Characterising structural, mechanical and cytotoxic properties of coral-based composite material intended for bone implant applications

Caracterización estructural, mecánica y citotóxica de un material compuesto a base de polvo de coral para posible uso en osteo-implantación

Diferentes estudios referentes a la aplicación del coral tipo Porites asteroides en implantes óseos han demostrado su viabilidad biológica para este fin. Como complemento a investigaciones previas relacionadas con el desarrollo de un material compuesto a base de polvo de hueso susceptible de osteo-implantación, el propósito de este estudio es desarrollar un material compuesto a base de polvo de coral, que satisfaga las propiedades estructurales, mecánicas y citotóxicas requeridas para ser considerado como un material adecuado para este fin. A partir de esto se desarrolló un material a base de polvo de coral, polvo de sulfato de calcio y agua, y se realizaron los respectivos ensayos en diferentes composiciones del mismo. Los resultados generales muestran que el material compuesto desarrollado posee propiedades comparables a las del hueso cortical humano (desde un punto de vista tanto estructural como mecánico) y adicionalmente no muestra evidencias de citotoxicidad si se utiliza en concentraciones menores a 0.35 mg/ml.

Introducción

Este estudio se basó en el desarrollo de un material compuesto a base de polvo de coral Porites asteroides para su posible uso en futuros implantes óseos. El coral P. asteroides está compuesto por un 99% de carbono cálcico, conocido como mineral aragonito, que crece en los arrecifes de coral de la costa del Pacífico. Este material se ha estudiado con fines de implante durante más de 15 años debido a sus propiedades biológicas (Vuola et al., 1996). Su estructura es similar a la del hueso cortical humano y se considera "uno de los pocos materiales que forman enlaces químicos con el hueso y los tejidos blandos in vivo" (Ben-Nissan, 2003, p. 285). A partir del coral P. asteroides se puede obtener un mineral conocido como hidroxiapatita porosa (HA) sometiéndolo a varios tratamientos térmicos. Esta sustancia es estructuralmente similar a la del coral P. asteroides y también se utiliza con fines de implante. La diferencia entre el HA y el coral es que el HA no es biodegradable, lo que hace que el implante dure más tiempo (Vuola et al., 1996; Ben-Nissan, 2003). La aplicación de este tipo de coral en implantes óseos para sustituir el hueso enfermo ha sido ampliamente estudiada y se han analizado sus características (Khavari et al., 1993; Begley et al., 1995; Vuola et al., 1996; Ben-Nissan, 2003; Ripamonti et al., 2008). Estos estudios han demostrado que P. asteroides (y otras muestras coralinas) son biológicamente viables para este fin, ya que es un material biocompatible, osteoconductor e inerte. Se ha afirmado que este tipo de coral tiene propiedades osteoconductoras cuando se expone a células de la médula ósea, pero no por sí mismo (Braye et al., 1996; Vuola et al., 1996).