Un composite nuevo de fosfato cálcico-silicato cálcico para la regeneración óseacaracterización y comportamiento

Resumen

Los cementos de fosfato cálcico son una gran alternativa como sustitutos óseos, presentan ventajas respecto a los injertos de hueso autólogo, y mejoran las propiedades de otro tipo de injertos sintéticos, debido a su capacidad de ser moldeable, inyectable y fraguar in vivo dentro de la cavidad oral. La sustitución iónica con silicio es interesante ya que el silicio juega un papel importante durante los estadios iniciales de la formación del hueso en los procesos de calcificación, y es uno de los elementos esenciales en el desarrollo de células osteoblásticas.Se obtuvo la síntesis de un nuevo cemento de fosfato cálcico dopado con silicio mediante la sustitución iónica de grupos fosfato por grupos silicato. El análisis de los patrones de difracción de rayos X muestra, que la matriz de estos cementos se compone de elementos cristalinos y otros amorfos. La fase predominante en los cementos preparados con un contenido de Si ¿ 40% fue la brushita. También se identificó la presencia de HA, al aumentar el contenido de silicio. La presencia de un halo centrado en 2¿ cerca de 30º, puede indicar la presencia de una fase de silicato cálcico hidratado (C-S-H) en aquellos cementos preparados con un contenido de Si ¿ 20%. El análisis de microscopía electrónica de barrido reveló cambios en la morfología cristalina inducidos por el aumento en el contenido de silicio, cambiando la morfología de los cristales del cemento de un predominio de cristales de forma de placa, hacia cristales con forma redondeada y con un diámetro nanométrico, aumentando por tanto también el área se superficie. La porosidad se mantuvo alrededor del 40%, y la distribución del tamaño medio de poro se desplazó a un rango nanométrico. Estos resultados fueron muy positivos para utilizar el cemento como matriz para el transporte y liberación de distintos fármacos. Se evaluó su capacidad para la adsorción y liberación de medicamentos, mediante dos mecanismos diferentes de incorporación del fármaco al biomaterial, adsorción e incorporación a la fase solida del cemento. La sustitución con Si afectó significativamente el perfil de liberación de la droga y el mecanismo que lo controla, para ambos métodos. La velocidad de liberación del medicamento fue más lenta y el perfil fue casi lineal y con una velocidad constante, cambiando la cinética de liberación del fármaco de primer orden a una de orden cero, con aquellos cementos dopados al 80% de silicio.También se realizó el test de citocompatibilidad con células osteoblásticas MG-63, el cemento preparado con 80% de silicio obtuvo valores muy superiores en la proliferación y la actividad celular con respecto a los cementos no dopados, siendo esta diferencia estadísticamente significativa.La regeneración ósea dependió del grado de reabsorción del material, así los materiales dopados al 10% de silicio son los que presentaron una mayor capacidad de regeneración ósea, encontrándose diferencias estadísticamente significativas respecto al cemento sin dopar. A medida que aumentábamos el porcentaje de silicio dentro de los cementos, la cantidad de material remanente era mayor, así los cementos dopados al 80% de silicio mantuvieron casi el 80% del material sin reabsorber a las 8 semanas de la cirugía. La interacción del material con el medio fue buena en todos los materiales, y en todos ellos a medida que se reabsorbía el material se formaba hueso nuevo entorno a los gránulos de cemento remanente. Estos resultados son altamente innovadores, ya que la sustitución de grupos fosfato por grupos silicato en los cementos de brushita mejoraron las propiedades del material en función del porcentaje de silicio, obteniendo así un resultado más eficaz en regeneración ósea o en la liberación de fármacos.