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fosfato de calcio amorfo

El fosfato de calcio amorfo ( PCA ) es un sólido vítreo que se forma a partir de la descomposición química de una mezcla de sales de fosfato y calcio disueltas (por ejemplo, (NH...

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El fosfato de calcio amorfo ( PCA ) es un sólido vítreo que se forma a partir de la descomposición química de una mezcla de sales de fosfato y calcio disueltas (por ejemplo, (NH₄ )₂HPO₄ + Ca ( NO₃ ) ₂ ) . La mezcla amorfa resultante se compone principalmente de calcio y fosfato, pero también contiene cantidades variables de agua e iones hidrógeno e hidróxido , según las condiciones de síntesis. [ 1 ] Estas mezclas también se conocen como cemento de fosfato de calcio . [ 2 ]

El ACP se clasifica generalmente en " fosfato tricálcico amorfo " (ATCP) o hidroxiapatita deficiente en calcio (CDHA). A la CDHA a veces se la denomina " trifosfato de calcio apatítico ". [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] La composición del fosfato de calcio amorfo es Ca x H y (PO 4 ) z · n H 2 O, donde n está entre 3 y 4,5. La CDHA tiene una fórmula general de Ca 9 (HPO 4 )(PO 4 ) 5 (OH). [ 4 ] La precipitación a partir de una solución básica y moderadamente sobresaturada de una sal de magnesio produce fosfato de calcio y magnesio amorfo (AMCP), en el que el magnesio se incorpora a la estructura del ACP. [ 5 ]

Una preparación comercial de ACP es el fosfopéptido de caseína-fosfato de calcio amorfo (CPP-ACP), derivado de la leche de vaca . Se vende bajo diversas marcas, como Recaldent y Tooth Mousse, y está destinada a aplicarse directamente sobre los dientes. Su utilidad clínica no está demostrada. [ 6 ]

ACP biogénico

Se ha encontrado ACP biogénico en el oído interno de embriones de tiburón, leche de mamíferos y esmalte dental . Sin embargo, aunque su presencia inequívoca en huesos y dientes es objeto de debate, existe evidencia de que precursores amorfos transitorios participan en el desarrollo de huesos y dientes. [ 4 ] Se cree que el ACP en la leche bovina (CPP-ACP) involucra nanoclústeres de fosfato de calcio en una capa de fosfopéptidos de caseína . Una micela típica de caseína de radio 100 nm contiene alrededor de 10 000 moléculas de caseína y 800 nanoclústeres de ACP, cada uno de aproximadamente 4,8 nm de diámetro. La concentración de fosfato de calcio es mayor en la leche que en el suero, pero rara vez forma depósitos de fosfatos insolubles. [ 7 ] Se cree que los fosfopéptidos desplegados secuestran los nanoclústeres de ACP [ 8 ] y forman complejos estables en otros fluidos biológicos como la orina y el suero sanguíneo , previniendo la deposición de fosfatos de calcio insolubles y la calcificación de los tejidos blandos. En el laboratorio, las muestras almacenadas de formulaciones de sangre artificial, suero, orina y leche (que se aproximan al pH del fluido natural) depositan fosfatos insolubles. La adición de fosfopéptidos adecuados previene la precipitación. [ 7 ]  

Los cúmulos de Posner

Tras las investigaciones sobre la composición de los fosfatos de calcio amorfos precipitados en diferentes condiciones, Posner y Betts sugirieron a mediados de la década de 1970 que la unidad estructural del ACP era un clúster neutro Ca 9 (PO 4 ) 6 . [ 4 ] Los cálculos respaldan la descripción de un clúster con un ion Ca 2+ central rodeado por seis aniones fosfato PO 4 3− , que a su vez están rodeados por otros ocho iones de calcio. [ 9 ] Se estima que el clúster resultante tiene un diámetro de alrededor de 950  pm (0,95  nm). Estos se conocen generalmente como clústeres de Posner . Se cree que el ACP precipitado está compuesto por partículas que contienen varios clústeres de Posner con agua en los espacios intermedios. Si bien el ACP recubierto por pulverización de plasma puede contener clústeres de Posner, no puede haber agua presente. [ 4 ] Nuevos estudios proponen la idea de que los cúmulos de posner actúan como cúbits neuronales porque sus 31 P entrelazados tienen un tiempo de relajación prolongado y presentan una simetría S 6. La idea subyacente es que las moléculas de posner se fusionan y liberan iones de calcio que estimulan las neuronas. [ 10 ]

Uso en tratamientos dentales

El fosfato de calcio amorfo en combinación con fosfopéptido de caseína se ha utilizado como tratamiento dental para tratar la caries dental incipiente. El ACP se utiliza principalmente como agente oclusivo, lo que ayuda a reducir la sensibilidad. Los estudios han demostrado que forma una fase remineralizada de hidroxiapatita consistente con el esmalte natural. Además, estudios clínicos han demostrado que los pacientes que se blanquean los dientes experimentan una reducción de la sensibilidad después del tratamiento. [ 11 ] Se cree que el ACP se hidroliza a temperaturas y pH fisiológicos para formar octafosfato de calcio como intermediario, y luego apatita superficial.

Método de mineralización

El ACP carece del orden a escala atómica periódico y de largo alcance de los fosfatos de calcio cristalinos. El patrón de difracción de rayos X es amplio y difuso con un máximo en2θ=25∘{\displaystyle 2\theta =25^{\circ }}y ninguna otra característica diferente en comparación con la hidroxiapatita bien cristalizada. Bajo el microscopio electrónico, su forma morfológica se muestra como pequeñas partículas esferoidales en la escala de décimas de nanómetro. En medios acuosos, el ACP se transforma fácilmente en fases cristalinas como el fosfato octacálcico y la apatita debido al crecimiento de microcristalitos. Se ha demostrado que el ACP tiene mejor osteoconductividad y biodegradabilidad que el fosfato tricálcico y la hidroxiapatita in vivo. [ 12 ]

Además, puede aumentar la actividad de la fosfatasa alcalina de los mesoblastos , potenciar la proliferación celular y promover la adhesión celular. El papel único del ACP durante la formación de tejidos mineralizados lo convierte en un material prometedor para la reparación y regeneración de tejidos. El ACP también puede ser un agente remineralizante potencial en aplicaciones dentales. Se cree que los composites bioactivos rellenos de ACP desarrollados recientemente son agentes antidesmineralizantes/remineralizantes eficaces para la preservación y reparación de las estructuras dentales. [ 12 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Destainville, A.; Champion, E.; Bernache-Assollant, D.; Laborde, E. (abril de 2003). "Síntesis, caracterización y comportamiento térmico del fosfato tricálcico apatítico". Materials Chemistry and Physics . 80 (1): 269– 277. doi : 10.1016/S0254-0584(02)00466-2 .
  2. ↑ Al-Sanabani, JS; Madfa, AA; Al-Sanabani, FA (2013). "Aplicación de materiales de fosfato de calcio en odontología" . International Journal of Biomaterials . 2013 876132. doi : 10.1155/2013/876132 . PMC 3710628. PMID 23878541 .  
  3. ↑ Rey, C.; Combes, C.; Drouet, C.; Grossin, D. (2011). "Cerámicas bioactivas: Química física". Comprehensive Biomaterials . págs. 187–221 . doi : 10.1016/B978-0-08-055294-1.00178-1 . ISBN  978-0-08-055294-1.
  4. 1 2 3 4 5 Dorozhkin, Sergey V. (diciembre de 2010). "Fosfatos de calcio (orto) amorfos". Acta Biomaterialia . 6 (12): 4457– 4475. doi : 10.1016/j.actbio.2010.06.031 . PMID 20609395 . 
  5. ↑ Babaie, Elham; Zhou, Huan; Lin, Boren; Bhaduri, Sarit B. (agosto de 2015). "Influencia del contenido de etanol en el medio de precipitación sobre la composición, estructura y reactividad del fosfato de magnesio-calcio" . Materials Science and Engineering: C. 53 : 204–211 . doi : 10.1016 /j.msec.2015.04.011 . PMID 26042708 . 
  6. ↑ Hani, Thikrayat Bani; O'Connell, Anne C.; Duane, Brett (24 de junio de 2016). "Productos de fosfopéptido de caseína-fosfato de calcio amorfo en la prevención de caries" . Odontología basada en la evidencia . 17 (2): 46– 47. doi : 10.1038/sj.ebd.6401168 . PMID 27339237 . 
  7. 1 2 Holt, Carl (junio de 2013). "Los fosfopolipéptidos desplegados permiten que los tejidos blandos y duros coexistan en el mismo organismo con relativa facilidad". Current Opinion in Structural Biology . 23 (3): 420– 425. doi : 10.1016/j.sbi.2013.02.010 . PMID 23622834 . 
  8. ↑ Holt, Carl; Sørensen, Esben S.; Clegg, Roger A. (2009). "Papel de los nanoclústeres de fosfato de calcio en el control de la calcificación" . FEBS Journal . 276 (8): 2308– 2323. doi : 10.1111/j.1742-4658.2009.06958.x . ISSN 1742-464X . PMID 19292864 .  
  9. ↑ Kanzaki, Noriko; Treboux, Gabin; Onuma, Kazuo; Tsutsumi, Sadao; Ito, Atsuo (noviembre de 2001). "Aglomerados de fosfato de calcio". Biomaterials . 22 (21): 2921– 2929. doi : 10.1016/s0142-9612(01)00039-4 . PMID 11561898 . 
  10. ↑ Swift, Michael; Fischer, Mathew; van de Walle, Chris (2018). "Moléculas de Posner: De la estructura atómica a los espines nucleares". Nature . 20 ( 18): 12373– 12380. arXiv : 1711.05899 . Bibcode : 2018PCCP...2012373S . doi : 10.1039/C7CP07720C . PMID 29379925. S2CID 3212404 .  
  11. ↑ Van Haywood, B (2002). "Hipersensibilidad dentinaria: consideraciones sobre blanqueamiento y restauración para un manejo exitoso" . International Dental Journal . 52 (5): 376– 384. doi : 10.1002/j.1875-595x.2002.tb00937.x . S2CID 72558772 . 
  12. 1 2 Zhao, Jie; Liu, Yu; Sun, Wei-bin; Zhang, Hai (diciembre de 2011). " Fosfato de calcio amorfo y su aplicación en odontología" . Chemistry Central Journal . 5 (1): 40. doi : 10.1186/1752-153X-5-40 . PMC 3143077. PMID 21740535 .  
  • Mahamid, J.; Aichmayer, B.; Shimoni, E.; Ziblat, R.; Li, C.; Siegel, S.; Paris, O.; Fratzl, P.; Weiner, S.; Addadi, L. (2010). "Mapeo de la transformación del fosfato de calcio amorfo en mineral cristalino desde la célula hasta el hueso en los radios de las aletas del pez cebra" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 107 (14): 6316– 21. Bibcode : 2010PNAS..107.6316M . doi : 10.1073/ pnas.0914218107 . PMC 2851957. PMID 20308589 .  
  • Zhao, J.; Liu, Y.; Sun, WB; Zhang, H. (2011). "Fosfato de calcio amorfo y su aplicación en odontología" . Chem . Cent. J. 5 : 40. doi : 10.1186/1752-153X-5-40 . PMC 3143077. PMID 21740535 .  
  • Ming S. Tung. "Tecnología ACP. Barnices de fluoruro a base de fosfato de calcio amorfo" (PDF) . Asociación Dental Americana . Archivado del original (PDF) el 25 de enero de 2013.