Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants

Titanium dental implants are a commonly used solution for the replacement of lost teeth. Even though the success rate is high, the number of infections related to the placement of the implant is still remarkable and may impair the proper function of the device, leading to health and economic costs....

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Buxadera Palomero, Judit
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2017
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/456896
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/456896
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-111232
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials
617
620
id ES_bb01a2f57bb4a780ba445fee5773ab85
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/456896
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
title Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
spellingShingle Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
Buxadera Palomero, Judit
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials
617
620
title_short Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
title_full Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
title_fullStr Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
title_full_unstemmed Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
title_sort Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implants
dc.creator.none.fl_str_mv Buxadera Palomero, Judit
author Buxadera Palomero, Judit
author_facet Buxadera Palomero, Judit
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rodríguez Rius, Daniel
Gil, F. X. (Francesc Xavier)
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica
dc.subject.none.fl_str_mv Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials
617
620
topic Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials
617
620
description Titanium dental implants are a commonly used solution for the replacement of lost teeth. Even though the success rate is high, the number of infections related to the placement of the implant is still remarkable and may impair the proper function of the device, leading to health and economic costs. The infections related to medical devices start with a bacterial adhesion and proliferation on the material surface, leading to the formation of a complex biofilm able to protect the bacteria from the host immune response and the treatment with antibiotic. Due to the difficulty of treatment of the implant site one the biofilm is settled, one of the strategies to avoid the infection is to deal with the initial bacterial adhesion. This PhD thesis deals with the development of polymeric antibacterial coatings on titanium for dental implants, focusing on the achievement of fast and cost-effective procedure. With this aim, different coating strategies have been developed, tested and compared. A pre-treatment of the titanium surface was optimized in the first part of the thesis in order to achieve a clean surface and to enhance the chemical reactivity of the titanium oxide. With this aim, low pressure plasma activation was the selected method. The use of plasma activation allows for the removal of organic contaminants while increasing the surface energy of the treated surfaces. For the preparation of the polymeric antibacterial coatings, two different antifouling polymers have been used, namely, polyethylene glycol (PEG) and poly-2-hydroxyethylmetacrylate (PHEMA). PEG coatings were prepared by three different techniques, a wet chemical technique (silanization), a plasma enhanced chemical vapor deposition and an electrochemical process (electrodeposition). The three methods rendered an ultra-thin coating able to resist the bacterial adhesion. On the other hand, PHEMA-like coatings were prepared in a novel set-up by treating the liquid monomer by a plasma jet. Moreover, the different coatings were biofunctionalized in order to achieve multifunctionality and enhance the performance of the coating. For instance, the combination of PEG with a cell adhesion peptide (RGD) reported a better human fibroblast adhesion while maintaining the antifouling properties of the coating. PEG was also used as a platform for the immobilization of antimicrobial peptides (AMP). The bonding of the polymer with the AMP was optimized, achieving a surface able to reduce the bacterial adhesion and to kill the bacteria still able to adhere to the surface. Finally, the combination of two different plasma polymerized coatings with antibiotics (either Doxycycline or Vancomycin) was used as a drug delivery system.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017
2017
2017
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/456896
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-111232
url http://hdl.handle.net/10803/456896
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-111232
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 167 p.
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869417987169058816
spelling Development of polymeric coatings with combined antifouling/antibacterial properties for titanium dental implantsBuxadera Palomero, JuditÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials617620Titanium dental implants are a commonly used solution for the replacement of lost teeth. Even though the success rate is high, the number of infections related to the placement of the implant is still remarkable and may impair the proper function of the device, leading to health and economic costs. The infections related to medical devices start with a bacterial adhesion and proliferation on the material surface, leading to the formation of a complex biofilm able to protect the bacteria from the host immune response and the treatment with antibiotic. Due to the difficulty of treatment of the implant site one the biofilm is settled, one of the strategies to avoid the infection is to deal with the initial bacterial adhesion. This PhD thesis deals with the development of polymeric antibacterial coatings on titanium for dental implants, focusing on the achievement of fast and cost-effective procedure. With this aim, different coating strategies have been developed, tested and compared. A pre-treatment of the titanium surface was optimized in the first part of the thesis in order to achieve a clean surface and to enhance the chemical reactivity of the titanium oxide. With this aim, low pressure plasma activation was the selected method. The use of plasma activation allows for the removal of organic contaminants while increasing the surface energy of the treated surfaces. For the preparation of the polymeric antibacterial coatings, two different antifouling polymers have been used, namely, polyethylene glycol (PEG) and poly-2-hydroxyethylmetacrylate (PHEMA). PEG coatings were prepared by three different techniques, a wet chemical technique (silanization), a plasma enhanced chemical vapor deposition and an electrochemical process (electrodeposition). The three methods rendered an ultra-thin coating able to resist the bacterial adhesion. On the other hand, PHEMA-like coatings were prepared in a novel set-up by treating the liquid monomer by a plasma jet. Moreover, the different coatings were biofunctionalized in order to achieve multifunctionality and enhance the performance of the coating. For instance, the combination of PEG with a cell adhesion peptide (RGD) reported a better human fibroblast adhesion while maintaining the antifouling properties of the coating. PEG was also used as a platform for the immobilization of antimicrobial peptides (AMP). The bonding of the polymer with the AMP was optimized, achieving a surface able to reduce the bacterial adhesion and to kill the bacteria still able to adhere to the surface. Finally, the combination of two different plasma polymerized coatings with antibiotics (either Doxycycline or Vancomycin) was used as a drug delivery system.Els implants dentals de titani són la solució més estesa per substituir peces dentals. Tot i que les taxes d'èxit són elevades, el nombre d'infeccions relacionades amb la col·locació de l'implant és elevat, i influeix en el mal funcionament de l'implant, amb un elevat cost tan a nivell econòmic com de salut. Les infeccions associades als dispositius sanitaris comencen amb una adhesió i proliferació dels bacteris a la superfície del material, que comporta la formació d'un biofilm capaç de protegir els bacteris de l'acció del sistema immunitari de l'hoste i del tractament amb antibiòtics. Aquesta tesi doctoral es basa en el desenvolupament de recobriments polimèrics antibacterians en titani per aplicacions dentals, buscant aconseguir mètodes ràpids i econòmics. Per tal d'assolir aquest objectiu, s'han desenvolupat, provat i comparat diferents estratègies per obtenir els recobriments. En la primera part de la tesi s'ha optimitzat un pretractament de la superfície del titani, per tal d'obtenir una superfície neta i millorar la reactivitat química de l'òxid de titani. El mètode seleccionat per l'activació ha estat l'activació per plasma, que permet eliminar els contaminants orgànics i augmentar l'energia superficial de les mostres tractades. Els polímers seleccionats per als recobriments han estat el polietilenglicol (PEG) i el 2-hidroxietilmetacrilat (PHEMA), que tenen propietats antifouling. Per preparar els recobriments de PEG s'han utilitzat tres mètodes diferents, la silanització, la polimerització per plasma i l'electrodeposició. Els tres mètodes han donat com a resultat una capa fina capaç de resistir l'adhesió bacteriana. Per altra banda, els recobriments amb PHEMA s'han preparat amb una nova metodologia, tractant el líquid amb un plasma jet. Els diversos recobriments s'han biofuncionalitzat per tal d'aconseguir una multifuncionalitat i millorar el seu funcionament. La combinació del PEG amb un pèptid d'adhesió cel·lular ha permès millorar l'adhesió de fibroblasts i mantenir les propietats antifouling del recobriment. La immobilització de pèptids antibacterians al PEG permet obtenir una superfície resistent a l'adhesió bacteriana i amb efecte antibacterià sobre els bacteris capaços d'adherir-se al recobriment. Per últim, la combinació de dos recobriments preparats per polimerització per plasma amb dos antibiòtics (vancomicina o doxiciclina) permet obtenir un sistema d'alliberació de fàrmacs a la superfície del titani.DOCTORAT EN CIÈNCIA I ENGINYERIA DELS MATERIALS (Pla 2007)Universitat Politècnica de CatalunyaRodríguez Rius, DanielGil, F. X. (Francesc Xavier)Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica201720172017info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion167 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/456896https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-111232TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/4568962026-06-14T12:46:07Z
score 15,300719

Similares en LA Referencia