Los tejidos mineralizados, como el esmalte y la dentina de los dientes, así como los huesos, presentan una gran diversidad en formas, tamaños y dureza. Estos tejidos, que cambian a lo largo de la vida, deben su nombre a la presencia de fósforo, magnesio y, sobre todo, calcio, además de hidroxiapatita.
Estructura del diente mostrando el esmalte y la dentina.
¿Qué es la Hidroxiapatita?
La hidroxiapatita es un fosfato cálcico, el cristal principal de huesos y dientes. Por un lado, les confiere su dureza característica y, por otro, les aporta cierta elasticidad gracias a su combinación con el colágeno. Además, es un material biocompatible, de ahí que revista una gran importancia para los tejidos mineralizados.
La hidroxiapatita es un biocristal natural compuesto de calcio, fósforo e hidrógeno, y que contiene pequeños porcentajes de sodio, cloro, carbonatos y magnesio. Esta combinación juega un papel preponderante en la función remodeladora del hueso. A ello se une que la hidroxiapatita trabaja siempre en colaboración con el colágeno, proteína estructural de la matriz orgánica del hueso por excelencia.
Huesos y dientes no solo tienen una función mecánica, sino que también existe una actividad continua remodeladora. En las etapas de crecimiento es donde esa actividad es más elevada, pero después esa función remodeladora se realiza para el mantenimiento de la forma y la función de los huesos y dientes.
Aplicaciones Biomédicas de la Hidroxiapatita
De ahí que la hidroxiapatita tenga una amplia aplicación biomédica en odontología, ortopedia y cirugía maxilofacial. Se emplea como material de recubrimiento de las prótesis o implantes, como sustancia de relleno o para fijación de prótesis o implantes.
El papel de la hidroxiapatita en las prótesis e implantes
La hidroxiapatita (ya sea sintética o natural) presenta buenas propiedades como biomaterial en prótesis o implantes gracias a su biocompatibilidad, bioactividad, osteoconductividad (puede proporcionar el entramado que facilite la penetración del nuevo hueso en el implante) y unión directa al hueso.
Los recubrimientos de hidroxiapatita en las prótesis articulares sirven para acelerar el proceso de formación ósea. Al tener prácticamente la misma relación de calcio y fósforo que el hueso humano, esos recubrimientos aceleran, mediante los procesos convencionales de señalización celular, la adsorción de proteínas de la matriz extracelular, para después realizar la adhesión, proliferación y diferenciación de osteoblastos alrededor del material.
Además, los recubrimientos de hidroxiapatita en las prótesis mejoran el comportamiento del metal dentro del tejido vivo, evitando o disminuyendo la liberación de iones al medio y reduciendo el peligro de corrosión. Eso sí, esos recubrimientos deben tener una buena fijación al metal para evitar esos problemas y que la fijación de la prótesis al hueso dé como resultado una integración total.
Recubrimientos de hidroxiapatita en implantes.
El calcio es un elemento imprescindible en la formación de los huesos y los dientes, participando asimismo en la coagulación de la sangre, la actividad nerviosa, la contracción de los músculos, el funcionamiento del corazón y la regulación del calibre de los vasos sanguíneos. Se trata del ion mineral más abundante del organismo y la mayor parte está formando parte del esqueleto.
Usos del Hidróxido de Calcio en Odontología
Gracias a sus propiedades, el hidróxido de calcio se utiliza mayormente en tratamientos odontológicos conservadores, como las endodoncias. El hidróxido de calcio también favorece la formación de dentina secundaria y de un puente de dentina. Como resultado, ya no es necesario volver a abrir la cavidad para comprobar si el diente ha sanado.
Es un material versátil para una variedad de propósitos, incluyendo el tratamiento endodóntico, el relleno de la raíz y los apósitos a corto plazo. Como es suave con los tejidos blandos, es una excelente opción para los tratamientos peri-endodónticos. La duración del apósito de hidróxido de calcio depende del objetivo del tratamiento. Un apósito antibacteriano de rutina puede durar hasta siete días. Si se ha reabsorbido una cantidad considerable de la pasta, se requiere un apósito adicional. El proceso continúa hasta que el diente deja de supurar.
Dycal es un tipo de cemento para odontología rígido autofraguante a base de hidróxido de calcio. También estimula la formación de dentina secundaria. El ingrediente activo de Dycal es el hidróxido de calcio. Se utiliza habitualmente en la preparación de empastes dentales y en el recubrimiento pulpar.
El fosfato tricálcico, ampliamente conocido como fosfato tricálcico o TCP, es una sustancia blanca e inodora que tiene amplias aplicaciones en las industrias alimentaria, farmacéutica y de higiene dental. Es una sal de fosfato cálcico que se presenta de forma natural en muchas formas.
El fosfato tricálcico es un aditivo versátil en una variedad de productos alimenticios y un estabilizador de algunos alimentos. Se utiliza mucho como aditivo antiaglomerante en alimentos en polvo, como leche en polvo, pudines, gelatinas, mezclas para sopa, queso o café instantáneo. En la industria farmacéutica se utiliza como relleno para comprimidos y como base en la producción de materiales bioactivos para implantes dentales y para materiales de relleno médico. El TCP también se utiliza en la alimentación animal como suplemento de calcio y fósforo.
Sin embargo, aunque el fosfato tricálcico se considera generalmente seguro y sirve como fuente de calcio y fósforo, podría causar problemas de salud si se dosifica incorrectamente. Demasiado puede provocar efectos secundarios como estreñimiento, sequedad de boca, pérdida de apetito o, en casos extremos, puede dar lugar a depósitos de calcio en el organismo.
Crysta se encuentra en un estado de transición. ¿Por qué es importante? La molécula Crysta es calcio y fosfato funcionalizados con metacrilato y estabilizados con monómero de metacrilato. No es ni amorfa ni cristalina, sino que se encuentra en un estado de transición que permite una mayor solubilidad en monómeros que la que puede conseguirse con las estructuras cristalinas.
Comparado con los silicatos cálcicos, que actúan rápidamente, el fosfato cálcico modificado actúa lentamente. Los silicatos cálcicos precipitan rápidamente el fosfato cálcico y pueden reparar grandes defectos. Esto es ventajoso en muchas situaciones clínicas, pero estos materiales no son adecuados para aplicaciones estéticas, de carga y de sustitución del esmalte. Las investigaciones indican que, para que la remineralización sea estética, debe producirse lentamente. Esto imita el proceso natural de remineralización en la boca durante los ciclos de pH más altos. La deposición rápida de fosfato cálcico da lugar a un aspecto blanco calcáreo, no estético.
Tanto los materiales ACTIVA Presto como ACTIVA BioACTIVE-RESTORATIVE son composites estéticos a base de resina con propiedades bioactivas y biomiméticas. Son respetuosos con la humedad, y la matriz de resina contiene grupos de ácido fosfato y un componente de resina cauchutada que resiste la fractura y el desconchado. Ambos responden a los cambios de pH en la boca, liberan y recargan calcio, fosfato y flúor, y favorecen la formación de apatita y el proceso natural de remineralización.
Los productos Activa Bioactive son materiales bioactivos, estéticos, de dos componentes y doble polimerización. Contienen ionómero de vidrio y tienen una verdadera reacción ácido-base del ionómero de vidrio. Activa Bioactivo-Restaurativo es un material fluido/inyectable con un 56% de relleno y viscosidad media. Activa Presto es un composite bioactivo monocomponente, fotopolimerizable, universal y apilable.
Presto no contiene ionómero de vidrio. En su lugar, contiene un componente patentado de fosfato cálcico modificado (MCP). Presto tiene un 70% de relleno y es más viscoso que Activa Bioactive. Es apilable, mantiene la forma, se coloca y esculpe más fácilmente, es más pulible y más radiopaco.
En muchas ocasiones en odontología se encuentran pacientes que presentan insuficiente disponibilidad ósea, ya sea para la colocación de implantes osteointegrados o prótesis dentales. También en el caso de algunas enfermedades periodontales se presenta pérdida de tejido y se requiere la formación de hueso sano. Para solucionar estos problemas se recurre a estrategias regenerativas para reconstruir el maxilar atrófico.
Injerto de hueso dental para implantes osteointegrados.
Actualmente existen una amplia gama de fosfatos cálcicos para su uso en procedimientos de regeneración ósea. Los fosfatos cálcicos tienen especial interés debido a que se asemejan a la fase mineral del hueso humano y son susceptibles de remodelado óseo y de reabsorción, siendo los más utilizados la hidroxiapatita, el fosfato tricálcico beta (β-TCP) y la monetita.
Los cementos de fosfatos cálcicos son materiales sintéticos biocompatibles, que promueven regeneración ósea, se descomponen en condiciones fisiológicas y son reabsorbidos por el organismo. Los cementos cálcicos de brushita y monetita han demostrado que son bien aceptados por el cuerpo y que favorecen la regeneración ósea. La composición química de estos materiales es adecuada para crear estructuras porosas que permiten la proliferación celular y formación de vasos sanguíneos durante el proceso de regeneración ósea.
Últimamente materiales sintéticos granulados de brushita y monetita se han evaluado tanto en modelo animal como humano y aparecen como alternativa al uso de hueso autógeno ya que se obtienen muy buenos resultados tanto en la obtención de hueso regenerado como en capacidad de reabsorción en cavidades retentivas.
Micropartículas de fosfatos cálcicos. Se sintetizan micropartículas de cementos de fosfatos cálcicos mezclando una fase sólida con otra líquida que podría tener factores de crecimiento. Los materiales se presentan como granulados con un tamaño de partícula alrededor de 200 micras lo que previene su difusión en el torrente sanguíneo y la formación de trombos.
Cerámicas de fosfato cálcico sustituidas por iones de estroncio, magnesio, hierro y silicio. La sustitución iónica es una herramienta para modificar las propiedades físico-químicas y biológicas de la cerámica osteoconductora de β-TCP. La incorporación de iones de estroncio, magnesio, hierro y silicio es útil para la obtención de un sustituto óseo con mejores propiedades sin comprometer la biocompatibilidad del material de partida.
Para la mineralización de membrana polimérica (poli(óxido de etileno), agarosa, carragenato, etc.) se utilizará el proceso difusión de reactivos seguido de reacción química y formación de precipitados.
Microscopía de cemento de fosfato cálcico y células mesenquimales.
El Grupo de Investigación Materiales Nanoestructurados Bioactivos (MATNABIO) del Departamento de Física-Química Farmacéutica de Facultad de Farmacia ha desarrollado métodos de síntesis de materiales basados en fosfatos cálcicos y además posee técnicas de caracterización de estos sistemas. El grupo de investigación tiene experiencia en colaboraciones con empresas privadas de la industria de polímeros, biomateriales y materiales para odontología.