Obtaining characterization and in vitro behavior of 3D multilayer ceramic scaffolds Ca2SiO4/Ca2P6O17/Ca2SiO4-XSr

Abstract

In this study, 3D multilayer scaffolds were fabricated by sol–gel and polymeric replication methods. The principal objective was to fabricate scaffolds based on a core of Ca2SiO4/Ca2P6O17 (C2S/P6) to obtain mechanical resistance following by external layers with composition Ca2SiO4 (C2S) doped with several amount of SrCO3 (Sr = 0–2.5 wt%) to generate modulated bioactivity. This scaffold was characterized from the physical, chemical and mineralogical point of view. Finally, the effect of the dopant on the surface morphology and how it affects the bioactivity was carried out according to the ISO 23317.2017 standard. The obtained scaffolds exhibited an open porosity of 80–90% and a maximum mechanical strength of 1.2 ± 0.1 MPa. The scaffolds containing Sr2+ demonstrated bioactivity that could be modulated according to the Sr content. The results revealed that bioactivity occurred only when the scaffolds were coated with outer layers of strontium. Scaffolds doped with 1 and 1.5 wt% Sr displayed bioactivity after 3 days in simulated body fluid (SBF), while the 2.5 wt% Sr sample did not show bioactivity at any time.

En este estudio, se fabricaron andamios multicapa 3D mediante el método de sol-gel y replicación polimérica. El objetivo principal fue fabricar andamios basados en un núcleo de Ca2SiO4/Ca2P6O17 (C2S/P6) para obtener resistencia mecánica seguida de capas externas con composición Ca2SiO4 (C2S) dopadas con varias cantidades de SrCO3 (Sr = 0–2,5% en peso) para generar bioactividad modulada. Este andamio se caracterizó desde el punto de vista físico, químico y mineralógico. Finalmente, se llevó a cabo el estudio del efecto del dopante sobre la morfología superficial y cómo afecta a la bioactividad de acuerdo con la norma ISO 23317.2017. Los andamios obtenidos presentaron una porosidad abierta del 80-90% y una resistencia mecánica máxima de 1,2 ± 0,1 MPa. Los andamios dopados con Sr2+ mostraron una bioactividad que puede modularse en función del contenido de Sr. Los resultados revelaron que la bioactividad sólo se producía cuando los andamios estaban recubiertos con capas externas de Sr. Los andamios dopados con 1 y 1,5% en peso de Sr mostraron bioactividad después de 3 días en suero fisiológico artificial, mientras que la muestra con 2,5% en peso de Sr no fue bioactiva en ningún momento.