Cemento Oseo

Resumen

El siguiente proyecto se trata de la elaboración de un Cemento óseo a partir del Fosfato de calcio que se va a obtener a partir de la Hidroxiapatita del hueso bovino y se le añade celulosa extraído del bagazo de caña de bambú que normalmente se lo deja como desecho, siendo este utilizado como refuerzo para el cemento y añadimiento de quitosana extraida del exoesqueleto del camaron (cascara).  

Las cerámicas de hidroxiapatita buscan dar solución al relleno de una cavidad y a su futura colonización por nuevo tejido óseo. Estas cerámicas son biocompatibles y osteoconductoras.

En general, cualquier cemento está formado por dos fases, una sólida en forma de polvo y otra líquida, que al mezclarse forman una pasta que se endurece con el tiempo. Se opta por trabajar con un material que no es tan aprovechado pero que es de gran utilidad y puede usarse para sustituir alguna estructura ósea.

Palabras claves

Sistema óseo, hidroxiapatita, cemento óseo, celulosa, fosfato de calcio, quitosana

Introducción

Los animales y humanos contienen tejidos que tienen aproximadamente entre un 70 a un 90 % de su peso total de una fase inorgánica conocida como apatita biológica que en muchas ocasiones es intercambiada por carbonato. Ya que dichos tejidos están sujetos a mucho estrés mecánico, esto hace que con frecuencia existan problemas en los huesos, comúnmente las fracturas. [1]

La hidroxiapatita (HAP) es un biocristal, formado por átomos de calcio, fósforo, e hidrógeno, de acuerdo con la fórmula Ca10(PO4)6 (HO)2. La HAP está presente en dientes y huesos confiriéndoles su dureza característica, pertenece a la familia de las apatitas, presenta una estructura hexagonal, con el grupo espacial P63 /m. En la naturaleza las apatitas se pueden encontrar formando parte de las rocas sedimentarias y metamórficas. En los huesos está En la naturaleza las apatitas se pueden encontrar formando parte de las rocas sedimentarias y metamórficas. En los huesos está Por esta razón, no se le considera una apatita pura.

Las hidroxiapatitas sintéticas, que se obtienen a partir de fosfatos dicálcicos y tricálcicos a través de un proceso de síntesis relativamente simple, presentan una pobre resistencia mecánica, además de disolverse fácilmente, lo cual no es deseable para utilizarla como biomaterial de sustitución ósea. Si la hidroxiapatita biológica se combina con sustancias extraídas del mismo paciente, como el plasma rico en plaquetas, los resultados se optimizan sobre todo en la osteorregeneración. [2]

La HAP, o sus precursores, también se pueden encontrar en exoesqueletos como el de la estrella de mar Mellita sp, en los corales marinos, en los esqueletos de los vertebrados, en el esmalte y dentina de los dientes, en especies de bovinos y porcinos.

Para obtener materiales reforzados de diferentes propiedades, basados en resina poliéster no saturada, se han utilizado diferentes caminos: a) mezclado físico con diferentes tipos de rellenos [3]; b) uso de diferentes tipos de materiales reforzantes; mediante modificaciones de la relación de resina/monómero entrecruzante así como la utilización de diferentes tipos de monómeros entrecruzantes.

En este trabajo, fibras de celulosa (químicamente tratadas y sin tratar) se utilizan para reforzar una resina poliéster no saturada de usos generales, la cual se entrecruzó con estireno o acrilato de butilo y también sirven como refuerzo para mejorar la adhesión del hueso. Las fibras de celulosa tienen las siguientes ventajas sobre otros materiales de refuerzo: baja densidad, biodegradabilidad, flexibilidad durante el procesamiento así como un menor precio. Las fibras de celulosa se pueden utilizar ya sea como fibras continuas, como colchoneta o petatillo. Sin embargo, la utilización de fibras celulósicas como agentes de refuerzo se ha visto limitadas por la dificultad de obtener una buena dispersión en la matriz. [4]

Capítulo I

1. El problema de investigación

1. Planteamiento del problema

Las afecciones óseas generalmente se encuentran asociadas a infecciones tisulares, cáncer, osteoporosis y a la pérdida o debilitamiento de masa ósea por traumatismos, con mayor incidencia al paso de los años debido al incremento de las actividades causantes de dichas afecciones. El incremento de la expectativa de vida es otra causa que también contribuye al aumento de la incidencia de las lesiones óseas en pacientes mayoritariamente de la tercera edad, en los cuales se ve afectada de manera significativa el sistema locomotor.

Por otra parte, los biomateriales que han sido utilizados hasta el momento como sustituto óseos en el campo ortopédico, no satisfacen completamente las exigencias finales requeridas en la práctica clínica. De ahí se deriva que uno de los principales problemas a resolver con respecto a esta situación, es la creciente necesidad de desarrollar nuevos biomateriales compuestos con mayor similitud al tejido óseo que permitan integrar en un único sistema las propiedades físico-químicas y biológicas adecuadas (bioactividad, biodegradabilidad, biocompatibilidad) para su empleo como material soporte en la regeneración tisular ósea.

En este trabajo se plantea una de las posibles soluciones a este problema, la obtención mediante un nuevo procedimiento de síntesis y condiciones de reacción suaves, de novedosos biomateriales compuestos para la restauración del tejido óseo, combinando polímeros de origen natural como la quitosana con fosfatos de calcio como la Hidroxiapatita obtenida del hueso bovino.

Lo que se pretende en el proyecto es que al mezclar la hidroxiapatita con la quitosana y la celulosa se genere un producto que sea biocompatibles y biofuncional en condiciones fisiológicas, lo que permitiría estimular la regeneración y reparación de los tejidos óseos dañados, facilitar la rápida recuperación del paciente, evitar prolongados e invasivos tratamientos post-operatorios y reducir los elevados costos quirúrgicos y de los materiales que oferta el mercado internacional.

1. Formulación del problema

• ¿Qué métodos se van a emplear en la elaboración del determinado producto?
• ¿Cuáles son los materiales, reactivos y equipos para la obtención del producto?
• ¿Qué análisis se empelaran para determinar la calidad y estandarización del producto?

1. Objetivos de la investigación

1. Objetivo general

Elaborar un cemento óseo a partir de la hidroxiapatita, con refuerzo de quitosana y celulosa de la caña de bambú.

1. Objetivos específicos

• Extracción de la hidroxiapatita del hueso bovino por un método que no requiera gran costo.
• Extracción de quitosana a partir del camarón
• Extracción de la celulosa a partir del bagazo de la caña de bambú.
• Formular el cemento óseo con las extracciones obtenidas.
• Caracterización del cemento óseo.

1. Justificación del estudio

Con el paso de los años, el deterioro progresivo de los tejidos corporales se va haciendo efectivo, causando problemas a las personas. Uno de los tejidos con mayor vulnerabilidad al daño es el hueso, pues pierde densidad y en consecuencia pierde fuerza con el tiempo. Las mujeres son las más afectadas debido a los cambios hormonales asociados con la menopausia. La disminución de la densidad se debe a que los osteoblastos, células encargadas del crecimiento óseo, se vuelven menos productivas en la creación de hueso y la reparación de micro fracturas. Los cementos óseos son muy importantes cuando se tienen fracturas en el hueso, debido que ocurre regularmente a los esfuerzos excesivos, accidentes y al debilitamiento del mismo tejido como consecuencia de enfermedades que comprometen la movilidad y la salud del paciente. En muchas clínicas y organizaciones que requieren de cemento óseo deben importarlo de otros países ya que no hay una empresa encargada de fabricar estos tipos de cementos en el país. De esta manera se busca tener un cemento de mayor calidad y sobre todo que sea fabricado en Ecuador.

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