Resumen

La hidroxiapatita es un biomaterial que actualmente está siendo objeto de múltiples estudios de gran importancia en odontología. Los biomateriales son materiales diseñados para interactuar con sistemas biológicos, con el objetivo de evaluar, tratar, mejorar o reemplazar tejidos, órganos o funciones del cuerpo, como es el caso de la hidroxiapatita.
Este material tiene una composición y características fisicoquímicas muy similares a las del hueso humano,
lo que lo convierte en un material utilizado como injerto o sustituto óseo. Sus propiedades dependen de la relación atómica, que incluye el tipo de síntesis y la materia prima utilizada.
En este trabajo, se sintetizó HAp a partir de cáscaras de huevos de gallina, los cuales contienen aproximadamente un 90% de CaCO3 en su estructura, ya que la cáscara del huevo está compuesta de: carbonato de calcio y fosfato de calcio, lo cual al ser calcinada se obtiene CaO (Óxido de calcio). La recolección de dichas cáscaras se realizó a partir de residuos generados en nuestras propias casas, promoviendo así el uso de desechos alimentarios de manera sustentable para el medio ambiente para posteriormente obtener Hidroxiapatita y utilizarlo como relleno en estructuras óseas y dentales. La implementación de la hidroxiapatita en productos odontológicos busca resolver una de las problemáticas más importantes del país, que es la salud bucal en todas las edades, así como el cuidado que se debe brindar a este problema. Gracias a esto, se han podido desarrollar productos con innovaciones de mediana y nanotecnología destinados al campo de la odontología.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Los defectos óseos bucomaxilofaciales pueden ser tratados a través de la distracción osteogénica y los procedimientos de regeneración ósea guiada (ROG). La ROG a su vez puede utilizar sustitutos óseos autógenos, alógenos, xenógenos y sintéticos. Excluyendo a los sustitutos autógenos ninguno ha demostrado regenerar el tejido óseo principalmente por las interrogantes referidas a su estabilidad mecánica, biocompatibilidad in vivo a largo plazo y biodegrabilidad.2. Actualmente se desarrollan alternativas a los sustitutos óseos cuyas propiedades sean mejoradas constantemente [1].
Algunos estudios consideran la posibilidad de sintetizar HAp a partir de una cáscara de huevo, esto debido a que es una estructura a base de CaCO3 (94%), carbonato de magnesio (1%), fosfato de calcio (1%) y trazas de otros minerales (4%), que puede ser utilizada para sintetizar HAp carbonatada, sus usos como material pulverizado se han realizado como fertilizantes, producción de suplementos nutricionales y como materiales de relleno óseo [2][3].

Antecedentes

La hidroxiapatita es un biomaterial que está formado por átomos de calcio, hidrogeno y fósforo, este biomaterial se encuentra presente en los huesos y dientes confiriéndoles su dureza a dichos partes del cuerpo del ser humano, aunque también contiene pocos porcentajes de cloro, sodio, carbonatos y magnesios.
La Hidroxiapatita obtenida mediante la cáscara de huevo es una de las mejores que hay ya que contiene un porcentaje alto de carbonato de calcio. Además, es rico proteínas, magnesio, selenio, estroncio, etc. las cuales ayuda a la composición de los huesos y dientes ayudándoles a tener una mejor dureza debido a la regeneración tanto ósea como del esmalte dental. Esta técnica resulta favorable siendo un bio-residuo su proceso de obtención en menos tardado y más efectivo, ya que resulto un polvo blanco y de un color blanco homogéneo, lo cual hace que su aplicación sea más adecuada.

2.2.2. Los dientes

Cada diente cuenta con tres partes diferenciadas
•La corona es el área visible del diente que sobresale por encima de la encía. Adopta diferentes formas según la función que desempeñe el diente, cortar, triturar o moler.
•El borde de la encía es la parte donde se unen el diente y la encía, una de las zonas más importantes en la higiene bucal, ya que es donde tiende a acumularse el sarro y la placa.
•La raíz o raíces fijan el diente a la mandíbula al incrustarse en el hueso maxilar. Es la parte más grande del diente, constituyendo dos terceras partes de este [18].

2.2.3. Técnicas de estudio en dientes

Radiografías dentales: Rayos X – dientes; Radiografía – dental; Radiografías interproximales; Radiografía periapical; Radiografía panorámica; Radiografía cefalométrica; Imagen digital.
Las radiografías dentales son un tipo de imagen de los dientes y la boca. Los rayos X son una forma de radiación electromagnética de alta energía y penetran el cuerpo para formar una imagen en una película o en una pantalla [19].

Objetivo

Valorar la biocompatibilidad de la Hidroxiapatita en estructuras óseas y dentales.

Justificación

Ante la existencia de materiales regeneradores de tejido óseo o dental existentes y la falta de recursos para obtenerlos en el mercado, se pretende aplicar un material innovador obtenido de la cascara de huevo de gallina que funcione como material de relleno o bien inductor de sustancia compatible con los tejidos óseos y dentales, para su pertinente estudio. Se ha demostrado que la Hidroxiapatita ayuda a acelerar el proceso de formación ósea, debido a que está formado por un fosfato de calcio la cual prácticamente es la misma relación de calcio y fósforo que tiene el hueso humano. La hidroxiapatita puede integrarse en estructuras óseas y soportar su crecimiento sin romperse ni disolverse y tiene la capacidad de acelerar la reconstrucción del tejido óseo en la superficie del implante metálico, ayudando a crear una rápida unión.

Hipótesis

La biocompatibilidad de la hidroxiapatita como mineral y por sus propiedades, ayudará a la regeneración ósea.

Método (materiales y procedimiento)

Para la obtención de este material se realizaron tres propuestas una que fue obtenida de manera sintética por precipitación y las otras dos fueron de manera orgánica con desechos del cascaron de huevo de gallina, por combustión.

3.1. Caracterización
Se le realizó a la muestra un análisis son el Microscopio electrónico de barrido o SEM (Scanning Electron Microscope), utilizando un haz de electrones en lugar de un haz de luz para formar una imagen. En el microscopio electrónico de barrido la muestra generalmente es recubierta con una capa de carbón o una capa delgada de un metal como el oro para darle propiedades conductoras.

3.2. Valoración
Para analizar la biocompatibilidad de la hidroxiapatita en estructuras óseas y dentales, se consideran dos aspectos principales: Valoración radiovisiografica en estructura ósea y valoración radiográfica en estructuras dentales (Dientes extraídos).
• Valoración radiovisiográfica* en estructura ósea
Se seleccionó un lecho óseo cuya conformación alveolar fuera de extracción reciente. Se colocó la cantidad de un Pellet de Hidroxiapatita de aproximadamente 3.5 g en 1.5 ml de solución fisiológica en el lecho alveolar en defecto post-extracción y se valoró radiovisiográficamente a través de periodos de un tiempo de 72 horas, 1 semana y 15 días en las cuales se apreció de manera evidente la fusión o creación del nuevo tejido. * radiovisiógrafo * (Woodpecker).
• Valoración radiovisiográfica* dental
Para la valoración de biocompatibilidad en estructuras dentales, se obtuvieron muestras de órganos dentarios extraídos y se dividieron en 4 grupos:
➢ Diente 1
Diente Molar extraído con caries dentinaria sin comunicación pulpar y con considerable grado de destrucción de tejido dentario. Se colocarían los materiales siguientes: Hidroxiapatita de cascarón de huevo, primer y Bonding**, resina fluida y resina compuesta fotocurable***, resina Fotocurable Everx.
(** Clearfil SE BOND2 Kuraray Noritake Dental Inc.** Clearfil SE BOND2 Kuraray Noritake Dental Inc.
*** PRIME DENTAL MANUFACTURING, INC)
De acuerdo con el procedimiento clínico se realizó una desaturación proteica y limpieza de la cavidad con cepillo y pasta profiláctica DETOX****, se agregó 0.3 gr de Hidroxiapatita con 0.5 mL de solución fisiológica directamente en dentina, posteriormente se aplicó una capa de primer y bonding fotopolimerizandose por 10 segundos, una capa de ácido grabador en paredes laterales y nuevamente una capa de bonding posteriormente se aplicó una capa de resina fluida y una de resina compuesta fotopolimerizandose por 20 a 30segundos, y por último, se aplicó una capa de glicina***** fotopolimerizandose por 10 segundos.
**** Oral
**** Oral–B DETOX DEEP CLEAN.B DETOX DEEP CLEAN.
***** K.Y Glicina Jelly Jalea
➢ Diente 2
Diente Molar extraído con caries dentinaria profunda sin comunicación pulpar y con considerable grado de destrucción de tejido dentario. Se colocarían los materiales: Primer, bonding marca: Prime Dent, hidroxiapatita, resina Fotocurable Tokuyama.
Para el procedimiento clínico, se realizó una desaturación con una pasta profiláctica, se agregó el primer directamente al diente, una capa de bonding, una capa de Hidroxiapatita, antes de aplicar las resinas nuevamente una capa de bonding y primera capa de primer, para posteriormente colocar resina fluida y una de resina compuesta colocando así un modeler ****** para ablandar la resina y así aplicar la glicina para el pulido.
****** Modeler PRIME DENT Liquid modeler
➢ Diente 3
Diente Molar extraído con caries dentinaria profunda sin comunicación pulpar y con considerable grado de destrucción de tejido dentario. En este grupo se colocaron los materiales: Hidroxiapatita, Primer y Bonding y Resina fotocurable.
Para el procedimiento clínico Se realizó una desaturación con una pasta profiláctica, se agregó la Hidroxiapatita en el fondo y en las paredes, se aplicó una capa de primer, una capa de Bonding, una capa de ácido grabador de paredes Bonding y posteriormente se aplicó una capa de resina fluida y una de resina compuesta, por último, una capa de glicina y su posterior pulido.
➢ Diente 4
Diente Molar extraído con caries dentinaria profunda sin comunicación pulpar y con considerable grado de destrucción de tejido dentario. En este grupo se realizó una mezcla de Hidroxiapatita con resina Everex rica de fibras de carbon.
Como procedimiento clínico se colocó una desaturación con una pasta profiláctica, colocación de una única capa de primer en las paredes después una colocación de Hidroxiapatita con resina everx mezclada homogéneamente, se aplicó resina fotocurable y finalmente glicina.
NOTA: Los procedimientos de la aplicación de los biomateriales se encuentran en la tabla del Anexo 1.

Galería Método

Resultados

4.1. Caracterización
La muestra fue sometida a un estudio para obtener micrografías utilizando la técnica de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). Esta técnica permitió observar la morfología de las partículas de HAp obtenidas. En la Figura 3 se puede apreciar una distribución de tamaño de las partículas que van del orden desde unos 30 nm hasta unas 4 μm. Esto nos indica que existe un amplio rango de tamaños, se asocia a la técnica de molienda utilizada.
Se sugiere reemplazar esta técnica por una molienda empleando un molino planetario, que permitirá reducir los tamaños de partícula y obtener una distribución más homogénea. La muestra fue sometida a un estudio para obtener micrografías utilizando la técnica de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), nos permitió observar la morfología de las partículas de HAp obtenidas.

En la Figura 2 se puede apreciar una distribución de tamaño de las partículas que van del orden desde unos 30 nm hasta unas 4 μm lo cual nos indica que existe un amplio rango de tamaños, esto puede estar asociado a la técnica de molienda utilizada. Se sugiere reemplazar esta técnica por una molienda empleando un molino planetario, que permitirá reducir los tamaños de partícula y obtener una distribución más homogénea. Esto facilitará una mayor estabilización al momento de incorporar el polvo a la pasta dental, mejorando su funcionalidad durante la aplicación.
4.2. Biocompatibilidad en estructuras óseas y dentales
Se realizó una valoración clínica y radiográfica* del paciente, donde además de HA en hueso aleolar.
Posteriormente se llevó a cabo la obtención de las radiografías para una comparación del antes y el después de la aplicación de la HA.
Se colocaron 3 g/.250 mL en un lecho alveolar de reciente extracción mediante a un procedimiento de compactación y saturación del material en el remanente óseo se evaluó a los 7 y 15 días con radiovisográfo.
Se puede observar el lecho remanente post extracción del paciente, por ello se le realizo una valoración dentro de la clínica de la UAGro. y los odontólogos dijeron que era un buen candidato para dicha aplicación, posteriormente se le realizó la colocación de la Hap en el hueso alveolar lo cual es observado en la figura 5. En la figura 3 podemos ver el antes de la colocación de Hap en donde se encuentra el defecto óseo post extracción y en la figura 4 podemos observar la Hap ya colocada en donde se percibe presencia de tejido nuevo con características cálcicas. (Revisar Anexo 2).
4.3. Valoración de dientes extraídos (Anexo 3)
4.3.1.  Diente 1
En la figura 6 se muestra el antes y el después de la aplicación de hidroxiapatita en dientes extraídos tanto de manera física como radiovisiografica. En la figura 6A se puede observar el diente apenas extraído. En la figura 6B se muestra la visión radiografica de la profundidad de la cavidad, En la figura 6C se muestra el diente con la colocación de hidroxiapatita en contacto directo con el tejido dentinario en donde podemos percibir una tenue línea de unión. En la figura 6D se muestra un contraste de color y en la figura 6E podemos observar la obturación ya terminada.
4.3.2. Diente 2
En la figura 7 se muestra el antes y el después de la aplicación de hidroxiapatita en dientes extraídos tanto de manera física como radiovisiografica. En la figura 7A se puede observar el diente apenas extraído. En la figura 7B se muestra la visión radiografica de la profundidad de la cavidad, En la figura 7C se muestra el diente con la colocación de hidroxiapatita en contacto directo con el tejido dentinario en donde no se percibe unión significativa. En la figura 7D se muestra un contraste de colore y en la figura 7E podemos observar la obturación ya terminada.
4.3.3. Diente 3
En la figura 8 se muestra el antes y el después de la aplicación de hidroxiapatita en dientes extraídos tanto de manera física como radiovisiografica. En la figura 8A se puede observar el diente apenas extraído. En la figura 8B se muestra la visión radiografica de la profundidad de la cavidad, En la figura 8C se muestra el diente con la colocación de hidroxiapatita en contacto directo con el tejido dentinario en donde no se percibe unión significativa. En la figura 8D se muestra un contraste de colore y en la figura 8E podemos observar la obturación ya terminada.
4.3.4. Diente 4
En la figura 9 se muestra el antes y el después de la aplicación de hidroxiapatita en dientes extraídos tanto de manera física como radiovisiografica. En la figura 9A se puede observar el diente apenas extraído. En la figura 9B se muestra la visión radiografica de la profundidad de la cavidad, En la figura 9C se muestra el diente con la colocación de hidroxiapatita en contacto directo con el tejido dentinario en donde no se percibe unión significativa. En la figura 9D se muestra un contraste de colore y en la figura 9E podemos observar la obturación ya terminada.

Galería Resultados

Discusión

Se realizó un estudio cuasiexperimental donde se pretende demostrar la biocompatibilidad de la Hidroxiapatita obtenida de la cáscara de huevo de gallina en estructuras óseas y dentales.
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Manuel Herrera Zaldívar, investigador del Cnyn, expuso que en la estructura cristalina de la hidroxiapatita es posible intercambiar sus iones de calcio y reemplazarlos por iones de tierras raras, tales como europio (Eu) o iterbio (Yb) [8].
En estructuras óseas se pudo apreciar radiovisiograficamente que pudo haber una tenue fusión de nuestro material con el tejido óseo a los 7 días de colocación, es importante considerar que se requiere más tiempo para valorar la efectividad de este material en contacto con el hueso remanente. Esto coincide con lo expuesto por Marin y Pareja en 2023.
Se puede ser obtener sintéticamente por la reacción entre el nitrato de calcio y el fosfato de amonio, conservando sus propiedades de osteoconductividad y su capacidad de unirse químicamente al tejido óseo [9].
La hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(HO)2] es el tercer elemento más abundante en el cuerpo humano, y el principal componente del tejido óseo y del tejido dentario. Respecto al diente, representa el 95-97% del peso del esmalte, el 70% del de la dentina y el 50-60% del cemento. Esto convierte al esmalte en la parte más dura del cuerpo humano.
El esmalte está formado básicamente por cristales de hidroxiapatita, tan compactos que tienen apariencia de vidrio, y por eso es translúcido. De hecho, el color blanco- amarillento de los dientes se debe al reflejo de la dentina a través de los cristales translúcidos del esmalte. Es decir, la hidroxiapatita influye en el color y la
9
apariencia de los dientes. (DENTAID, 2019) [9] [10].
En estructuras dentales de dientes extraídos se pudo observar una insinuante línea de unión entre la Hidroxiapatita y el piso dentinario de la cavidad sugiriendo que se debe esperar una respuesta biológica proveniente del tejido vasculonervioso que estimule la deposición de sustancia mineral reparadora y que la Hidroxiapatita pueda actuar como material inductivo [9]
Las limitantes del estudio son:
– Las proporciones del material deben ser acorde al gradiente de solución entre polvo/líquido hasta encontrar la dosis y proporción adecuada tanto para estructuras óseas y dentales.
– Es necesario contar con el equipo e instrumentación adecuados para poder fortalecer la evidencia de que la Hidroxiapatita funciona como material osteoinductivo.
– Es importante estructuras mejor los códigos de bioética para las futuras investigaciones en este campo de acción porque los consentimientos informados deberán precisar con mayor énfasis la naturaleza del estudio, así como el resultado de este mismo.
– La falta de instrumentación y un buen equipo de laboratorio limitan la obtención de mejores resultados, es necesario tener controles estandarizados y más precisos en cuanto la obtención y síntesis de la hidroxiapatita obtenida de la cáscara de huevo de gallina.
– No menos importante extender subsecuentes estudios en obtención de Hidroxiapatita de la cáscara de huevo de otras especies animales (Aves, réptiles).
– La hidroxiapatita obtenida de cáscara de huevo de gallina en este estudio se puede ver aparentemente que su utilidad es como material de relleno con características inductivas donde el fosfato tricálcico tenga que ser neoformado en contacto con estructuras óseas dentales.
– El presente estudio prueba tener validez interna para poder utilizar métodos y procedimientos afines o similares para subsecuentes investigaciones. Y validez externa para poder extrapolar los datos obtenidos para otras investigaciones

Conclusiones

El uso de la Hidroxiapatita elaborada a partir de cascaron de huevo para su implementación odontológica, es uno de los biomateriales más buscado por su compatibilidad con el cuerpo humano. Con la comparación en los métodos de síntesis se obtuvo el ideal para generar la Hidroxiapatita de manera orgánica reciclando los cascarones de huevo, esto sin generar alto impacto ambiental.
Se puede apreciar una distribución de tamaño de las partículas que van del orden desde unos 30 nm hasta unas 4 μm lo cual nos indica que existe un amplio rango de tamaños, esto puede estar asociado a la técnica de molienda utilizada.
Los resultados en el MEB permitieron observar que obtivimos HAp nano y micro particulada en un rango de entre30 nm y 4 micras de tamaño de partícula. Esta investigación y estudio cumplió con su objetivo que fue principalmente la incorporación de la hidroxiapatita y el estudio de su biocompatibilidad en estructuras ya antes mencionados que cumplen con un resultado satisfactorio en comparación con otros materiales.

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Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography