Obtención y caracterización de hidroxiapatita porosa a partir de cáscara de huevo y tunicina

Abstract

Los tejidos duros de animales y humanos contienen aproximadamente entre un 70 a un 90% de su peso total de una fase inorgánica conocida como apatita biológica. Los materiales sustitutos de hueso más destacados presentes hoy en día, corresponden a cerámicas de fosfato de calcio sintéticos en base a hidroxiapatita (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 hueso. El objetivo de este trabajo fue la obtención de HAp porosa a partir de cáscaras de huevo y tunicina, una celulosa obtenida a partir de tunicados. La síntesis de HAp se realizó en solución con tunicina, carbonato de calcio y ácido fósforico, respetando la relación estequeométrica Ca:P de 1,67. Tanto la tunicina como la HAp fueron caracterizadas mediante SEM y XRD. Por otra parte, la tunicina se extrajo mediante hidrólisis con ácido clorhídrico, siendo caracterizada como fibras individuales, flóculos y varillas fabricadas en seco y en medio líquido. El resultado obtenido de la síntesis fue prensado a 10.000 toneladas a fin de formar un compósito. La caracterización del compósito se realizó mediante SEM. Luego se calcinó a 1200 ºC para producir HAp porosa. Se realizó SEM, XRD, FT-IR, mediciones del área BET y pruebas de resistencia mécanica y deformación. La caracterización mediante SEM y área BET arrojó un tamaño de poros adecuado para osteoconducción, superior a 200 μm, siendo el mínimo necesario 100 μm, las fibras de tunicina se caracterizaron individualmente, como varillas producidas tanto en agua como en seco mediante fricción, resultando el último método aquel que entrega tamaños de fibras más adecuados para la formación del compósito. Tanto los resultados del XRD presentaron los principales picos de la HAp (2θ: 11,59; 29,30) y FT-IR, en donde se encuentran las longitudes de onda típicas (3570 cm-1 para los grupos hidroxilos y 1090 cm-1, 1043 cm-1, 961 cm-1, para los grupos fosfatos y carbonatos), avalan la formación de HAp a partir de la cáscara de huevo. No sólo la HAp y la tunicina fueron caracterizadas por XRD, también se realizó con muestras de cáscara de huevo y cáscara calcinada. Las mediciones de resistencia mecánica se realizaron a las distintas cerámicas de HAp porosas en las que se utilizó o no gelatina, con una concentración de 70 % HAp y 30 % tunicina u 80 % HAp y 20% tunicina, resultando diferencias entre los distintos tratamientos para la resistencia (promedio para las muestras con gelatina arrojó una media de 439,5 ± 237,85 g, mientras que las muestras sin gelatina la media fue de 544 ± 208,96 g con un CV = 38,456, considerando la relación HAp/Tunicina, se desprende para el grupo 70/30 una media de 298,75 ± 74,91 g, mientras que para las muestras 80/20 la media es 684,75 ± 50,77 g siendo el valor de p = <0,0001), pero no para la deformación (promedio con gelatina de 0,36 mm ± 0,06 y sin gelatina de 0,41 ± 0,09 mm; proporción de 70/30 de 0,37 ± 0,05 mm y proporción de 80/20 de 0,39 ± 0,10 mm siendo el valor de p = 0,6633). En tanto los ensayos con análisis volumétrico de adsorción o área BET (área superficial), no mostraron diferencias para los mismos tratamientos (p = 0,8126). Estos resultados comprueban la factibilidad de la síntesis, mediante tunicina e HAp, de una cerámica porosa que pueda ser utilizada como implante ya que cumple los requisitos mínimos de diámetro para osteoconducción y biocompatibilidad