Estudio espectroscópico de fosfatos de calcio del tipo brushita dopado con níquel

J.R. GUERRA-LÓPEZ; J.A. GUIDA

Mar del Plata

Congreso; XXIX Congreso Argentino de Química; 2012

Asociación Química Argentina

1ESTUDIO ESPECTROSCÓPICO DE FOSFATOS DE CALCIO DEL TIPOBRUSHITA DOPADO CON NÍQUEL.J. R. Guerra-López,1J. A. Güida,1,2,1Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Luján, rutas 5 y 7, Luján.2CEQUINOR, Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Facultad deIngeniería, Universidad Nacional de La Plata, CC 962, 1900, La Plata.jguerra@mail.unlu.edu.arIntroducciónA principios de la década de los 90, con el desarrollo de prótesis metálicas yante el posible riesgo que los iones metálicos como el Cu2+, Co2+, Ni2+ o el Zn2+ puedaneluir al fluido biológico, resurgió el interés sobre el estudio de los efectos que estosiones tienen sobre los procesos de formación de fosfatos de calcio [1-2].En el presente trabajo se estudia el efecto de concentraciones pequeñas deníquel sobre los procesos de formación de los fosfatos de calcio en solución. Con esteobjetivo, se efectuó la síntesis en presencia de este ión a pH 7 y 25 ºC, condicionestales que en ausencia de níquel(II) se produce la formación de compuestos del tipohidroxiapatita de calcio.Parte experimentalPara estudiar el efecto que produce la presencia de níquel (en concentracionesvariables) en la preparación de fosfatos de calcio, se aplicó un método similar aldesarrollado por Hakey y Newesely [3]. Las muestras se nombraron teniendo encuenta la composición de la relación Ni/Cax100 en solución: Ni5, Ni10, Ni15, Ni20,Ni50. Las preparaciones se llevaron a cabo a 25 ºC y pH 7. En todos los casos, losprecipitados se filtraron, se lavaron con agua destilada y se secaron a 100 °C.Las estructuras de todos los sólidos, obtenidos fueron analizados por DRX,para caracterizar el tipo de red.Estudio VibracionalEn la Figura 1, se compara el espectro de infrarrojo de brushita(CaHPO4•2H2O, DCPD) con el de los diferentes sólidos dopados con níquel en distintaconcentración. En el rango Ni0-Ni15 (A-D) solo se observan bandas que correspondena una fase brushita. A partir de Ni20 (E), se observa un cambio espectroscópicoimportante respecto de los anteriores. La aparición de bandas en 1049, 603 y 565 cm-1, demuestra la presencia de al menos dos fases en la muestra (ver espectro E). Sinembargo, en el F (Ni50), a diferencia del resto de las muestras estudiadas, no seobservan bandas que evidencien la presencia de una fase brushita en el espectro.Este resultado determina que el límite superior de la concentración de Ni para laobtención de una fase brushita es del 15%.En la región de 3600-3000 cm-1, aparecen las bandas de los estiramientos delas moléculas de agua. En el espectro de brushita pura se observan 4 bandas. Comolos estiramientos antisimétricos aparecen a mayores números de onda que lossimétricos, se asignó las bandas a 3545 y 3490 cm-1 a los modos n(H2O)as y 3284 y3164 cm-1 a los n(H2O)s. Las bandas de 3545 y 3280 cm-1 aparecen desplazadas a3490 y 3164 cm-1 respectivamente, en las muestras de Ni5. Las otras dos bandas nosufren corrimiento.En la región de 1700-1400 cm-1 del espectro de la brushita, se observa unabanda intensa en 1648 cm-1 que fue asignada a los modos de deformación del agua.En los espectros de las muestras dopadas con Ni, se advierte un aumento del ancho2de esa banda y la aparición de bandas en 1730 y 1691 cm-1. Simultáneamente seadvierte el incremento de la intensidad relativa de las bandas en 670 y 653 cm-1,asociadas a los modos libracionales del agua.3500 1500 1000 500Número de onda (cm-1)Transmitancia (%)Ni50Ni20Ni15Ni10Ni5Ni0El incremento del número de bandas en la región de las deformacionesangulares de las bandas de agua tanto como la pérdida de definición de los modos deestiramiento ponen de manifiesto la formación de fuertes enlaces por puentes dehidrógeno. El aumento de la intensidad relativa de las bandas de agua (estiramiento,deformaciones angulares y libraciones), al pasar del Ni5 al Ni15, sugiere la idea deque como resultado de la sustitución de calcio por níquel se favorece la incorporacióny/o absorción de agua en la estructura.En la Figura 2 se muestra la región del espectro infrarrojo, entre 1400 cm-1 y400 cm-1 para las muestras de brushita (A), Ni5 (B) y Ni10 (C). Los cambios mássignificativos son los que se observan en la región de 1200-950 cm-1, donde aparecenlas bandas correspondientes a los estiramientos simétricos y antisimétricos del fosfato(n2 A y n6 E). En la región de 900-400 cm-1, se destacan tres bandas ubicadas en 875,576 y 527 cm-1. La primera corresponde a los modos de estiramientos P-O(H)(nPO(H)) con simetría A´ que es la que se ve más afectada con el aumento de laconcentración de níquel. Las bandas en 576 (modo n4) y 527 cm-1 (modo n7) seasignaron a los modos de deformación angular O-P-O(H).Figura 1 Espectro de infrarrojo de compuestos del tipo brushita en presencia dediferentes concentraciones de níquel.31400 1200 1000 800 600Número de onda (cm-1)Ni10Ni5Ni0Transmitancia (%)En el espectro IR quedan por asignar, las bandas correspondientes a losmodos (OPO). De acuerdo a los trabajos realizados por Casciani y colaboradores [4],ese modo se asignó a la banda que aparece en 418 cm-1, en el espectro de la brushita.Esta banda se desplaza hacia mayores números de onda (430 cm-1) en los espectrosde muestras dopadas con níquel.CONCLUSIÓNEl estudio vibracional realizado evidencia que en presencia de bajasconcentraciones de níquel se favorece la formación de brushita. La incorporación deníquel a la fase brushita produce pérdida de definición de todas las bandas presentesen espectro vibracional. A concentraciones superiores al 15 % Ni, se inhibe el procesode formación de la fase brushita y se detecta la presencia de una fase apatitica.Bibliografía1 K. Akagi, Y. Okamoto, T. Matsura, T. Horibe. J. Pros. Dent. 68: 462 (1992).2 E. C. Shors and R. E. Holmes, In: An Introduction to Bioceramics. Eds. L. L. Henchand J. Wilson World Scientific, London. Pag. 100-120 (1993).3 J. Guerra-López García. Tesis Doctoral. Luján, Prov. de Buenos Aires: UniversidadNacional de Luján; 2005.4 F. Casciani, R. A. Condrate. Spectroscopy Letters. 12: 699 (1979).Figura 2. Espectro de infrarrojo en la región de 1400-500 cm-1.