Estructura química de los tejidos mineralizados- Citación 16 · 1 Estructura química de los...
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Estructura química de los tejidos mineralizados
Cátedra de Bioquímica General y Bucal, Facultad de Odontología de
la Universidad de Buenos Aires
Citación 16- Año 2011
Tejidos Mineralizados
Esmalte Dentina
Cemento
Hueso
Tejidos mineralizados
Matriz orgánica Fase inorgánica mineral
depósito
vertebrados
�Fosfato de Calcio
InvertebradosPlantas
�Sílice�Sulfato de Estroncio�Carbonato de Calcio�Etc.
Tejidos mineralizados
Matriz orgánica Fase inorgánica mineral
depósito
Mineralización Calcificación=
Estructura química de los tejidos mineralizados
�Estructura del cristal
�Reactividad de la hidroxiapatita
�Proteínas de tejidos calcificados
�Composición química
Estructura química de los tejidos mineralizados
�Estructura del cristal
�Reactividad de la hidroxiapatita
�Proteínas de tejidos calcificados
�Composición química
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Sustancia amorfa
Cristal
Partículas se ordenan según formas
geométricas definidas
Ejemplo: sal de mesa (ClNa),HA
Partículas carecen de estructuras definidas
Ejemplo: vidrio
Estructura del cristal Estructura del cristal
Estructura reticular
Partículas constituyentes
ocupan nudos en la red
Se rompe según los planos de clivaje
Estructura del cristal de hidroxiapatita
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
Hidroxiapatita
Estructura del cristal
Unidad repetitiva
�No existe en forma separada�Forma paralelepípeda�Se repite en los 3 ejes de espacio
Definimos
La porción del cristal que posee el mínimo número de iones necesario para establecer todas las relaciones iónicas
presentes en el cristal
Estructura del cristal
α = 60°
β = 120°
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
Plano sagital
de simetríaÁngulos
Aristas
Cara lateral
Base superior
Base inferior
Estructura del cristal
3
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
2 OH-
Estructura del cristal
OH-
TOTAL: 8
1/4
3/4
Estructura de cristal
OH-
TOTAL: 8 8/4 = 2
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
Estructura del cristal
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
6 PO43-
Estructura del cristal
Total: 10 Ca 10 (PO4)6 (OH)2
PO43-
1/4
3/4
Estructura del cristal
Total: 108/2 = 4
2 = 26 PO4
3-
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
4
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
10 Ca2+
Estructura del cristal
1/4
3/4
Ca2+
Estructura del cristal
1/4
3/4
Estructura del cristal
Ca2+
Estructura del cristal
Ca2+
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
8/2= 2=
2=
4/2=4 2
2
210 Ca2+
Estructura del cristal Estructura del cristal
• Serie de cilindros de base hexagonal
• Semejanza con el panal de abejas
EJE C Son los OH- Altura aprox. ¼ y ¾
Ca2+ Altura 1 y ½, 4/4
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Estructura del cristal
Estructura reticular
Partículas constituyentes
ocupan nudos en la red
Se rompe según los planos de clivaje
Estructura del cristal
Estructura química de los tejidos mineralizados
�Estructura del cristal
�Reactividad de la hidroxiapatita
�Proteínas de tejidos calcificados
�Composición química
Estructura del cristal
Superficie del cristal con carga
neta positiva
Reactividad de la hidroxiapatita
Capa de Solvatación
Superficie q (+)
Ca2+
PO43-
Capa de agua firmemente unida a la superficie de cr istal
Reactividad de la hidroxiapatita
Capa de Solvatación
Superficie grande de mosaico
agua
ionesq (+)
Neutralización
Gradual dilución de la q(+)
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Capa de Solvatación
Reactividad de la hidroxiapatita
Interior de cristal
Capa de solvatación
Superficie de cristal
I (min)
II (hs)III (días)I
II
III
[Fosfatomarcado]
medio
tiempo
Estructura del cristal
Ca 10 (PO4)6 (OH)2
Apatita biológica
“Hidroxiapatita sustituida” Otros iones
Apatita estequiométrica
APATITA BIOLOGICA
Ca10-x Nax (PO4)6-y(CO3)y(OH)2-uFu
Reactividad de la hidroxiapatita
Apatita Estequiométrica Apatita biológica
Ca2+ : PO43-
5 : 3
1,66…
Ca2+ : PO43-
5 : 3
Valor teórico
Reactividad de la hidroxiapatita
Intercambio Iónico
Cristales de HA
+++ pequeños
Superficie grande de mosaico de q(-) y q(+)
↑Iones en superficie
Intercambio iónico
Superficie de cristal
Medio
Reactividad de la hidroxiapatita
Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica
1. Presencia de otros compuestos cristalinos
2. Adsorción de exceso de Ca ++ y PO43-
3. Sustitución de iones
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Reactividad de la hidroxiapatita
Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica
1. Presencia de otros compuestos cristalinos
Hueso
DentinaCemento
Esmalte
Fosfato Octocálcico
Ca8H2(PO4)6.5H2O
Ca2+ : PO43- = 1,33..
apatita
Reactividad de la hidroxiapatita
Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica
2. Adsorción de exceso de Ca ++ y PO43-
Como complejos sobre la superficie del cristal
Reactividad de la hidroxiapatita
Apatita biológica0
CO32- Mg++Citrato K+
Cl- F-
Mn++ Zn CuFe++
3. Sustitución de iones
Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica
Reactividad de la hidroxiapatita
Modificación del valor teórico 1,66… Apatita biológica
3. Sustitución de iones
Condicionante
•Tamaño relativo de los sustituyentes
•Carga iónicacompensa
Balance iónico = configuración estructural
Sr2+ PO4H2- CO32-
Na+ CO32- F -
Mg2+ CO3H - Cl -
Ca2+ PO43- OH-
F-
Reactividad de la hidroxiapatita
CO32-
Reactividad de la hidroxiapatita
CO32- F-
Susceptibilidad a caries
Más soluble en ácidos
↓cristalinidad de apatita ↑ cristalinidad de apatita
↓tamaño cristalino ↑ tamaño cristalino
Menos soluble en ácidos
Hace al diente más resistente a la caries
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Reactividad de la hidroxiapatita
Composición de EsmalteComposición de suero
Composición del LECDurante la
mineralización
Esmalte MaduroSaliva sobresaturada
PO43- Ca2+ iones
Superficie del cristal
Interior del cristal=
Cambios post eruptivos++Mineralizado
�↓Agua�↓ Espacio intercristalino
Se restringe movimiento de
iones
F-
ZnPb
F-
Zn
Pb
HCO3-
Mg ++
HCO3-
Mg ++
Reactividad de la hidroxiapatita
Disposición de iones en el esmalte
Reactividad de la HidroxiapatitaContribución al equilibrio ácido-base y electrolíti co
Superficie del esqueleto mineral
Reservorio de ionesCambios en cc de iones y pH en el
suero y LEC
Normalizador de pH
2 PO43- + 3 H+ HPO4
2- + H2PO4-
disolución
PTH
Calcitonina
Ca++ PO43-
Hueso alveolar
Ca10(PO4)6(OH)2 + 8 H+ 6 CaHPO4 + 2 H2O + 4 Ca2+
Proceso de desmineralización del esmalte
CaHPO4 + H+ Ca2+ + H2PO4-
lento
(Hidroxiapatita) (Fosfato monoácido)Brushita
10CaHPO4 + 8OH-
Si pH
Ca10(PO4)6(OH)2 + 4HPO42- + 6H2O
Proceso de remineralización del esmalte
Estructura química de los tejidos mineralizados
�Estructura del cristal
�Reactividad de la hidroxiapatita
�Proteínas de tejidos calcificados
�Composición química
�Colágeno
�Proteínas de los tejidos calcificados
� 90% del total proteico� El esmalte no posee colágeno
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Amelogeninas (que se eliminan durante la mineralización) y enamelinas o esmaltelinas (que persisten en el esmalte maduro).
esmalte
Glicoproteínas poco acídicas, fosfoproteínas o fosfoforinas, glicoproteínas aniónicas y proteoglicanos de bajo peso molecular
dentina:
Sialoproteína muy ramificada, osteocalcina, osteonectina
hueso:
�Proteínas no colagenosas Estructura química de los tejidos mineralizados
�Estructura del cristal
�Reactividad de la hidroxiapatita
�Proteínas de tejidos calcificados
�Composición química
Composición química de los tejidos mineralizados
Esmalte Dentina
�Tejido +++ duro�Traslúcido�95% apatita�1% enamelinas�Recibe las fuerzas de masticación
�Mayor volumen�Tejido + duro�70%- 75% apatitay fosfato de calcio amorfo�20% colágeno
SoporteResistencia
ResistenciaElasticidad
Composición Química de los Tejidos Mineralizados
Esmalte Dentina
CementoHueso
SoporteResistenciaResistencia
Elasticidad
•Disipa fuerzas masticatorias
•Da soporte al diente
�Tejido duro�40% apatita y fosfato de calcio amorfo�30% colágeno�Continuo remodelamiento
�Tejido duro�50% de apatita y fosfato de calcio amorfo�30% colágeno
•Anclaje junto a fibras periodontales
glicoproteínasSales de calcioCálculos renales
Colágeno, condroitín
sulfato
HA y Fosfato de Calcio amorfo
Cartílago
8-30%30% colágeno40-50% HA y Fosfato de
Calcio amorfo
CementoHueso
5-10%20% colágeno70-75% HA y Fosfato de
Calcio amorfo
Dentina
4%1% enamelinas95% HAEsmalte
AguaComp. Orgánica
Comp. Inorgánica
Tejido
Composición Química de los Tejidos Mineralizados
Tejidos dentarios mineralizados
Esmalte > Dentina > Cemento
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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
DENTINA (cristales más pequeños que esmalte, 5% CO 32-)
(Ca)4.22(Mg)0.14(Na)0.12(HPO4)0.13(CO3)0.36(PO4)2.49(OH,F)0.39
PI= 4.1 (±1.3) x 10 -45
Ca10-x Nax (PO4)6-y(CO3)y(OH)2-uFu
Implicancias clínicas
Vencida la capa superficial de
esmalte
Avance de caries más rápido que en esmalte
1)
2) pH crítico para la desmineralización: esmalte < ceme nto
Muchas Gracias…
Bibliografía
• 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.