchez (2), Silvia M. Ceré (1)*(1)Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA), Universidad Nacional de Mar del Plata, CONICET, Av. Colón 10850, B7606WV Mar del Plata, Argentina (2)CIT Villa María –CONICET, Arturo Jauretche 1555, Villa María, Córdoba, Argentina. UTN-FRVM, Boulevard Alvear 1900, Villa María, Argentina*Correo Electrónico (autor de contacto): smcere@fi.mdp.edu.ar 1. RESUMENLas neuropatías periféricas son enfermedades neurodegenerativas comparables en prevalencia con los accidentes cerebro vasculares y la enfermedad de Alzheimer. Es sabido que las lesiones y enfermedades que afectan al sistema nervioso, tanto central como periférico afectan anualmente a más de un millón de personas en todo el mundo. En consecuencia, tienen un impacto severo en la calidad de vida de dichas personas y generan un gasto importante al sistema de salud [1]. Las consecuencias específicas dependerán del nervio afectado, pero generalmente se manifiestan con alteraciones sensomotoras, llevando a alteraciones en la marcha y desarrollo de dolor neuropático severo. En la última década, el progreso de las ciencias biomédicas ha permitido el desarrollo de nuevos métodos de ingeniería tisular que proyectan avances en la terapia para este tipo de lesiones neurales. Numerosas investigaciones se han centrado en desarrollar dispositivos tubulares biodegradables que promuevan la regeneración neural, denominados conductos de guía nerviosa (NGCs, del inglés nerve guidance conduit). Si bien algunos NGCs están disponibles comercialmente para la reparación de nervios periféricos transectados, su capacidad para la reparación de grandes brechas (mayores a 15 mm) es muy limitada y sus resultados clínicos siguen siendo cuestionables. Por ello, es imperiosa la necesidad de nuevos estudios que permitan avanzar en la búsqueda de materiales biodegradables capaces de promover la regeneración neural con el objetivo final de lograr la reinervación de los órganos diana y la restitución de sus funciones, generando así nuevos y mejores tratamientos terapéuticos [2]. En los últimos años, los materiales metálicos biodegradables han sido ampliamente estudiados por su potencial aplicación en la práctica clínica; entre ellos, el Mg y sus aleaciones surgen como candidatos prometedores en este campo [31-34]. El Mg es considerado actualmente una buena alternativa para prótesis temporales dado que es el cuarto catión más abundante en el cuerpo humano y puede excretarse rápidamente a través de la orina así como también es indispensable en numerosas reacciones enzimáticas [3-6]. Se ha demostrado que su aleación con Zn y Ca, elementos esenciales para el metabolismo humano, exhibe buenas propiedades mecánicas generales y adecuada resistencia a la corrosión [7]. Además, estudios in vitro de citotoxicidad han demostrado que la aleación Mg-Zn-Ca exhibe una biocompatibilidad adecuada [8]. Sin embargo, la rápida velocidad de corrosión de las aleaciones de Mg y la liberación de H2; la cual podría llevar una respuesta inflamatoria indeseada e incluso dolor en zonas aledañas al implante, ha llevado a un retraso en su introducción para aplicaciones terapéuticas y a la necesidad de plantear alternativas en su composición y/o tratamiento superficial para su potencial aplicación.El objetivo de este trabajo se centra en estudiar las características superficiales de una aleación base Mg (ZX10, Magnesium Innovation Centre, Alemania) para su futura aplicación en la regeneración de daño en nervio periférico y su posterior aplicación en la construcción de NGCs. Se propone evaluar la velocidad de degradación en medio fisiológico a través de su comportamiento electroquímico en condiciones in vitro y estudiar sus características superficiales en aleaciones esterilizadas con calor tomando como blanco el material sin esterilizar. La razón de esta comparación se basa en el hecho que, en general, las publicaciones no consideran el paso de esterilización dentro del proceso de caracterización del material, y el mismo puede cambiar la química y la topografía del mismo, en especial en aleaciones de Mg. En este trabajo la aleación ZX10 fue sometida a un tratamiento de esterilización por 1h a 180°C y posterior inmersión en solución fisiológica simulada (SBF) a 37°C a distintos tiempos de inmersión. Se efectuó la evaluación de la composición de la superficie producto del tratamiento de esterilización e inmersión en SBF por medio de espectroscopia Raman. Asimismo, se evaluó la respuesta electroquímica en las mismas condiciones experimentales y se realizó un breve análisis de la microestructura de la aleación. Los resultados de microscopia Raman mostraron mayoritariamente la presencia de Mg(OH)2 y MgO y diferentes modos vibracionales de PO4-3 en las dos condiciones, esterilizado y sin esterilizar, a los tiempos de inmersión en SFB evaluados; mientras que la presencia de modos específicos de los carbonatos se registró en la condición no esterilizado a 7, 14 y 30 días post-inmersión. Esto podría deberse a que en la condición de no esterilizado no estaría presente la posible formación de una capa de óxidos protectora producto del tratamiento térmico de esterilizado y por lo tanto las condiciones experimentales que son abiertas a la atmosfera podrían repercutir en la composición observada sobre la superficie. El análisis Raman pone en evidencia que la aleación ZX10 sometida a un tratamiento de esterilizado presenta un comportamiento diferencial en lo que respecta a su composición química. El revelado de la microestructura, permitió observar la presencia de granos irregulares a lo largo de la superficie. En relación a los resultados electroquímicos, se observa que el tratamiento de esterilizado ofrece una barrera frente a los procesos de corrosión y la consiguiente evolución de hidrógeno. Tomando en forma conjunta los resultados preliminares obtenidos, resulta necesario continuar y profundizar con el estudio de la aleación ZX10 ya sea en condiciones in vitro para poder evaluar su comportamiento, así como también llevar adelante ensayos in vitro celulares.2. REFERENCIAS 1. Yi, S., Xu L., and Gu X., Scaffolds for peripheral nerve repair and reconstruction. Experimental Neurology, 2018. 319: 112761.2. Vijayavenkataraman S., Nerve guide conduits for peripheral nerve injury repair: A review on design, materials andfabrication methods, Acta Biomaterialia, 2020. 106:p. 54-69.3. H. Li, and L. Qin, Progress of biodegradable metals, Progress in Natural Science: Materials International. 2014. 24:p. 414-422.4. Li, X., Liu, X., Wu, S., Yeung, K.W.K., Zheng, Y., and Chu, P.K. Design of magnesium alloys with controllable degradation for biomedical implants: From bulk to surface, Acta Biomaterialia, 2016. 45:p. 2-30.5. Zheng, Y.F., Gu, X.N., and Witte, F. Biodegradable metals. Materials Science and Engineering, 2017. 77:p.1-34.6. Chen, Y., Dou, J., Yu, H., and Chen C. Degradable magnesium-based alloys for biomedical applications: The role of critical alloying elements, Journal of Biomaterials Applications. 2019. 33:1348-1372. 7. Yang, M., Liu, D., Zhang, R., and Chen, M., Microstructure and Properties of Mg-3Zn-0.2Ca Alloy for Biomedical Application. Rare Metal Materials and Engineering, 2018. 47(1) 93–98. 8. Sun, Y., Zhang, B., Wang, Y., Geng, L., and Jiao, X. Preparation and characterization of a new biomedical Mg-Zn-Ca alloy, Materials & Design, 2012. 34:p. 58-64. 3. TOPICO:SAM: 10. Biomateriales