Biomolecules grafting on titanium surfaces by sol gel technique

The impact of the biomaterials on the industry and people lives is of great significance. They present a unique opportunity to improve life quality of humanity through various applications. Biomaterials can be synthetic or natural materials which can be used in medical devices, in contact with biological systems, or intended to react with them. The most important subjects for biomaterials are: toxicology, biocompatibility, healing, mechanical and performance requirements. Surface modification of the biomaterials is profitable to promote the interaction between biomaterial and host. The goal of this work is biomaterial surface functionalization to retain a material's bulk properties while modifying only its surface to possess desired recognition and specificity. Physical applications or chemical conjugations are some methods that can be applied on the surface for the immobilization of bioactive molecules, such as cell adhesive peptides, DNA, anticoagulant reagents and growth factors. For the chemical conjugation; modification techniques are silanization, sol-gel, plasma gas discaharge, vapor depositions, UV light, photoinitiated polymerization and ion beam etching. These techniques are used to provide reactive groups to the material surface for covalent immobilization on biomolecules. In this work sol-gel method had been performed. Even though many other prospects have been investigated as methods for attaching the biomolecules on the surface of the material; sol-gel method is one of the most promising solutions. In this study, conjugation of the biomolecules on the titanium surface with sol-gel technique has been experimentally practiced, in order to improve surface characteristics of the materials for bio-medical applications. Solutions had been prepared in various chemical compositions, in order to determine the proper composition for better surface coating. Finally, characterizations of the solutions and substrate surfaces have been performed.

L'impatto dei biomateriali sull’industria e sulla vita delle persone è di grande rilievo. Essi rappresentano un'opportunità unica per migliorare la qualità della vita umana attraverso varie applicazioni. I biomateriali sono materiali sintetici o naturali che vengono utilizzati in dispositivi medici, in contatto con sistemi biologici o destinato a reagire con loro. Gli argomenti più importanti per i biomateriali sono: la tossicologia, la biocompatibilità, la guarigione, i requisiti meccanici e prestazionali. La modifica della superficie dei biomateriali è utile a promuovere un legame tra ossa e pelle in contatto con l’impianto. La modificazione della superficie di un biomateriale con biomolecole ha lo scopo di mantenere le proprietà di bulk del materiale modificandone solo la superficie in modo tale da possedere il riconoscimento e la specificità desiderata. Applicazioni fisiche o coniugazioni chimiche sono alcuni metodi che possono essere utilizzate sulla superficie per l’immobilizzazione delle molecole bioattive, quali peptidi adesivi cellulari, DNA, reagenti anticoagulanti e fattori di crescita. Per la coniugazione chimica le tecniche di modificazione di superfici di ossidi metallici sono: silanizzazione, plasma discaharge gas, deposizioni da vapore, luce UV, polimerizzazione foto iniziata e ion etching beam. Queste tecniche sono utilizzate per fornire gruppi reattivi alla superficie del materiale per l'immobilizzazione covalente su biomolecole. In questo studio, era stata eseguita il metodo solo sol-gel. Anche se molte altre prospettive sono state studiate come metodi per il fissaggio delle biomolecole sulla superficie del materiale; il metodo sol-gel è una delle soluzioni più promettenti. In questo studio, la coniugazione delle biomolecole sulla superficie di titanio con tecnica sol-gel è stata sperimentalmente praticata al fine di migliorare le caratteristiche delle superfici dei materiali per applicazioni biomediche. Il sol è stato preparato con composizioni chimiche diverse, per determinarne la corretta composizione per un rivestimento migliore. Infine, caratterizzazioni di superficie sono state eseguite sui campioni.