Reacții Specifice Formării Hidroxiapatitei Nanometrice

1. INTRODUCERE

Unii cercetatori au lansat ipoteza ca sarurile minerale ca si calciul si/sau fosfatul într-un defect osos stimuleaza reparatia osoasa prin aducerea mineralelor necesare care pot fi importante în osul care trebuie regenerat

Albee si Morison (1920) au injectat 5% suspensie de fosfat tricalcic în osul radial al soarecilor lasând periosul intact. Analizele radiografice au relevat ca defectul injectat cu fosfat tricalcic a avut o crestere osoasa mai rapida si o sudare mai buna decât proba martor. Anul 1963 este foarte important din punct de vedere al istoriei bioceramice. În acel an Smith a raportat dezvoltarea unui substituent de ceramica osoasa obisnuit, prin impregnarea a 48% ceramica aluminoasa poroasa cu o rasina epoxi. Acest material atinge propietatile fizice ale osului.

În continuare cercetarile s-au diversificat si pe lânga dezvoltarea bioceramicii aproape inerte la începutul anilor ’70, o noua directie a aparut în domeniul biomaterialelor. Hench (1972) si colaboratorii au gasit o compozitie de sticla specifica, care implantata în femurul soarecilor nu putea fi extrasa cu forta dupa numai 6 saptamâni “in vivo”

Multe dintre cercetarile de implant osos cu biosticla sau biovitroceramica au fost facute folosind o compozitie înscrisa cu 45S5 continând (%greutate) 45%SiO2, 25,5%CaO, 24,55Na2O, 6%P2O5. Un studiu ulterior a aratat ca formula 45S5 se afla langa mijlocul a ceea ce este desemnat drept limita de liere a osului pe o diagrama ce reflecta pozitia unei biosticle.

Nivelul de biocompatibilitate al unui material poate fi corelat cu timpul în care pentru 50% din suprafata implantului s-a realizat legarea de os ( t 0.5bb ).

Indicele de bioactivitate se defineste dupa formula:

IB = 100/t 0.5bb

În prezent, cel mai promitator sistem bioceramic pentru constructia articulatiilor fara polimetilacrilat (PMMA) se bazeaza pe biosticla care înveleste aliajele metalice chirurgicale. Blenchke, Bromer si asociatii au realizat studii detaliate pe un material cu suprafata vitroceramica (Ceravital) care este asemanatoare cu biosticla Hench 52S46. Studiile lor de implant la soareci sau câini au confirmat directa legatura la os a materialului. Aproape 50 de oameni au primit implanturi dentare si mariri de mandibula cu materiale cu suprafata activa vitroceramica (Ceravital).

Protezele pentru sold în totalitate din metal proiectate pentru câini, acoperite cu vitroceramici cu suprafata activa de tip Ceravital au fost testate de curând. Procesul de acoperire implica un strat de baza si un strat de sticla inerta pe metal si o fuziune finala a granulelor de vitroceramica cu suprafata activa în stratul de sticla inerta.

Granulele de vitroceramica cu o suprafata activa au fost deasemenea adaugate cu PMMA în procente volumetrice de 70 %.

Biomaterialelor le sunt impuse cerinte deosebite; ele trebuie sa îndeplineasca simultan conditii biologice, chimice, mecanice si uneori estetice.

În prezent sunt cercetate, testate si utilizate mai multe categorii de biomateriale ceramice si anume:

a) ceramica pe baza de fosfati de calciu;

b) ceramica din alumina;

c) ceramica din zircona partial stabilizata;

d) sticle fosfo-silicatice ;

e) materiale compozite de tip ceramic, ceramo – metalic, ceramo – plastic.

Descoperirea polimerilor organici acoperiti cu un strat de apatita se asteapta sa fie folositoare cu substituent nu numai pentru tesuturile tari, dar si pentru tesuturile moi deoarece ele prezinta o înalta bioactivitate precum si ductibilitate.

Comportarea bioactiva a amestecului pe baza de sticla si rasina este asteptat sa fie folositoare protezelor osoase si cimentarii materialelor pentru diferite implanturi.

2. CERAMICA PE BAZA DE FOSFATI DE CALCIU

Bioceramica din fosfati de calciu este cea mai apropiata bioceramica de compozitia osului natural si poate fi încadrata în sistemul binar CaO-P2O5. Diagrama binara CaO-P2O5 din figura 2 pune în evidenta existenta în cadrul sistemului binar a mai multor compusi binari: C4P – fosfatul tetracalcic, C3P – fosfatul tricalic, C2P – fosfatul dicalcic, CP – fosfatul monocalcic, C7P5 – pentafosfatul heptacalcic, C2P3 trifosfatul dicalcic, CP2 – difosfatul monocalcic. Acesti compusi se comporta congruent sau incongruent – unii dintre ei prezentând si varietati polimorfe. Asa cum rezulta din diagrama sistemului binar, între C4P si C3P apare compusul apatita sau hidroxiapatita, care corespunde formulei: C10(PO4)6(OH)2-2xOx¡x (unde ¡ reprezinta vacante punctuale).