Fosfato octacálcico

La precipitación implica la mezcla ^de Ca(CH₃COO ₎ ₂ ₍ acetato de calcio ) con una solución de fosfato de sodio que generalmente consiste en una mezcla de _Na₂HPO₄ ( fosfato disódico ) y NaH₂PO₄ ( hidrogenofosfato _de sodio ). ^{[ 15 ] [} ₁₆ ^] Las restricciones de reacción para las reacciones de precipitación consistieron en una molaridad de acetato _de calcio de 0,04 M y una molaridad de solución de fosfato de sodio de 0,04 M. El pH varió de 5,0 a 6,5; las temperaturas variaron de 37 a 90 °C. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El OCP se sintetiza típicamente mediante hidrólisis de α-fosfato tricálcico (α-TCP). ^{[ 17 ]} Para crear OCP, el α-TCP, junto con _carbonato de calcio y brushita ( CaHPO₄ · 2H₂O ) _, se solidifican para la hidrólisis. La reacción de hidrólisis se lleva a cabo combinando el α-TCP previamente preparado con ácido fosfórico 0,0016 M a 25 °C y un pH de 6. Durante la hidrólisis, para evitar la formación de octafosfato de calcio, es fundamental mantener una relación calcio/fosfato (Ca/P) de 1,33. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Las reacciones de envejecimiento se llevan a cabo de forma similar a las reacciones de precipitación , pero la precipitación puede producir ocasionalmente partículas mal definidas debido a la rapidez del proceso. ^{[ 18 ]} Por lo tanto, una vez finalizada la reacción de precipitación, la solución se mezcla suavemente durante periodos que varían de 3 a 12 horas, lo que da como resultado cristales de OCP bien definidos que luego se pueden extraer mediante filtración utilizando rellenos de membrana.

Las reacciones de sustitución de iones se llevan a cabo de forma similar a las reacciones de precipitación; pero en lugar de acetato de calcio , se utilizan otras variaciones para obtener precipitados más cristalizados. ^{[ 19 ]} Los iones pueden incluir magnesio Mg ²⁺ , estroncio Sr ²⁺ o manganeso Mn ²⁺ . La variación de la forma de acetato utilizada durante las reacciones de precipitación puede tener efectos variables dependiendo del elemento utilizado y su concentración. ^{[ 19 ]} Se ha descubierto que el estroncio mejora las propiedades bioactivas del OCP. ^{[ 5 ]} En términos de estabilidad térmica, la adición de estroncio o magnesio a la estructura puede resultar en una menor estabilidad térmica y un aumento en el grado de colapso del OCP. ^{[ 12 ]}

Las esponjas de gel se utilizan habitualmente como andamios para la integración ósea, principalmente debido a su porosidad inherente . La estructura porosa del gel en sí puede favorecer la osteointegración cuando se combina con compuestos cerámicos de CaP. ^{[ 13 ]} Los compuestos de gel-OCP pueden formarse mediante diversos métodos, pero un método común es la coprecipitación , que se sabe que produce compuestos de gel-OCP óptimos manteniendo la porosidad inherente que resulta útil para la osteointegración. ^{[ 13 ]} Estudios preclínicos in vivo que comparan compuestos de gel-OCP con grupos de control de gel puro han demostrado que el andamio de gel puede regenerar cantidades sustanciales de hueso en cuestión de meses (~4 meses) tras la implantación, lo que indica que los compuestos de gel-OCP presentan una alta osteoconductividad que permite una regeneración ósea mejorada. ^{[ 13 ]}

Los compuestos de colágeno-OCP utilizan colágeno , que es una proteína de matriz que representa el 30% de la proteína total en la mayoría de los organismos . ^{[ 20 ]} El colágeno es único porque puede usarse en muchas aplicaciones, como esponjas o hidrogeles , o incluso combinado con otras formas de fosfato de calcio como la hidroxiapatita . ^{[ 13 ]} Además, los compuestos a base de colágeno exhiben propiedades y estructura similares al tejido óseo natural, como alta osteoconductividad y biointegración mejorada. ^{[ 13 ]} Los compuestos de colágeno-OCP, al igual que los compuestos de gel-OCP, pueden sintetizarse utilizando muchos métodos, pero un método común es mediante el moldeo de mezclas de OCP y soluciones de colágeno que se han extraído de pieles de animales. ^{[ 13 ]} Los estudios preclínicos in vivo que evalúan los efectos de los compuestos de colágeno-OCP han demostrado que el compuesto por sí solo muestra una regeneración ósea, osteoconductividad y biodegradabilidad mejoradas en comparación con el OCP puro o el grupo de control de colágeno, así como una actividad de osteoblastos y osteoclastos estimulada durante el crecimiento y remodelación ósea, lo que indica su potencial para ser utilizado en aplicaciones clínicas para el crecimiento óseo. ^{[ 13 ] [ 21 ] [ 11 ]}

El alginato es un polisacárido derivado de una forma de alga parda que ha despertado gran interés debido a su favorable biocompatibilidad y su facilidad de gelificación . ^{[ 13 ] [ 22 ]} De forma similar a los compuestos de OCP basados ​​en colágeno y gel, se han utilizado métodos de coprecipitación y mezcla para crear compuestos de alginato-OCP. Ambos métodos producen compuestos viables con una porosidad favorable que puede controlarse aún más alterando la concentración de alginato o la velocidad de centrifugación durante las reacciones de síntesis. ^{[ 13 ]} Los compuestos de alginato-OCP, de forma similar a los andamios mencionados anteriormente, también han mostrado mayores niveles de osteointegración e interacciones osteogénicas, así como la capacidad de estimular osteoblastos in vitro y la capacidad de ayudar en la conversión de OCP → HA in vivo. ^{[ 13 ]}

El ácido hialurónico es un polímero natural presente en la piel , los tendones y el líquido sinovial como parte de la matriz extracelular del tejido conectivo . ^{[ 13 ]} Como componente de los composites, el ácido hialurónico actúa como medio de administración del OCP. ^{[ 13 ]} Los andamios de ácido hialurónico-OCP se sintetizan simplemente mezclando gránulos de OCP con ácido hialurónico a un pH controlado; el resultado es una pasta inyectable. ^{[ 13 ]} En cuanto a la regeneración ósea, las pastas compuestas de ácido hialurónico-OCP han demostrado una osteoconductividad mejorada poco después de la inyección y una biodegradación por osteoclastos. ^{[ 13 ]}

La estructura de OCP está estrechamente asociada con la estructura de HA, y por lo tanto lo ha convertido en un sustituto óseo atractivo para los científicos de biomateriales y los cirujanos ortopédicos . ^{[ 12 ]} Una mayor osteoconductividad se observó por primera vez en la respuesta del tejido óseo en ratones donde OCP se colocó en la calota en su forma granular, mostrando que tiene mayor osteoconductividad que otros materiales de Ca-P como el fosfato dicálcico anhidro (DCP), el fosfato de calcio amorfo (ACP), la HA deficiente en calcio (CDHA) y la HA estequiométrica. ^{[ 12 ]} OCP también tiende a biodegradarse en el hueso. ^{[ 12 ]} OCP es osteoconductor y biodegradable, y puede estimular la formación ósea a través de la diferenciación de osteoblastos y la formación de osteoclastos . ^{[ 12 ]} Durante la conversión termodinámica de OCP a HA se encontró que estimula fuertemente la capacidad celular a través de la hidrólisis en entornos in vivo .

Los fosfatos de calcio biodegradables (Ca-P), como el OCP, pueden promover la regeneración ósea mediante la remodelación ósea , que implica tanto la resorción ósea por los osteoclastos como la formación ósea por los osteoblastos. ^{[ 12 ]} Un estudio mostró que la formación de osteoclastos del OCP era casi la misma que la del fosfato tricálcico β (β-TCP) y que el OCP y las mezclas de OCP/HA tenían una mayor expresión del factor de acoplamiento de calcio en comparación con el β-TCP cuando se cultivaban con macrófagos de médula ósea de ratón . ^{[ 12 ]}

Se ha demostrado la activación de las respuestas celulares óseas y la estimulación de los procesos de remodelación ósea en estudios donde se implantaron gránulos de OCP en defectos craneales de ratones. ^{[ 12 ]} También se ha demostrado que los andamios compuestos con OCP y gelatina inducen la regeneración ósea en huesos de conejos a un ritmo más rápido que las alternativas de β-TCP. ^{[ 12 ]}

Aunque el OCP no se ha establecido en el campo dental, sus propiedades bioactivas han atraído la atención de cirujanos orales e investigadores. ^{[ 12 ]} Por ejemplo, los recubrimientos de OCP en implantes orales de zirconia podrían mejorar la osteointegración de implantes cerámicos ya existentes , debido a su alta osteoconductividad y capacidad de liberación de fármacos. ^{[ 23 ]} Este recubrimiento permitió reproducibilidad, síntesis rápida, simplicidad y buena resistencia a la tracción . En ciertas condiciones, la síntesis de recubrimientos de OCP puede permitir la incorporación de moléculas biológicamente activas en el recubrimiento, lo que proporciona potencial para aplicaciones de liberación de fármacos. ^{[ 23 ]} Los estudios también indican el potencial del cemento a base de OCP como agente de recubrimiento pulpar, demostrado en ratas, concluyendo que el cemento a base de OCP permitió procesos de curación favorables en la pulpa dental . ^{[ 24 ]}

La funcionalización de agentes terapéuticos para sistemas de administración de fármacos para el tratamiento de patologías óseas se ha centrado principalmente en nanopartículas de Ca-P , nanocristales de HA y cementos apáticos, recubrimientos y andamios porosos; pero la literatura sobre el uso de OCP en estas aplicaciones es limitada. ^{[ 13 ]} La mayor parte de esta investigación incluye la funcionalización de OCP con bisfosfonatos (BP), que se utilizan comúnmente como agentes antirresortivos. ^{[ 13 ]} El alendronato , un BP de uso común, se ha combinado con OCP en algunos estudios, mostrando una inhibición de la osteoclastogénesis y las diferencias de osteoclastos, pero una mayor proliferación y actividad de osteoblastos . ^{[ 13 ]} El OCP cargado con alendronato también mostró una mejora de los marcadores de diferenciación de osteoblastos en comparación con el alendronato cargado con HA. ^{[ 13 ]} Las pruebas in vitro realizadas en entornos biomiméticos de osteoblastos, osteoclastos y células endoteliales mostraron que los BP dotan al OCP funcionalizado de propiedades antirresortivas y antitumorales. ^{[ 13 ]}

El estudio de caso n.° 1 incluyó a 60 pacientes, hombres y mujeres, de 20 a 70 años de edad, procedentes de nueve hospitales. Todos los participantes se sometieron a elevación del seno maxilar, preservación del alvéolo , cistectomía mandibular o injerto óseo en la hendidura alveolar como preparación para un implante dental. El estudio se centró en evaluar la eficacia del crecimiento óseo para los composites OCP/Col. ^{[ 26 ]}

Para los casos de elevación del piso del seno maxilar, los procedimientos se dividieron en casos de una y dos etapas según la longitud entre la cresta alveolar y el piso del seno (2 etapas = < 5  mm y 1 etapa = ≥ 5  mm). Para el tratamiento de una etapa, el composite OCP/col se implantó en el espacio alveolar mediante elevación de la membrana sinusal y luego se colocaron los implantes dentales en la región del diente faltante. Seis meses después, se implantaron las prótesis en los pacientes de una etapa. Para el tratamiento de dos etapas, la implantación del composite OCP/col y la implantación dental se realizaron con un intervalo de seis meses. Luego, seis meses después del procedimiento de implante dental, se cargaron las prótesis en los implantes previamente colocados. Los implantes para pacientes con elevación del piso del seno maxilar estaban hechos de titanio y no estaban recubiertos con ningún material bioactivo.

En los casos de preservación del alvéolo, se colocaron composites OCP/col en el sitio de extracción del diente y luego se suturaron . Seis meses después de la implantación de los composites OCP/col, se colocaron los implantes dentales en el sitio del diente faltante y seis meses después se cargaron las prótesis en los implantes.

En los casos de cistectomía , tras la ablación de las encías y el periostio , se eliminó el hueso circundante, se extirparon los quistes mandibulares y se rellenó el hueso faltante con el compuesto OCP/col; finalmente, se recolocaron las encías y el periostio y se suturaron. Por último, en los casos de fisura alveolar, se colocó OCP/col en el defecto óseo alveolar, se cubrió el defecto con encía y periostio y se suturó.

Los resultados del análisis histológico y radiológico se consideraron "buenos" si se reconocía hueso de nueva formación y no había anomalías histológicas, y si el tratamiento con implantes superaba las seis inspecciones. Si el hueso de nueva formación era mínimo o irreconocible, o si el análisis histológico era anormal y los implantes recibían cuatro o menos puntos en la inspección, los resultados se consideraban "malos". El análisis histológico de la elevación del seno maxilar en un paciente del grupo de dos etapas mostró hueso de nueva formación en el sitio de implantación de OCP/Col y no se encontraron células cicatriciales ni inflamatorias. La Tabla n.° 1 muestra los resultados cuantitativos del ancho óseo para los cuatro grupos diferentes del estudio clínico.

Tabla n.° 1: Anchos óseos verticales promedio antes y 24 semanas después del tratamiento con OCP/Co.

El caso de estudio n.° 2 involucró a tres pacientes varones, de 63 a 77 años, que se habían sometido previamente a un aumento de seno maxilar o cresta alveolar con al menos un año de carga funcional. Las tres cirugías fueron realizadas por un solo periodoncista, y cada participante se sometió a una cirugía diferente. El paciente n.° 1 se sometió a un aumento óseo de defectos periimplantarios, el paciente n.° 2 a un aumento de cresta vertical y el paciente n.° 3 a un aumento de seno maxilar y cresta. ^{[ 27 ]}

El paciente n.° 1 se sometió a una implantación en tres partes en las regiones 44, 45 y 46 (primer premolar , segundo premolar y primer molar de la región mandibular ). Tras la inserción de los implantes, se realizó un procedimiento de regeneración ósea guiada sobre el defecto de dehiscencia periimplantaria utilizando una mezcla de sustituto óseo sintético OCP comercializado (bontree) y sangre total. Cuatro meses después de la implantación, se observaron niveles suficientes de hueso horizontal, lo que contrarrestó parcialmente la pérdida inicial de tejido óseo debida a la periimplantitis que el paciente había experimentado antes del estudio. ^{[ 28 ]}

El paciente n.° 2 también se sometió a tres implantaciones en las regiones 24, 26 y 27. Previamente a la implantación, se realizó un aumento vertical de la cresta alveolar con Bontree mezclado con sangre total y una malla de titanio. Seis meses después del aumento de la cresta, se colocó la primera etapa del implante; cuatro meses después de la primera implantación, se colocó el segundo implante. Finalmente, seis meses después de la segunda implantación, se cargó la prótesis.

El paciente n.° 3 se sometió a un procedimiento de implantación en tres partes. Primero, se realizó un aumento del seno maxilar y un aumento de la cresta vertical utilizando Bontree, sangre total y una membrana de titanio d-PTFE para el aumento de la cresta vertical. Seis meses después de los aumentos, se realizaron la primera y la segunda implantación en las regiones 16-17 tras una cirugía de implantación en una sola etapa. Cuatro meses después de la primera cirugía de implantación, se realizó una fenestración perióstica modificada debido a la pérdida de mucosa adherida en la zona bucal. Finalmente, seis meses después de la segunda operación de implantación, se insertó la prótesis . Las pruebas histológicas mostraron la deposición de hueso de nueva formación alrededor de los injertos óseos y una buena integración del hueso de nueva formación con el injerto óseo sintético. Además, no se detectaron reacciones a cuerpos extraños ni problemas inflamatorios .

Las pruebas radiológicas realizadas tras la colocación de los implantes dentales en los tres pacientes no mostraron problemas postoperatorios inmediatos. Cuatro meses después de la intervención, se observó una estabilidad de los implantes superior a 60 en todos ellos. Un año después de la implantación, se constató la integración de los implantes con el hueso alveolar regenerado y la ausencia de pérdida ósea aparente.