In vivo transformation of a calcium carbonate (aragonite) based implant’s biomaterial to bone. A histological, chemical and FT-IR study

Resumen

Se estudió la respuesta del tejido óseo a implantes de carbonato de
calcio aragonito (CCA). Se utilizaron implantes de Hidroxiapatita Coralina (HA)
en la misma forma y proceder quirúrgico como biomaterial de control comparativo.
Se investigó el efecto de la composición química sobre la capacidad de curaci
ón y la velocidad de reabsorción de ambos biomateriales implantados en el
fémur de ratas. Los animales fueron sacrificados a los 3, 7, 15, 21 y 60 d y los
implantes fueron recuperados para los análisis posteriores. La evaluación se realiz
ó mediante técnicas de microscopia óptica, estudios histológicos y radiográficos,
análisis químico cuantitativo de calcio y fósforo y espectroscopia IR de Transformada
de Fourier (FT-IR). Se encontró que ambos biomateriales fueron bien asimilados
y se integraron al tejido óseo circundante. En el caso de la Hidroxiapatita
se observó que a los 60 d el defecto óseo fue reparado, pero el biomaterial mantuvo
la misma apariencia inicial. Por el contrario, en ese mismo período, el implante
de coral (CCA) disminuyó su tamaño y su apariencia resultó más parecida a la
del tejido circundante. Los estudios histológicos mostraron la misma capacidad
osteogénica en ambos biomateriales en los primeros 7 d de implantados, pero a los
15 d se aprecia una mayor velocidad de sustitución del tejido fibrovascular por
hueso en el caso del CCA. La cinética de biodegradación calculada a partir de los
análisis químicos (relación Ca/P) y de los espectros IR coincide con las observaciones
histológicas y muestra una mayor velocidad de reabsorción de los implantes de
carbonato de calcio (CCA). Se encontró que la transformación del CCA produce
una fase similar a la del hueso debido a la pérdida paulatina del anión carbonato y
la incorporación del fosfato correspondiente. El CCA también presentó una mayor
capacidad osteogénica en comparación con la HA. A los 60 d el (42,5 ± 3,2) % del
CCA originalmente implantado se transformó en fosfato de calcio y la velocidad de
este proceso se incrementó de (0,22 ± 0,08) %/d a los 7 d hasta (0,7 ± 0,1) %/d a los
60 d de implantado. Los implantes de HA no experimentaron cambios en el período
analizado (60 d). En conclusión, igual que la hidroxiapatita porosa, el biomaterial
de aragonito estimula la proliferación de tejido vivo hacia el interior de los poros,
pero con una mayor velocidad de reabsorción y de generación de nuevo hueso.
Estos resultados sugieren que la velocidad de reabsorción de este tipo de biomaterial
de implante puede ser controlada en dependencia de la relación fosfato/carbonato
en su composición química inicial.