Estructura química de los tejidos mineralizados
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Tejidos Mineralizados Dentina Esmalte Estructura química de los tejidos mineralizados Hueso Cemento Cátedra de Bioquímica General y Bucal, Facultad de Odontología de la Universidad de Buenos Aires Citación 16- Año 2011 Tejidos mineralizados Tejidos mineralizados depósito Matriz orgánica depósito Fase inorgánica mineral Invertebrados Plantas vertebrados Matriz orgánica Mineralización Fase inorgánica mineral = Calcificación Fosfato de Calcio Sílice Sulfato de Estroncio Carbonato de Calcio Etc. Estructura química de los tejidos mineralizados Estructura química de los tejidos mineralizados Estructura del cristal Estructura del cristal Reactividad de la hidroxiapatita Reactividad de la hidroxiapatita Proteínas de tejidos calcificados Proteínas de tejidos calcificados Composición química Composición química 1 Estructura del cristal Estructura del cristal Estructura reticular Sustancia amorfa Partículas carecen de estructuras definidas Ejemplo: vidrio Cristal Partículas constituyentes ocupan nudos en la red Partículas se ordenan según formas geométricas definidas Se rompe según los planos de clivaje Ejemplo: sal de mesa (ClNa), HA Estructura del cristal Estructura del cristal de hidroxiapatita Definimos Unidad repetitiva Ca 10 (PO4)6 (OH)2 La porción del cristal que posee el mínimo número de iones necesario para establecer todas las relaciones iónicas presentes en el cristal Hidroxiapatita No existe en forma separada Forma paralelepípeda Se repite en los 3 ejes de espacio Estructura del cristal Estructura del cristal Base superior Aristas Pla n de o sa sim gita etr l ía Cara lateral Ángulos β = 120° α = 60° Base inferior Ca 10 (PO4)6 (OH)2 2 Estructura del cristal Estructura de cristal - OH Ca 10 (PO4)6 (OH)2 3/4 2 OH- 1/4 TOTAL: 8 Estructura del cristal Estructura del cristal OH- Ca 10 (PO4)6 (OH)2 6 PO43Ca 10 (PO4)6 (OH)2 TOTAL: 8 8/4 = 2 Estructura del cristal PO43- 3/4 Total: 10 1/4 8/2 = 4 2= Total: 10 Ca 10 (PO4)6 (OH)2 6 PO43- 2 Ca 10 (PO4)6 (OH)2 3 Estructura del cristal Estructura del cristal Ca2+ Ca 10 (PO4)6 (OH)2 3/4 10 Ca2+ 1/4 Estructura del cristal Estructura del cristal Ca2+ Ca2+ 3/4 1/4 Estructura del cristal Estructura del cristal • Serie de cilindros de base hexagonal • Semejanza con el panal de abejas EJE C Altura aprox. ¼ y ¾ 2= 2 8/2= 4 4/2= 2 10 Son los OH- Ca2+ Ca2+ Altura 1 y ½, 4/4 2= 2 Ca 10 (PO4)6 (OH)2 4 Estructura del cristal Estructura del cristal Estructura reticular Partículas constituyentes ocupan nudos en la red Se rompe según los planos de clivaje Estructura química de los tejidos mineralizados Estructura del cristal Estructura del cristal Reactividad de la hidroxiapatita Superficie del cristal con carga neta positiva Proteínas de tejidos calcificados Composición química Reactividad de la hidroxiapatita Capa de Solvatación Reactividad de la hidroxiapatita Capa de Solvatación Capa de agua firmemente unida a la superficie de cristal agua Ca2+ Superficie grande de mosaico q (+) iones Neutralización PO4 3- Gradual dilución de la q(+) Superficie q (+) 5 Estructura del cristal Reactividad de la hidroxiapatita Capa de Solvatación Apatita estequiométrica Capa de solvatación Ca 10 (PO4)6 (OH)2 medio [Fosfato marcado] Apatita biológica III Interior de cristal II I (min) “Hidroxiapatita sustituida” II (hs) Otros iones III (días) I tiempo Superficie de cristal APATITA BIOLOGICA Ca10-x Nax (PO4)6-y(CO3)y(OH)2-uFu Reactividad de la hidroxiapatita Apatita Estequiométrica Apatita biológica Valor teórico Ca2+ : PO43- Ca2+ : PO43- 5:3 5:3 1,66… Reactividad de la hidroxiapatita Reactividad de la hidroxiapatita Intercambio Iónico Modificación del valor teórico 1,66… Cristales de HA +++ pequeños Superficie grande de mosaico de q(-) y q(+) ↑Iones en superficie Intercambio iónico Superficie de cristal Apatita biológica 1. Presencia de otros compuestos cristalinos 2. Adsorción de exceso de Ca++ y PO43Medio 3. Sustitución de iones 6 Reactividad de la hidroxiapatita Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica 1. Presencia de otros compuestos cristalinos Ca8H2(PO4)6.5H2O Esmalte Dentina apatita Cemento Reactividad de la hidroxiapatita Apatita biológica Cl- Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica Ca2+ Zn Fe++ Citrato Mg++ Condicionante Cu Apatita biológica0 CO32- Reactividad de la hidroxiapatita 3. Sustitución de iones 3. Sustitución de iones Mn++ Apatita biológica Como complejos sobre la superficie del cristal Ca2+ : PO43- = 1,33.. Modificación del valor teórico 1,66… Modificación del valor teórico 1,66… 2. Adsorción de exceso de Ca++ y PO43- Fosfato Octocálcico Hueso Reactividad de la hidroxiapatita - F •Tamaño relativo de los sustituyentes PO43- OH- Mg2+ CO3H - Cl - Na+ CO3 2- F- Sr2+ PO4H2- CO3 2- K+ compensa •Carga iónica Reactividad de la hidroxiapatita F- Balance iónico = configuración estructural Reactividad de la hidroxiapatita CO32↓cristalinidad de apatita ↓tamaño cristalino Más soluble en ácidos F- ↑ cristalinidad de apatita ↑ tamaño cristalino Menos soluble en ácidos CO32Susceptibilidad a caries Hace al diente más resistente a la caries 7 Reactividad de la hidroxiapatita Composición de suero Reactividad de la hidroxiapatita Disposición de iones en el esmalte Composición de Esmalte Composición del LEC Durante la mineralización FZn Pb HCO3Mg ++ Saliva sobresaturada Esmalte Maduro PO43- Se restringe movimiento de iones Ca2+ = Superficie del cristal ↓Agua ↓ Espacio intercristalino F- HCO3Mg ++ iones Interior del cristal Zn Pb Cambios post eruptivos ++Mineralizado Reactividad de la Hidroxiapatita Proceso de desmineralización del esmalte Contribución al equilibrio ácido-base y electrolítico Superficie del esqueleto mineral Ca10(PO4)6(OH)2 + 8 H+ Cambios en cc de iones y pH en el suero y LEC Reservorio de iones 6 CaHPO4 + 2 H2O + 4 Ca2+ (Fosfato monoácido) Brushita (Hidroxiapatita) CaHPO4 + H+ lento Ca2+ + H2PO4- PTH Normalizador de pH Ca++ PO43- Si pH disolución Calcitonina Hueso alveolar 2 PO4 3- + 3 H+ 10CaHPO4 + 8OHHPO4 2- + H2PO4 - Estructura química de los tejidos mineralizados Estructura del cristal Reactividad de la hidroxiapatita Proteínas de tejidos calcificados Ca10(PO4)6(OH)2 + 4HPO42- + 6H2O Proceso de remineralización del esmalte Proteínas de los tejidos calcificados Colágeno 90% del total proteico El esmalte no posee colágeno Composición química 8 Estructura química de los tejidos mineralizados Proteínas no colagenosas hueso: Sialoproteína osteonectina muy ramificada, osteocalcina, dentina: Glicoproteínas poco acídicas, fosfoproteínas o fosfoforinas, glicoproteínas aniónicas y proteoglicanos de bajo peso molecular Estructura del cristal Reactividad de la hidroxiapatita Proteínas de tejidos calcificados esmalte Amelogeninas (que se eliminan durante la mineralización) y enamelinas o esmaltelinas (que persisten en el esmalte maduro). Composición química de los tejidos mineralizados Composición química Composición Química de los Tejidos Mineralizados Dentina Esmalte Dentina Esmalte Mayor volumen Tejido + duro 70%- 75% apatita y fosfato de calcio amorfo 20% colágeno Tejido +++ duro Traslúcido 95% apatita 1% enamelinas Recibe las fuerzas de masticación Soporte Resistencia Resistencia Elasticidad Soporte Resistencia Resistencia Elasticidad Hueso Cemento Tejido duro 50% de apatita y fosfato de calcio amorfo 30% colágeno •Anclaje junto a fibras periodontales Composición Química de los Tejidos Mineralizados Tejido Comp. Inorgánica Comp. Orgánica Agua Esmalte 95% HA 1% enamelinas 4% Dentina 70-75% HA y Fosfato de Calcio amorfo 20% colágeno 5-10% Cemento Hueso 40-50% HA y Fosfato de Calcio amorfo 30% colágeno 8-30% Cartílago HA y Fosfato de Calcio amorfo Colágeno, condroitín sulfato Cálculos renales Sales de calcio glicoproteínas Tejido duro 40% apatita y fosfato de calcio amorfo 30% colágeno Continuo remodelamiento •Disipa fuerzas masticatorias •Da soporte al diente Tejidos dentarios mineralizados Esmalte > Dentina > Cemento 9 Implicancias clínicas Ca10-x Nax (PO4)6-y(CO3)y(OH)2-uFu 1) ESMALTE (Ca)4.56(Mg)0.03(Na)0.11(HPO4)0.10(CO3)0.23(PO4)2.66(OH,F)0.65 PI= 8.5 (±0.9) x 10-49 Vencida la capa superficial de esmalte DENTINA (cristales más pequeños que esmalte, 5% CO32-) (Ca)4.22(Mg)0.14(Na)0.12(HPO4)0.13(CO3)0.36(PO4)2.49(OH,F)0.39 2) Avance de caries más rápido que en esmalte pH crítico para la desmineralización: esmalte < cemento PI= 4.1 (±1.3) x 10-45 Bibliografía Muchas Gracias… • Bioquímica bucal. Cátedra de Bioquímica Gral. y Bucal. 2000. • Bioquímica Dental básica y Aplicada. Elliot Williams JC. y col. Ed. El Manual Moderno. 1990. • Biochemistry and Oral Biology. Cole AS y Eastoe J. Ed Wright. 1988. 10
