Physicochemical, osteogenic and corrosion properties of bio-functionalized ZnO thin films: Potential material for biomedical applications

Autor(es)

Trino, Luciana D. ^[1] ; Albano, Luiz G. S. ^[1] ; Bronze-Uhle, Erika S. ^[1] ; George, Anne ^[2] ; Mathew, Mathew T. ^[3] ; Lisboa-Filho, Paulo N. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Sao Paulo State Univ Unesp, Sch Sci, BR-17033360 Bauru, SP - Brazil

^[2] Univ Illinois, Dept Oral Biol, Coll Dent, Chicago, IL 60612 - USA

^[3] Univ Illinois, Sch Med Rockford, Coll Med Rockford, Dept Biomed Sci, Rockford, IL 61107 - USA

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CERAMICS INTERNATIONAL; v. 44, n. 17, p. 21004-21014, DEC 1 2018.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Nano-sized zinc oxide (ZnO) is well known for its antibacterial activity and biocompatibility, which make this material a promising candidate to tailor titanium (Ti) implant surfaces. In an optimized scenario, the antibacterial activity of ZnO and its biocompatibility can be envisioned as a good bio-functionalization strategy to increase osteointegration. Thus, in this work, it is proposed that the bio-functionalization of ZnO thin films with dentin matrix protein 1 (DMP1) peptides could function as an apatite crystal nucleator. Ti was coated with ZnO and functionalized with two different spacers, 3-(4-aminophenyl) propionic acid (APPA) or 3-mercaptopropionic acid (MPA) to facilitate binding with DMP1 peptides. Attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results confirmed the presence of the peptides on the ZnO thin film surface through characteristic bands related to amine and carboxylic acid groups and by the incidence of N 1 s spectra, respectively. Atomic force microscopy (AFM) images indicated that a more uniform layer of DMP1 peptides is formed in the the presence of the APPA and MPA spacers. In general, the results obtained showed that the bio-functionalized ZnO thin films with APPA spacer, ZnO APPA P sample, presented enhanced wettability (17 degrees), surface energy (72 dyn/cm), with an osteogenic surface and apatite nucleating properties. Furthermore, the electrochemical analysis showed increased corrosion resistance with noble E-OCP (-0.13 V), Ecorr (-0.46 V), and Icorr (8.91 x 10(-7) A/cm(2)) values. These findings indicated promising applications of ZnO APPA P in biomedical devices once it can accelerate the osteointegration process and improve the corrosion resistance of implants. (AU)

• Processo FAPESP: 14/01713-3 - Funcionalização de superfícies e estudo de adsorção em óxidos metálicos
• Beneficiário: Luciana Daniele Trino Albano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 13/09963-6 - Construção e caracterização de transistores orgânicos de efeito de campo em arquitetura vertical utilizando materiais nanoestruturados como eletrodo intermediário
• Beneficiário: Luíz Gustavo Simão Albano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 14/27015-0 - Estudo da adesão de proteínas em filmes finos de óxidos metálicos
• Beneficiário: Luciana Daniele Trino Albano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/15035-5 - Adsorção de bisfosfonatos e proteínas em superfícies de TiO2 para implantes ósseos
• Beneficiário: Paulo Noronha Lisboa Filho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular