Functionalization of a Ti-based alloy with synthesized recombinant fibronectin fragments to improve cellular response

dc.contributor
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica
dc.contributor.author
Herranz Díez, Carolina
dc.date.accessioned
2014-09-22T09:06:59Z
dc.date.available
2014-09-22T09:06:59Z
dc.date.issued
2014-07-22
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/10803/277537
dc.description.abstract
According to a study of the European Commission, approximately one million hips are replaced by prostheses worldwide every year. The interaction of the human body with foreign materials that are subjected to alternating mechanical load in a highly corrosive environment still provides challenges. The main factors affecting prosthesis failure are stress shielding effect and poor osseointegration. In this thesis the problem of prosthesis failure has been approached from the material and from the osseointegration point of view trying to give a global solution to the problem. Niobium and hafnium, which are demonstrated to be totally biocompatible, were used to design a Ti-based alloy. The effect of the alloying elements regarding microstructure and elastic modulus was studied and the best composition was deeply characterized in terms of microstructure, elastic modulus, corrosion resistance and superficial energy. Recombinant fragments of fibronectin were synthesised spanning the cell attachment site and the heparin binding domain which are important for cell viability. These motifs were used to functionalise the surface of the TiNbHf alloy. Two tethering methods were studied: physisorption and silanisation. Silanisation was not used before to immobilise fibronectin recombinant fragments onto metallic substrates and in this thesis, its good performance was demonstrated. In vitro studies were made with each fragment and with different combinations of the fragments, which showed the importance of the heparin binding domain to obtain a cell response equivalent to that of fibronectin in terms of cell adhesion, proliferation and differentiation.
eng
dc.description.abstract
De acuerdo con un estudio de la Comisión Europea, aproximadamente un millón de caderas son remplazadas por prótesis en el mundo anualmente. La interacción del cuerpo humano con materiales externos sujetos a una carga mecánica alternante en un medio altamente corrosivo todavía presenta ciertos desafíos. Los factores que contribuyen principalmente al fallo de una prótesis son el apantallamiento de cargas y la pobre osteointegracion. En la presente tesis el problema de la fallida de prótesis ha sido abordado desde el punto de vista del material y de la osteointegracion en un intento de dar una solución global al problema. El niobio y el hafnio, cuya total biocompatibilidad ha sido demostrada, se han utilizado para diseñar una aleación de titanio. El efecto de dichos aleantes respecto a la microestructura y el módulo elástico ha sido estudiado y la mejor composición ha sido profundamente caracterizada en términos de microestructura, módulo elástico, resistencia a la corrosión y energía superficial. Fragmentos recombinados de fibronectina han sido sintetizados abarcando la zona de adhesión celular y la unión de heparina, las cuales son esenciales para la viabilidad celular. Dichos motivos han sido utilizados para funcionalizar la superficie de la aleación TiNbHf. Dos métodos de unión diferentes han sido estudiados: fisisorción y silanización. La silanización es un método que no se ha utilizado hasta el momento para inmovilizar fragmentos de fibronectina sobre superficies metálicas y en la presente tesis su idoneidad ha sido demostrada. Finalmente, estudios celulares in vitro se han llevado a cabo con cada fragmento y con diferentes combinaciones de ambos, lo cual ha mostrado la importancia de la zona de unión de heparina para obtener una respuesta celular equivalente a la obtenida con la molécula de fibronectina en cuanto a adhesión celular, proliferación y diferenciación.
spa
dc.format.extent
279 p.
dc.format.mimetype
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
dc.rights.license
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dc.rights.uri
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
*
dc.source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subject
Stress shielding effect
dc.subject
Titanium alloy
dc.subject
Osseointegration
dc.subject
Fibronectin
dc.subject
Recombinant protein
dc.subject
Biofunctionalisation
dc.subject
In vitro cell culture
dc.title
Functionalization of a Ti-based alloy with synthesized recombinant fibronectin fragments to improve cellular response
dc.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.subject.udc
576
cat
dc.subject.udc
66
cat
dc.contributor.director
Manero Planella, J. M. (José María)
dc.contributor.codirector
Guillem Martí, Jordi
dc.embargo.terms
cap
dc.rights.accessLevel
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.identifier.dl
B 23110-2014


Documentos

TCHD1de1.pdf

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