Influencia del método de obtención en las propiedades estructurales, microestructurales y mecánicas de la hidroxiapatita

Abstract

Los materiales sustitutos de hueso más destacados presentes hoy en día, corresponden a cerámicas de fosfato de calcio sintéticos en base a hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2-HAp) o fosfato β-tricálcico, debido a que la composición química de estas cerámicas está muy relacionada con la del mineral óseo, lo que conduce a una buena biocompatibilidad en contacto con el hueso. El magnesio (Mg) y el zinc (Zn) son dos de los oligoelementos más importantes en huesos y dientes. En humanos adultos, la concentración de iones de Mg en huesos, dientes y esmalte dental es de 0,72, 1,23 y 0,45% en peso, respectivamente [1]. El Mg desempeña un papel clave en el metabolismo óseo, en particular durante las primeras etapas de la osteogénesis, donde estimula la proliferación de osteoblastos, y su deficiencia causa fragilidad y pérdida ósea [2]. Los iones Zn están relacionados con muchas metaloenzimas y proteínas, incluido el fosfato alcalino (ALP), y pueden promover la proliferación y diferenciación celular de los osteoblastos y la formación ósea [3]. El zinc se encuentra en todos los tejidos humanos y también en los huesos y está estrechamente relacionado con el metabolismo óseo; según los estudios realizados, el contenido de Zn varía de 0.0126% a 0.0217% en peso en el hueso humano y es comparativamente mayor que el contenido de Zn en tejidos y plasma [3]. Este trabajo se enfocó en la obtención de la HAp mediante el método de reacción por combustión empleando precursores comerciales y carbonato de calcio extraído de la cáscara de huevo, considerando la relación estequeométrica Ca:P de 1,67. También se adicionó 5%, 9% y 11% de Mg/Zn a las muestras de HAp obtenidas a partir de precursores comerciales, con el fin de ver la influencia de la inclusión en las propiedades estructurales, microestructurales y mecánicas. Las muestras se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de transmisión (MET), y pruebas de nanoindentación. Los resultados permitieron evidenciar que a una temperatura de 1100ºC se obtiene HAp como única fase cristalina; el zinc y el magnesio fueron totalmente solubles en la red de la HAp hasta 5%, para un 9 y 11% de los dos elementos se obtuvo un pequeño porcentaje de fosfato tricálcico β. La adición de zinc y magnesio redujeron el tamaño de partícula, aumentaron la dureza y afectaron la cristalinidad de la HAp.