Synthesis, characterization and evaluation of in vitro bioactivity and antioxidant properties of Mn-doped phosphosilicate and silicate bioactive glasses

In questo lavoro ਠriportato il risultato di sintesi, caratterizzazione e valutazione in vitro di bioattività  e proprietà  antiossidanti di vetri fosfosilicatici basati su Bioglass® 45S5 (SiO2 46.1; Na2O 24.4; CaO 26.9; P2O5 2.6 mol%) e vetri silicatici basati su N25C25S50 (SiO2 50.0; Na2O 25.0; CaO 25.0 mol%) dopati durante la fusione con (0-0.5-1.0-2.0-4.0 mol%) di ossido di manganese (MnO). La scelta del manganese ਠcollegata al ruolo essenziale che gioca in diversi processi cellulari coinvolti nel metabolismo di tessuti duri e la potenziale riduzione di stress ossidativo dovuta a processi di infiammazione locale conseguenti a operazioni chirurgiche. La caratterizzazione dei campioni vetrosi ottenuti ਠstata effettuata attraverso misure di composizione (XRF), di proprietà  termiche (DSC, dilatometria), di densità  e strutturali (XRD, FT-IR, UV-Vis). Inoltre il ruolo strutturale del manganese nella struttura vetrosa ਠstato studiato tramite misure in XRD delle fasi cristalline formate in seguito a trattamento termico. I test in vitro di bioattività  sono stati eseguiti tramite immersione delle polveri vetrose nelle soluzioni SBF e tampone Tris-HCl e successiva rilevazione di formazione di idrossiapatite (FT-IR, XRD) e rilascio ioni in soluzione (ICP-OES). L'attività  antiossidante dei vetri riguardante catalase mimetic activity (CMA) e superoxide dismutase mimetic activity (SOD) ਠstata studiata tramite test in vitro: i test di CMA sono stati eseguiti tramite immersione della polvere vetrosa in una soluzione di H2O2 (1 mol/L) e successiva rilevazione della concentrazione residua di H2O2 tramite misure titrimetriche e dei cambiamenti dello stato di ossidazione del manganese tramite misure (UV-Vis) sulle polveri filtrate. I test di SOD sono stati eseguiti sulle polveri vetrose utilizzando un Sigma-Aldrich 19160 SOD determination kit. I risultati mostrano che il manganese ਠstato incorporato con successo nella struttura amorfa di entrambi i vetri fosfosilicatici e silicatici, con una parziale ossidazione di ioni Mn2+ a ioni Mn3+ che si verifica durante il processo di sintesi. Le caratterizzazioni strutturali mostrano un alto rapporto molare Mn2+/Mn3+ per tutti i vetri, col manganese che agisce da ione modificatore nel network vetroso. La bioattività  diminuisce all'aumentare del contenuto di Mn in entrambe le serie vetrose fosfosilicatiche e silicatiche; infatti i vetri con >1% di MnO in composizione non sono stati in grado di promuovere formazione di idrossiapatite sulla superficie del materiale. Al contrario, l'attività  antiossidante migliora con l'aumento del contenuto di Mn.