Síntesis, procesamiento y caracterización de materiales bioactivos a base de hidroxiapatita / María Alejandra Fanovich

Director: Dr. José Manuel Porto López

Trabajo de tesis presentado para optar al grado académico de Doctora en Ciencia de Materiales

Tesis (Doctorado)--Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Dto Materiales, 1999.

En el presente trabajo se estudian materiales bioactivos basados en hidroxiapatita. Estos materiales se utilizan para la reparación o reconstrucción de partes dañadas del tejido óseo ya que tienen la particularidad de unirse naturalmente al hueso sin necesidad de fijación externa. Dadas las dificultades que surgen en la obtención de los mismos, esta tesis apunta al estudio de vias alternativas de sintesis y modificaciones del procesamiento para obtener materiales de hidroxiapatita en diferentes formas. El trabajo se dividió en dos partes: 1) la preparación de hidroxiapatita y 2) su procesamiento y caracterización. En la primera parte, se estudió la obtención de hidroxiapatita por via húmeda a partir de reactivos químicos simples y se evaluó la influencia de las distintas condiciones de síntesis sobre las características del material resultante. Se estudió la estabilidad térmica de los polvos sintetizados en presencia de iones litio o magnesio a través de difracción de rayos X . El empleo de resonancia paramagnética de electrones permitió evaluar los defectos estructurales introducidos por la incorporación de iones litio en la estructura de hidroxiapatita. Con fines comparativos se estudió una hidroxiapatit comercial. La segunda parte del trabajo, referida al procesamiento de estos materiales, abarca tres aspectos: la modificación estructural de los polvos de partida, la obtención de materiales densos, y la producción de bloques porosos de hidroxiapatita. En primer lugar, se investigó la posibilidad de aumentar la reactividad de los polvos de hidroxiapatita con vistas a mejorar el comportamiento in vitro de materiales compuestos. Para ello, se modificaron las características textuales y estructurales de polvos cristalizados de hidroxiapatita a través de tratamientos mecanoquímicos. Los materiales modificados fueron analizados por difracción de rayos X, espectrocopía infrarroja, porosimetría, área superficial, microscopía electrónica de barrido y evaluados en su comportamiento in vitro. En segundo lugar, se analizó el efecto de la temperatura, de los tratamientos térmicos previos de las muestras y de su composición química sobre la microestructura de materiales densos obtenidos a partir de polvos sintetizado y comercial. Se utilizaron para ello distintas técnicas: difracción de rayos X, análisis térmico diferencial y termogravimétrico, dilatometrías y microscopía electrónica de barrido. Además, se estudiaron las modificaciones en el mecanismo de sinterizado de estos materiales con el agregado de iones litio y magnesio incorporados por impregnación a humedad incipiente de los polvos de la partida. Se evaluaron las propiedades eléctricas los materiales de hidroxiapatita comercial sinterizados con aditivos con el fin de caracterizar, por métodos no convencionales, la microestructura desarrollada en los mismos. En tercer lugar, se estudiaron dos vías de procesamiento para obtener bloques de hidroxiapatita porosos. Una está basada en el método que emplea polvo de hidroxiapatita y compuestos orgánicos. En la otra se aprovecha el fraguado de una mezcla de dos fosfatos de calcio en un medio acuoso. En esta ultima via se introdujo una modificación en la preparación de uno de los fosfatos de calcio utilizados (fosfato tetracálcico). Además, se caracterizó el comportamiento del cemento desarrollado como sistema de liberación controlada del antibiótico sulfato de gentamicina.