Losfascinantesm aterialesbioinorg¶a nicos

Losfa scina nte sm a te rialesbioinor g¶
a nicos
Juan M¶
e ndezV iva r
UA M-Iztap alap a ,De p to.de Q u¶
³m ica .
A .P.55-534,M¶
e xico,D.F.09 340 E -m ail:jm v@xanum .ua m .m x
R e ci
bi
d
o : 30 de se p tiem bre de 2 003.
A ce p tad
o : 3 de noviem bre de 2 003.
ci¶
o n se p ue de ha ce r p or q ue la dure za e st¶
a e n funci¶
o n dire cta de la e ne rg¶
³a de lose nlace si
nte ra t¶
o m icosy e lti
p o de e nlace q ue une a los¶
a tom os.E n ge ne ra llosm i
ne ra lesform adosp or e nlace scova lente sta lescom o la s¶
³lice (S iO 2 ),la a lu¶m i
na (A l2 O 3 ) y e l
di
a m ante (una de lase structura scr i
stalinasform a dasp or e le lem e nto ca rbono,C )son m ucho m ¶
a sdurosq ue losm ine r alescom p ue stosp or e nlace si
o ni¶
costalescom o e lclor uro de so dio (N aC l)y e lcar bonato de ca lci
o (C aC O 3 ).
Intro d
ucci
on
¶
E n la na tur aleza e ncontra m osuna gra n ca nti
dadde
m a te rialesi
norg¶
a ni
coscom o constituye nte sde p lanta sy a ni
m a les(ve rte bra dose inve rte bra dos).E stos
com p ue stosse denom i
na n m ate riales\alta m e nte e sp e ciali
za dos",debi
do a q ue solam e nte e n la e structura de losse r e svi
vostalescom p ue stosi
norg¶
a ni
cos
a dq ui
e re n m orfolog¶
³a sy p rop iedades¯si
co q u¶
³m i
ca s
sorp r e ndente s,dando lugar a la llam a da biom ine ra liza ci
o n.Lasconcha sde losostione s,loscor alesy los
¶
eri
zos,e n e lca so de lase sp e cieshabita nte sde losgolfosy,loscrista lesm agn¶
e ti
cose n e lca so de lasba cte r i
a s,son a lgunosde lose je m p losde la gra n va riedadde orga nism osconsti
tu¶
³dosp or losdenom i
na dosm i
ne ra lesbiol¶
o gi
coso m ate rialesbioinorg¶
a ni
cos; re ¯ri
¶
e ndonosalse r hum a no,la hi
droxiap atita e s
e lm ayor com p one nte inor g¶
a nico de hue sosy diente s.
La sfa se sm ine ra lese n lasce r¶
a m ica sbi
ol¶
o gica sse ca ra cte riza n p or su ta m a n~ o,form a ,orienta ci¶
o n,com p osici¶
o n q u¶
³m i
ca ,tip o de crista ly gra do de e nlace a la m a trizorg¶
a ni
ca.A s¶
³,no e ssorp re ndente q ue
lasce r¶
am i
casbiol¶
o gi
casse com p or te n ta n bien com o lasdise n~ a dasp or e lhom bre ,y e n algunosca sosm ucho m e jor .E n e ste a rt¶
³culo se descr i
be n a lgunose je m p losde m a te r i
a lesbi
oinor g¶
a nicosy sus
p rop iedades.
O tro fa ctor q ue afe cta la dure za e se lta m a n~ o de
losione so ¶
a tom osi
nvolucra dos.E ntre m e nor e se l
i
o n,m ¶
¶
a sdenso e se le m p a q ue ta m i
e nto de un cri
staly los e nlace s son m ¶
a s cortos.De e sta m a ne ra
se p ue den sop orta r te nsi
one s m ¶
a s gr andes.Tom e m osp or e je m p lo una salde calcio,¶
e sta se p ue de e ndure ce r sise intro duce n e n su e structur a otrosca ti
one sde m e nor ta m a n~ o.C onsi
dera ndo q ue e lra di
o i
o nico delC a+2 e sde 0.99 º
¶
A ,a lgunosione sa decua dosp a ra e ste ¯n son : M n +2 (0.80 º
A ),F e + 2 (0.76
+
2
+2
º
A ),C o (0.74º
A ),N i (0.72 º
A ),M g+2 (0.65 º
A )y
+2
Be
(0.31 º
A ).C om o un e je m p lo de e sto e n la na tura leza te ne m osa lose q uino der m os,q ue i
ncor p ora n ione sM g+ 2 a la e structura delC aC O 3 p a ra p roducir dolom ita (C aM g(C O 3 )2 )e n la e structur a de
susdiente s(Fig.1).O tro e je m p lo e se lde a lgunosp e ce s q ue incorp or an e lion F e + 2 a la hi
droxi
a p a tita de susdiente s.
Pr o p i
ed
ad
e sm e c¶
a ni
casd
e l
o scr i
sta l
es
>Por q u¶
e los ca ra coles de jar d
¶
³n uti
li
za n un te ji
do blando p a r a sop orta r una concha de ca rbona to
de ca lcio altrasladarse y e n ca m bio los ve rte bra dose m p lean un e sq ue leto com o sop or te ,transp orta n te jido blando y se com p one n de fosfato de ca lcio? La re sp ue sta a e sta p re gunta no e s sim p le y
se p o dr¶
³a consi
dera r i
nclusi
ve ,un te m a ¯los¶
o ¯co,lo
cua le st¶
a m ¶
a sall¶
a de m isi
nte ncione s.Por otro lado,algo q ue s¶
³se p ue de i
nte nta r e se xp lica r q ue la dure za de un cri
sta le st¶
a di
re cta m e nte re laciona da con
e lti
p o de m a te ri
a lq ue lo consti
tuye .E sta corre la-
Lo sco m p ue sto sbi
oi
no r g¶
a ni
co s
Son los consti
tuye nte s de los e sq ue letos a nim a les
e n form a de sa lesde ca lci
o (fosfa tosy ca rbona tos,
p ri
nci
p alm e nte ).E sta ssalestiene n di
fe r e nte sform a s
crista li
na s,lascua lesi
ntro duce n un fa ctor a di
ci
ona l
e n la va ri
e dadde lase sp e cies.E n ge ne ra l,losfosfa tosta lescom o la hidroxi
a p a tita (C a5(P O 4)3 O H ,un
com p ue sto i
norg¶
a nico),e xiste n conjuntam e nte con e l
col¶
a ge no (m ol
¶
e cula org¶
a ni
ca),m i
e ntra sq ue loscar bonatose xiste n aso ciadoscon otra sp rote¶
³nasy p olisa c¶
a ridos.Losfosfa tosta m bi
¶
e n ti
e nden a se r los
com p ue stos m ¶
a sim p or tante se n losve rte br ados y
los br aq ui¶
o p o dos (inve rte bra dos m a rinos con con53
54
C o nta cto S 50,53{59 (2 003)
Figur a 1.A lguno se q uino der m o s: a )e stre lla de m a r \a co r a za da",b)e stre lla q ue br a di
za e na na ,c)e stre lla q ue br a di
za
\dai
sy".
cha sbiva lva s,com o m e jillone sy ostra s),e n ta nto q ue
loscar bona tosson com p one nte sde losi
nve rte bra dos.Tam bi
¶
e n e xi
ste n otra ssa lescom p one nte sde los
a ni
m a les,com o losoxa latos,a unq ue no son ta n com une s.E n la Tabla 1 se p re se ntan a lguna ssalesy
su distribuci¶
o n e n e lre i
no anim a ly ve ge ta l(V ince nt,199 0,Ma nn,199 6 ).E sinte re sa nte nota r q ue
e ntre loscom p ue stosq ue ap a re ce n e n e sta ta bla,los
com p ue stosde calcio son m ¶
a scom une sq ue losde si
licio o m a gne si
o.A unq ue e lsilicio e suno de lose lem e ntosm ¶
a sa bundante se n la ti
e rra ,suscom p ue stosno son m uy solubles,p or lo q ue no e st¶
a n disp oniblesp a ra form a r p a rte de la e structura de lase sp e ciesm ar i
na s.Por otro lado,e la gua de m a r e st¶
a sa tura da de ione sca lci
o (C a+ 2 ,p rove niente de sa lessolublescom o sulfa to o cloruro de ca lci
o),loscua lesse
p ue den se cue stra r e i
ncor p ora r f¶
a cilm e nte e n lase structura sde loscrust¶
a ce os-a rtr¶
o p o dos.E¶stosp r e se nta n una m e nor ca nti
dadde p rote¶
³na se n suse xo e sq ue letos,con re sp e cto a otrosi
nve r te br ados,la cual
sup len con ca rbona to de ca lci
o (C aC O 3 ).
La di
fe r e nci
a e ntre losm i
ne ra lesinor g¶
a nicosy los
bioinorg¶
a nicos ra di
ca e n e lgra do de e sp e ci¯ci
dad
q u¶
³m ica q ue p re se nta n e stoscom p ue stoscrista li
nos.
A unq ue losbiom ine ra lesti
e ne n e structura sinorg¶
a ni
ca sr e lativam e nte sim p les,su nive lde \i
nge nier¶
³a "
e s m uy e levado.Por e je m p lo,un crista lde ca lci
ta obte nido e n e llabora torio e s de form a c¶
u bica
(Fig.2 a).Por otro lado,un cri
sta lde ca lci
ta biog¶
e ni
ca consti
tuye nte de lase sp ina sde un e rizo de m a r
tiene una for m a tota lm e nte dife re nte (Fi
g.2 b).Se
p ue de obse rva r q ue la e sp ina tiene una e structura p orosa con ori
llas cur va s y p ose e ca ra cte r¶
³sti
ca sm uy p a rticular e s,ta lescom o e le xtre m o e sf¶
eri
co q ue funci
ona com o una junta rota ci
ona lcone cta da a la p a rte ce ntra ldelcue r p o.Se g¶
u n losre sulta dose xp e ri
m e ntales,se ha e ncontra do q ue loscrista lesq ue constituye n lase sp i
na sde lose rizoscontiene n
0.02 % e n p e so de p r ote¶
³na ; e sto e s,ap roxim a dam e nte una m ol¶
e cula de p rote¶
³na p or ca da 100,000 crista lesuni
ta rios.Una p re gunta cruci
a lp a ra e nte nder
la inge nier¶
³a biol¶
o gi
ca de e stosm a te ri
a lese s>c¶
om o
se incor p or an las p r ote¶
³nas e n la e structur a del
m a te ri
a l?
E lfosfato de ca lcio com o com p one nte de loshue sosdelcue rp o hum a no se consi
dera com o un \m ine ra lvivi
e nte " (o \m a te rialinte li
ge nte ",q ue e se l
t¶
e rm ino m ¶
a sge ne ra li
zado a ctua lm e nte ),p ue sto q ue
p re se nta un cre cim iento continuo dura nte e ldesa rrollo de un i
ndi
viduo,disoluci
o n (ca usa ndo la os¶
te op orosis) y re m o delaci
o n (e n e lca so de un hue ¶
so fra ctura do).La e structura y p r op iedadesm e c¶
a nica s delhue so se deri
va n de la m ine ra liza ci¶
o n or ga niza da de la hidroxi
a p a ti
ta dentro de una m a trizde ¯br asde col¶
a ge no y m ucha sotra sp rote¶
³na s.
A ctua lm e nte se r e a liza n e xp e r i
m e ntos p a ra e nte nder los fa ctor e s q ue in°uye n e n e lcr e cim i
e nto y
la m orfolog¶
³a de loscrista lesde e stosm ine r alese n
losse re svi
vos(Sa kam oto e tal.,199 8).E le nte ndim iento de e stosfe n¶
o m e noscontribuye a la cr e a ci¶
on
de m a te rialesnue vosq ue p ue dan se r utiliza dose n
i
m p lante s.
E lcom p ue sto m agne ti
ta ,F e 3 O 4,e s un com p ue sto de va lencia m ixta (contiene ione sFe +2 y Fe + 3 )
y tiene gr an im p or tanci
a biol¶
o gica ,ya q ue e xiste
e n for m a de p e q ue n~ oscrista lese n bacte r i
a sm agne tot¶
a ctica s.E¶sta s se ali
ne a n e n e lca m p o m a gn¶
e tico te rr e stre ,de talform a q ue e n e lHe m isfe r i
o N or te se desp lazan ha cia e lPolo Sur,ha ci
a zona sde¯ciente sde ox¶
³ge no,e ncontr¶
a ndose e n r e gi
one se ntre
agua dulce y a gua sa lada.La se sp e ciesq ue ha bita n
e lHe m isfe r i
o Sur ti
e ne n un com p orta m iento op ue sto
y se desp lazan ha ci
a e lPolo N or te (Ma nn,19 9 6 ).
Un gr up o de i
nve sti
ga dore sdete cta ron e lm ine r alfe rrim a gn¶
e tico gre igi
ta (F e 3 S 4)e n una ba cte ria m ultice lular conte nida e n m ue strasq ue se re colecta ron e n
se dim e ntosde a gua salada e n la isla Plum e n Ma ssa chusse tsE E UU (Ma nn e ta l.,19 90).Losorga ni
sm os
p re dom i
na nte se n lasm ue stra se r an de for m a e sf¶
e rica ,de 3 a 8 ¹m (¹m : m icr¶
o m e tros; 1¹ m = 1£10¡6
m ).E ntre losre sulta dosnota bles,se e ncontr¶
o q ue los
Losfascinante sm ate rialesbi
oinorg¶
a nicos. Juan M¶
e ndezV iva r.
N om br e del
m i
ne ra l
ca rbona to de ca lci
o
F¶
o rm ula
q u¶
³m ica
C aC O 3
Fa se
C ri
sta lina
ca lci
ta
C aC O
ar agoni
ta
3
C aC O 3
va te ri
ta
C aC O 3 :nH 2 O
am orfa
C a5(P O 4)3 (O H )
Hidroxiap a ti
ta
O cta fosfa to de
C a lci
o
O xa lato de ca lcio
C a8 H 2 (P O 4)6
Sulfa to de calcio
C a rbona to de ca lcio
y m a gne si
o
Sulfa to de ba rio
C a rbona to de m a gne si
o
S¶
³lice
O xidosde hierr o
C aC 2 O 4:H 2 O
C aC 2 O 4:2 H 2 O
C aS O 4
w he w e li
ta
w he delita
ye so
C aM g(C O 3 )2
dolom ita
Ba
SO 4
M gC O 3
SiO 2 :(H 2 O )n
F e 3O 4
bar i
ta
m a gne si
ta
am orfa (¶
o p a lo)
m a gne tita
° ¡F e O O H
5F e 2 O 3 ;9 H 2 O
lep i
do cri
ta
fe rrihi
drato
55
O r ga nism o/funci
on
¶
ave s/casca rone sde hue vos,
e sp onjasm a rina s/aguja s,
crust¶
a ce os/ca p a ra z¶
on
re p tiles/ca scar one s,
m oluscos/e xo e sq ue letos,
cor dados/a gujas
p lantas/fue nte de ca lcio
ve r te br ados/e ndo e sq ue letos,
Di
e nte s
ve r te br ados/fa se p r e cursora
de loshue sos
p lantas/fue nte de ca lcio
p lantas/fue nte de ca lcio
lar va sde m e dusa s/se nsore s
de gr ave dad
e q ui
no derm os/diente s
a lga s/se nsore sde grave dad
e sp onjas/aguja s
lap a s/diente s
ba cte rias/or i
e ntaci
on
¶
m agn¶
e ti
ca
m oluscos/di
e nte s
a ni
m a lesy p lanta s/p rote¶
³na s
a lm a ce nador asde Fe
Ta bla 1.A lguno sm ine r a lesp r e se nte se n se r e svi
vo s.
Figur a 2 .a )ilustra ci¶
o n de la fo r m a de un cr ista lde ca lcita (C aC O 3 )o bte nido e n e llabo r a to r io,b)cr ista lde ca lci
ta
biog¶
e ni
ca (e sp ina de e r izo de m a r ).
56
C o nta cto S 50,53{59 (2 003)
cr i
stalesde gr e igita se a line a n e n ca dena sy se a socian con cristalesdelm ine ra lno m a gn¶
e tico de hierro llam a do p i
rita (F e S 2 ).O tro ha llazgo inte re sa nte consisti¶
o e n la dete cci
o n de un m om e nto di
¶
p olar m a gn¶
e tico p e rm ane nte e n lasba cte ri
a s,lascua lesse ori
e nta ban a la ce rca rlesun i
m ¶
a n.
E ldi¶
o xido de silicio,o s¶
³li
ce (S iO 2 )e sun com p ue sto q ue e xiste e xclusiva m e nte e n for m a no crista li
na
(a m orfa )e n losse r e svivos,a di
fe r e ncia de otrosm i
ne r alesq ue se p re se nta siem p re com o crista les.La
e xp li
ca ci¶
o n p roba blem e nte se deba a q ue e n un s¶
o li
do am orfo no e xiste n p lanosde corte o rup tura ,y
p or consigui
e nte se e li
m i
na n lasfr actura s,ge ne ra ndo a dem ¶
a suna gr an va riedadde form as.A lgunosorgani
sm osuni
ce lulare sta lescom o lasdiatom e asp roduce n e xo e sq ue letosm uy e labora dosa p a rti
r de e ste m i
ne ra l.Por otro lado,e n a lguna sp lanta sta lescom o la llam a da \cola de caba llo" e lconte nido de s¶
³li
ce e sm uy e leva do,va riando e ntre 2 0 y 2 5% e n p e so con re sp e cto a loss¶
o lidostotales.La p lanta se ca
tiene p rop iedadesabr asi
va sy se dice q ue losi
nd
¶
³ge na sla usaba n p a ra la lim p i
e za denta l.
O r ga ni
sm o sr e p r e se ntati
vosd
e l
a
bi
om i
ne r al
i
zaci
on
¶
Un e je m p lo e sla e sp onja Mono rha p hisq ue se com p one de un gancho duro (e sp ¶
³cula)a nclado de va rios m il
¶
³m e tros de di¶
a m e tro y de un cue rp o cuya
longitude sha sta de un m e tro (Fig.3).La e sp¶
³cula tiene un m ¶
o dulo de r up tura de 36 GPa (gi
ga p a sca les; 1 giga = 1 £ 109 ),a p roxi
m a dam e nte la m i
ta ddelvalor corre sp ondiente a una var i
lla de vi
drio.A p a re nte m e nte ,e st¶
a constitu¶
³da de una e sp e cie de ¶
o p alo,q ue e suna form a com u¶n e n q ue la s¶
³li
ce a p ar e ce e n e lre i
no a ni
m a ly ve ge ta l(Le vie tal.,
1989 ).La e sp¶
³cula se p ue de doblar ha sta for m a r un
c¶
³rculo si
n r om p e rse .La e xp lica ci¶
o n de e ste com p orta m iento e sq ue e st¶
a constitu¶
³da de un gra n n¶
um e ro de ca p a sconc¶
e ntrica s,lascua lesp e rm ite n controlar la p rop aga ci¶
o n de las¯sura so gr i
e ta s.
Figur a 3.ilustra ci¶
o n de una e sp o nja Mo no r hap his.
E ln¶
a ca r o m a dre p e r la de lasconcha sm a rinase sun
m a te ri
a lq ue bra dizo m uy re siste nte a la rup tura p or q ue su e structura i
m pi
de q ue las¯sura sp ro duci
das
p or la te nsi¶
o n se p rop a ge n a trav¶
e sdelm ate rialdebi
do a la a use ncia de p or oso defe ctose n su e structura .E ln¶
a ca r se com p one de una e structura lam inar de cr i
stalesdelm ine ra la ra gonita (una de lasfa se scrista lina sdelcar bona to de calcio)q ue se alte r nan con ca p asdelga dasde m a te r i
a lp r ot¶
ei
co (Fi
g.
4).La m i
cro e structura de ¶
e ste y otrosm a te rialesdep e nde de la re gulaci¶
o n biol¶
o gi
ca de p ro ce sosm oleculare sq ue i
ncluye n la nuclea ci¶
o n y e lcre ci
m iento de
loscr i
sta les,a s¶
³com o de la orga ni
za ci¶
o n de lase structura sde losm ine r ales.
E n la p a rte m e di
a delo¶
³do delse r hum ano (o¶
³do m e di
o)e xi
ste n cientosde p e q ue n~ oscr i
sta lesde ca lcita llam ados oto conia,(tiene n cue r p o a p r oxim a dam e nte ci
l
¶
³ndri
co con car asp oli
¶
e dri
case n lose xtre m os)q ue actu¶a n com o una m a sa ine rci
a lp a ra dete ctar cam bi
ose n la a ce lera ci¶
o n line a ly se e ncue ntra n
ubi
cadose n una m e m bra na ba jo la cua lse e ncue ntra n loca liza dasc¶
e lulasse nsori
a les.C ua ndo o curre
un ca m bio e n la a ce lera ci¶
o n li
ne ala la cua le st¶
a som e ti
do un individuo (un e je m p lo se r¶
³a una p e r sona via jando a bordo deltre n subte rr¶
a ne o),e ldesp laza m i
e nto de los crista les con r e sp e cto a las ¯nasc¶
e lulasp ro duce una se n~ a le l
¶
e ctri
ca e n e lce re bro,com o conse cue ncia de la fue rza a p lica da.E l
ce r e br o,a su ve z,p one alcue rp o sobre aviso de
e ste ca m bi
o.
E lgusa no m a rino ca rn¶
³voro denom inado \gusa no
de sa ngre " y cuyo nom br e e n lat¶
³n e sGlyce ra d
ibranchiata (dim e nsione sap r oxim a das: 38 cm .de lar go,1.3 cm a ncho)se ha e studiado e xha usti
va m e nte y se ha n obte nido re sulta dosm uy i
nte re sante sre lativosa su com p osi
ci
o n q u¶
¶
³m i
ca (Fi
g.5).Se tra ta de un gusa no q ue se e ncue ntra e n losse dim e ntosde lascosta sdelO c¶
e ano Pa c¶
³¯co y se utiliza com o car na da p ar a p e sca r.Se g¶
u n re sultadosobte nidosre ci
e nte m e nte p or inve sti
ga dor e sde la Uni
ve r sidadde C a li
fornia e n Santa B ¶
a rba ra ,e n colabora ci¶
o n con una Unive rsi
dadde A ustria,(Lichte ne gge r e tal.,2 002 )lasm a nd
¶
³bulasde e ste gusa no conti
e ne n e lm i
ne ra lllam a do a ta cam i
ta (en la na tura leza e xiste n otra sform a scrista logr¶
a ¯ca sdelm i
ne ra lq ue no se m e nci
ona n a q u¶
³),cuya f¶
o rm ula q u¶
³m ica e s[C u 2 (O H )3 C l]
.E lha llazgo e snota ble,consi
dera ndo q ue no e scom u¶n la p re se nci
a de cobre e n ca nti
dadesta n alta se n un orga ni
sm o vi
vo.
Hasta hace p o co se sa b¶
³a q ue la a taca m ita solo se
form a e n condi
ci
one se xtre m a s,ta les com o clim a s
ari
¶
dos,com o e ldelDe sierto de A ta ca m a de C hi
le y
e n e la gua de m a r.E lm ine r ale se sta ble solam e nte e n
e stascondicione s,ya q ue e ssoluble e n agua natura l.
Losfascinante sm ate rialesbi
oinorg¶
a nicos. Juan M¶
e ndezV iva r.
57
Figur a 4.a )co ncha sna ca r a das,b)dibujo a e sca la m icr o sc¶
o p ica de la se cci¶
o n tra nsve r sa lde la co ncha de un m o lusco .
de la m ism a.A p a re nte m e nte e sta di
stribuci¶
on
e st¶
a re lacionada lasp rop iedadesm e c¶
a ni
cas; e sp e c¶
³¯cam e nte con un aum e nto de la re siste ncia a
lasfra ctur as,a lm om e nto de clavar la m a nd
¶
³bula e n la p re sa .
A unq ue se sa be q ue los ca tione s de cobre ,hier ro
y zi
nc se p ue den co ordina r con un gr an n¶
u m e ro
de li
ga ndos,y q ue a ctu¶a n com o e ntre cruza dore sde
p ol
¶
³m e rosy si
r ve n com o sop orte sde p r ote¶
³nase n los
te ji
dos,la dete cci
o n de e structura scrista lina sde e s¶
tosca tione se n losse re svi
vosno e scom u¶n.
Figur a 5.E lgusa no m a r ino Glyce ra d
ibra nchia ta,q ue
co ntiene e n sus m a nd
¶
³bulas e l m ine r a l a ta ca m ita ,
[C u 2 (O H )3 C l]
.
Losinve sti
ga dor e sutiliza ron va riast¶
e cnica sde labora torio,incluye ndo la m icroscop¶
³a e lectr¶
o nica de ba rrido p a ra re aliza r sus e studios. E ntre las conclusione s m ¶
as i
nte re sa nte s se p ue den m e nci
ona r
lassi
guiente s:
e lm i
ne ra la ta ca m ita se dete ct¶
o e n la p unta de
la m and
¶
³bula,q ue tiene la form a de un gancho
a p e sa r de q ue e lgra do de biom ine ra li
zaci
o n,e s
¶
deci
r ,e lconte ni
do delm ine ra le sba jo (3.95%
e n volum e n) com p a ra do con com p one nte sdel
cue rp o hum ano (e le sm a lte de la denta dura tiene una bi
om i
ne ra liza ci¶
o n del9 0% ),la r e siste ncia a la a bra si¶
o n de lasm a nd
¶
³bulasdelGlyce ra e sm uy a lta ,y con un va lor de a p roxim a dam e nte e l80% re lativo a lva lor dele sm a lte de
losdiente shum anos.
la conce ntra ci¶
o n de cobre e n la m a nd
¶
³bula dism i
nuye consi
dera blem e nte desde e linte ri
or ha cia e le xte rior,y de la p unta ha cia la ba se
Im i
tand
o a l
a na tur al
e za
E ntre laste cnolog¶
³a sa ctua lesq ue ti
e ne n com o ¯na lidadp ro duci
r im p lante ssobre sale la denom inada e ste re olitogr af¶
³a,q ue consi
ste e n la fabr i
caci
o n de p ar ¶
te sce r¶
a m ica scom p leja scon p rop iedadesm e c¶
a nica s
e sp e ciales,obte ni
e ndo p ieza scom p leta m e nte te r m inadase n una sola e tap a (C ha rtier y C hap ut,2 003).
E sta t¶
e cnica p e r m ite obte ne r p ar te s ce r ¶
a m ica sdise n~ a dasp or com p utador a p a ra se r usa dascom o i
m p lante s¶
o se ose n e lcue r p o hum a no.Loscom p one nte sce r ¶
am i
coscon losq ue se ha e xp e rim e nta do hasta a hora son a lu¶m i
na (A l2 O 3 ),s¶
³li
ce (S iO 2 )y si
li
ca to de zirconio (Z rS iO 4).E n la m e zcla ini
ci
a lq ue e s
una p a sta ,se incluye un fotoini
ci
a dor q ue debe a bsorbe r e ne rg¶
³a e n la r e gi
o n ultravioleta (UV )de un
¶
l¶
a se r e m p lea do e n e lp r o ce so (ge ne ra lm e nte e sun
l¶
a se r de a rg¶
on i
oni
za do) p a r a p ro duci
r la ce r¶
a m ica ,com o re sulta do de las a lta s te m p e r atura s de
op e ra ci¶
o n.
E n otro inte nto p or im ita r a la na tura leza,re ci
e nte m e nte se dem ostr¶
o m e diante la t¶
e cnica de m icroscop¶
³a e lectr¶
o ni
ca de tra nsm i
si
o n de a lta re so¶
luci
o n,q ue e lcol¶
¶
a ge no (una p rote¶
³na com p one nte
delcue r p o hum a no)se m ine ra li
za e n for m a se cue ncialo je r¶
a rq ui
ca con la hidroxi
a p a ti
ta (Zha ng e tal.,
2 003).La tra sce ndenci
a de e sta sobse rvaci
one sconsi
ste e n q ue se e st¶
a e m p e za ndo a e nte nder c¶
o m o se
58
C o nta cto S 50,53{59 (2 003)
Figur a 6 .A r r e glo se cue ncialde una e structur a co nsi
ste nte e n un e nsa m ble de co l¶
a ge no e hidroxiap a ti
ta .a )nive linicial
de la se cue ncia,b)o r ga ni
za ci
o n de ¯br i
¶
llasde co l¶
a ge no co n r e sp e cto a cr ista lesde hi
droxiap a tita ,c)¯br a sde co l¶
a ge no
m ine r a liza do.
for m a n e structura stalescom o loshue sose n e lcue rp o hum a no.E n e xp e rim e ntosde labora torio se e ncontr¶
o q ue e lnive lm ¶
a sba jo de com binaci
o n ocurre
¶
dura nte la orga ni
zaci
o n de lasm ol
¶
¶
e culasde col¶
a ge no,cuya s¯bri
llasse form an m e diante e la uto e nsam ble de e structura sde for m a he li
coidalconsi
ste nte s
de tre sca dena sm olecular e s.La s¯brillasde col¶
a ge no,a su ve zse or dena n e n ar re glosde cinco he bra s
(Fig.6 a ).E lse gundo nive lde la se cue ncia e sla organi
za ci
o n de las ¯brillas de col¶
¶
a ge no con re sp e cto a loscristalesde hi
droxi
a p a tita ,loscualescr e ce n e n la sup e r¯cie de e sta s¯brillasde ta lfor m a
q ue suse je sc (la e structura de loscrista lesse e sta blece m e di
a nte lose je sa,b,c e q uiva lente sa x,y,
zdele sp a ci
o tridim e nsiona l)se orienta n a lo largo
de lose je slongitudi
nalesde las¯brillasa lasq ue rodea n ; Fig.6 b.La s°e cha si
ndica n la dire cci¶
o n del
e je c de loscrista lesde hidroxi
a p a ti
ta.E lte rce r ni
ve l
de la se cue nci
a e sla organiza ci
o n de las¯brillasde
¶
col¶
a ge no m i
ne ra liza do,donde las¯brillasse a line a n
p a ra lelam e nte p a ra for m a r ¯br a sm i
ne ra liza dasde
col¶
a ge no; Fi
g.6 c.
C o m e ntar i
o s¯na l
es
La aso ciaci
o n de p rote¶
¶
³na scon m ine r alese n losse re svi
vose suno de losa sp e ctosq ue a ctua lm e nte se
e st¶
a e studiando p a ra e ldi
se n~ o de m a te r i
a les nue vosq ue debe n te ne r dur e za m e c¶
a ni
ca,siendo li
ge ros
y dura blesa la ve z.C onsidera ndo q ue lasnue va ste cnolog¶
³a sr adica n e n la p ro ducci¶
o n de m a te rialescon
p rop iedadese sp e c¶
³¯ca sy re p ro ducibles,e le nte ndi
m i
e nto de losfundam e ntosde la s¶
³nte sis,delcontrolde losp ro ce sosy de la organiza ci
o n de losm ate ¶
ri
a lesinorg¶
a nicosbiog¶
e ni
cosse r¶
a m uy u¶ti
l.La sp osibi
li
dadesre sulta nte sdelm a ne jo a decuado de e stosm ate rialesson ca sii
n¯nita se incluye n la p roducci
o n de p a rt¶
¶
³culasca ta l
¶
³tica sde form a y tam a n~ o
controlado,m a te r i
a lesm a gn¶
e ticos,m a te ri
a lesalta m e nte p orososy s¶
o lidosa m orfoscon form a se sp e c¶
³¯ca s,e ntre otra s.
Bi
bl
i
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c gre igi
te (F e 3 S 4)
a ndiron p yri
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59