Caracterización fisicoquímica de hueso poroso

J. R. GUERRA-LÓPEZ; F. CHARPENTIER; J. A. GÜIDA; G. PUNTE; A. E. BIANCHI; M. A. RAMOS

La Plata

Congreso; 102a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2017

Asociación Física Argentina

Las hidroxiapatitas de calcio, CaHap, generadas parcial o totalmente de fuentes naturales, se consideran los materiales mas compatibles con el tejido oseo debido a que sus parametros sicoqumicos son muy similares.Para producirlas se han empleado durante la ultima decada diversos materiales naturales, principalmente huesos  de vaca o cerdo, cascaras de huevo y otros [1]. Segun distintos autores, la mejor prestacion como sustituto de tejido oseo la presenta la CaHap proveniente de huesos bovinos [2]. En un trabajo anterior presentamos los resultados de la produccion y caracterizacion mediante DRX, SEM, EDAX e IR de CaHap obtenida a partir de hueso cortical de craneo bovino, HCB [3]. En el presente trabajo hemos producido CaHap granular y en bloqueobtenida a partir de hueso esponjoso de femur bovino, HEB. El material obtenido fue sometido a tratamiento térmico a 873 y 1073 K y su caracterizacion fue realizada empleando las mismas técnicas que en el HCB. El estudio EDAX mostro una apatita con valores de la relacion Ca/P ( 1,90) mayores que los determinados en losmateriales sinteticos, cercanos a una CaHap estequiometrica (1,67), y a los informados por otros autores para huesos corticales [2]. Este resultado unido a los contenidos de carbono, sodio y magnesio observados por EDAX,permite proponer un modelo para el HEB consistente en una carbonatoapatita (CO3Ap) con substitucion parcial de fosfato por carbonato y de calcio por sodio y magnesio para mantener la neutralidad electrica del mismo. Los espectros IR de ambas muestras son muy similares, en la region 1500-1400 cm-1 se observan bandas degran intensidad asociadas a los modos nu3 del CO3 -2 . La presencia de un doblete en 870 cm1 (nu2) permite proponer que el CO3-2  ocupa tanto las posiciones del hidroxilo (tipo A), como las del fosfato (tipo B) en laestructura [4]. Las bandas asociadas al grupo OH se observan a 3572 y 630 cm-1 para los estiramientos y las libraciones, respectivamente. La intensidad de estas bandas indica que el CO3-2  entra preferentemente en el sitio del fosfato. La similitud de la posicion de estas bandas con las que aparecen en la CaHap estequiometrica fue asociado a la presencia de Na(I) y Mg(II) en la estructura. Los patrones de difraccion obtenidos se ajustaron con un modelo de CO3Ap hexagonal, grupo P63/m, con constantes de celda a = 9,340 (3) A, b = 6,881(3) A yV = 519,81 A3. El valor del parámetro de celdaa mucho menor que el promedio en la CaHap pura 9.4243(55) [5] y el alto valor de Ca/P son consistentes con la mayor entrada de CO3-2  en reemplazo del fosfato. Se deteó la presencia de CaO que aumenta con la temperatura del tratamiento térmico y de trazas de un material en estudio. La comparación de las imagenes SEM provenientes de HCB y HEB, tratados a 1073 K, muestra la diferencia en la morfología delos mismos. El HBC tiene una apariencia densa, similar a la de las apatitas sinteticas, mientras el HEB presenta una estructura porosa en forma de celdas tridimensionales, denominadas trabeculas [1]. El empleo de HEB como sustituto del tejido oseo, permitiría el crecimiento de la formacion osea hacia dentro del implante a través de los poros facilitando el proceso de osteointegracion del mismo. Los resultados obtenidos demuestran que a partir de HEB se ha elaborado una carbonatoapatita dopada con magnesio y sodio con alto contenido de carbonato ocupando mayoritariamente posiciones del fosfato. El carácter poroso del material producido es muy promisorio en cuanto a su posible aplicacion como sustituto del tejido oseo.[1] M. Lombardi et al. J. Eur. Ceram. Soc. 31, 2513?8 (2011).[2] K. Haberko et al. J. Eur. Ceram. Soc. 26, 537-42 (2006).[3] A. E. Bianchi et al. Resumen 1947. 99o Reunion Anual AFA.[4] M. E. Fleet. Biomaterials 30, 1473-81 (2009).[5] R.M. Wilson et al. Biomaterials 27, 4682-92 (2006).