Síntesis, caracterización y evaluación de la bioactividad de biomateriales compuestos de hidroxiapatita carbonatada/hidroxiapatita estequiométrica de alta cristalinidad

Abstract

La hidroxiapatita, Ca10(PO4)6(OH)2, es un biocerámico de fosfato de calcio de gran interés en aplicaciones médicas, lo anterior se deriva de la similitud de este compuesto con la fase mineral del material que componen los tejidos duros del organismo (huesos y dientes). Por lo cual, se han desarrollado varios métodos para su síntesis, donde se destaca el método sol-gel, como una de las rutas más eficientes. En este trabajo se sintetizaron una serie de biocompósitos de hidroxiapatita con diferentes composiciones, mediante dos técnicas solgel diferentes agentes precursores de calcio y fósforo. La primera utilizando nitrato de calcio y fosfato de amonio, para producir hidroxiapatita estequimétrica. La segunda utilizando acetato de calcio y trietil fosfato, para producir hidroxiapatita carbonatada. Los biocompósitos fueron caracterizados por análisis térmico diferencial (DTA), análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos-X (XRD), espectroscopia infrarroja de transformadas de Fourier (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Los resultados muestran que la hidroxiapatita estequiométrica se forma a una temperatura relativamente baja alrededor de 350oC, en sus primeras etapas de cristalización, mientras que si se trata térmicamente hasta 750oC, se obtiene un producto perfectamente cristalizado. La hidroxiapatita carbonatada se forma aproximadamente a 450oC, acompañada de carbonato de calcio; sin embargo, para purificarla se requirió de un tratamiento térmico hasta 1000C y lavados repetidos con HCl diluido y agua. Las propiedades bioactivas se analizaron poniendo en contacto estos materiales con una solución de fluido fisiológico simulado (SBF), con la concentración iónica aproximada a la del plasma sanguíneo humano, a 37oC. La bioactividad se evaluó examinado la formación de una capa de apatita neoformada sobre la superficie de los materiales, después de permanecer en contacto durante 1, 2 y 3 semanas con el fluido fisiológico simulado (SBF). Asimismo, se analizó el pH y la carga iónica de la solución SBF remanente, esta última evaluada mediante espectroscopia de absorción atómica y colorimetría. La interacción de estos materiales con el fluido fisiológico simulado produjo una capa de fosfato de calcio sobre sus superficies, con una composición similar a la de las apatitas biológicas. La hidroxiapatita carbonatada, resultó más soluble que la hidroxiapatita estequiométrica perfectamente cristalizada; asimismo, en tanto mayor fue la cantidad de hidroxiapatita estequiométrica perfectamente cristalizada en los biocompósitos, disminuyó en ellos su solubilidad y con ello su bioactividad. Con lo anterior, queda de manifiesto que se pueden formular biocompósitos de hidroxiapatita, modulando su solubilidad para modificar su bioactividad, con lo cual se podrán proponer biomateriales de hidroxiapatita, como sustitutos de los tejidos duros del organismo, con las características bioactivas semejantes a las de los tejidos que remplazarán.