UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA
Formulación de un sistema coloidal con nanohidroxiapatita como agente oclusor de los
túbulos dentinarios de la dentina.
Trabajo presentado como requisito previo para la obtención del título de Químico
Autora: María Judith Albán Medina
Tutor: Pablo Mauricio Bonilla Valladares, PhD.
Distrito Metropolitano de Quito, 2019
ii
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Autorización de autoría intelectual
Yo, María Judith Albán Medina en calidad de autor y titular de los derechos morales y
patrimoniales del trabajo de titulación “Formulación de un sistema coloidal con
nanohidroxiapatita como agente oclusor de los túbulos dentinarios de la dentina”,
modalidad proyecto de investigación, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO
ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS,
CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedo a favor de la Universidad Central del
Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de
la obra, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi favor todos los derechos de
autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.
Así mismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la
digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de
conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma
de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la
responsabilidad por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y
liberando a la Universidad de toda responsabilidad.
Firma:
María Judith Albán Medina
CI. 0202068367
Dirección electrónica: [email protected]
iii
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Constancia de aprobación del tutor
Yo, Pablo Mauricio Bonilla Valladares, en calidad de tutor del trabajo de investigación
titulado: “Formulación de un sistema coloidal con nanohidroxiapatita como agente
oclusor de los túbulos dentinarios de la dentina” elaborado por la estudiante María
Judith Albán Medina con C.I. 0202068367 de la Carrera de Química, Facultad de
Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador, considero que este trabajo
reúne los requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en el campo
epistemológico, por lo que APRUEBO, a fin de que sea sometido a la evaluación por
parte del tribunal calificador que se designe.
En la ciudad de Quito, a los 2 días del mes de agosto del 2019.
_______________________________
PhD. Pablo Mauricio Bonilla Valladares
C.I.: 1709888240
iv
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Constancia de aprobación del trabajo final por el tribunal
El Tribunal constituido por: Quim. Ramiro Ernesto Acosta Sandoval, PhD. Milton
Henry Villacís García y PhD. Pablo Mauricio Bonilla Valladares, luego de revisar el
trabajo de investigación titulado: “Formulación de un sistema coloidal con
nanohidroxiapatita como agente oclusor de los túbulos dentinarios de la dentina”,
previo a la obtención del título (o grado académico) de Químico presentado por la
señorita María Judith Albán Medina APRUEBA el trabajo presentado.
Para constancia de lo actuado firman:
________________ _______________
Quim. Ramiro Ernesto Acosta Sandoval PhD. Milton Henry Villacís García
CI. 1707810691 CI. 1714592365
_________________
PhD. Pablo Mauricio Bonilla Valladares
CI: 1709888240
v
Dedicatoria
A mis padres, Guido y Judith,
que con su ejemplo de constancia y amor
sembraron en mi la semilla de la curiosidad y
las fuerzas para no rendirme.
vi
Agradecimientos
Agradezco a Dios, por moldear mi vida hasta llegar aquí. Por cada momento y cada
persona que colocó en mi camino para formar mi carácter y permitirme crecer
espiritualmente.
A mis padres, Guido y Judith, por su apoyo incondicional y su amor infinito. Gracias
por enseñarme que hay que ser valiente para enfrentar los miedos. Gracias por su
esfuerzo para dejarme la herencia invaluable de la educación y los valores.
A mi hermanito, Guido, por su apoyo y su alegría contagiante. Gracias por hacerme
sonreír cada día.
A mi tía Nancy, por su infinita generosidad y apoyo. Gracias por ser siempre un
ejemplo de esfuerzo, dedicación y excelencia.
A cada uno de mis profesores, que a lo largo de estos años me han dado
herramientas para crecer profesional y humanamente. Un especial agradecimiento al
Dr. Pablo Bonilla, por sus enseñanzas y su amor por la ciencia; sin su apoyo y
contribución, el desarrollo de este proyecto de investigación hubiera sido muy difícil.
Gracias por enseñarme que en la vida siempre hay cosas que comprender.
A mis amigos, especialmente a David, Adry, Kevin y Martín; gracias por las
experiencias y por todos los momentos que vivimos en este proceso. Gracias por esos
lazos de amistad y cariño que hemos creado, han sido parte fundamental para llegar
hasta aquí. Recuerden que para alcanzar la cima, hay que trabajar en equipo.
vii
Índice general
Autorización de autoría intelectual............................................................................... ii
Constancia de aprobación del tutor .............................................................................iii
Constancia de aprobación del trabajo final por el tribunal ...................................... iv
Dedicatoria ...................................................................................................................... v
Agradecimientos ............................................................................................................ vi
Índice general ................................................................................................................ vii
Resumen ........................................................................................................................ xv
Abstract ........................................................................................................................ xvi
Introducción .................................................................................................................... 1
Capítulo I......................................................................................................................... 2
El Problema..................................................................................................................... 2
Planteamiento del problema ...................................................................................... 2
Formulación del problema ......................................................................................... 3
Preguntas directrices o de investigación ................................................................... 3
Objetivos de la investigación ...................................................................................... 4
Objetivo general. ....................................................................................................... 4
Objetivos específicos. ............................................................................................... 4
Justificación e importancia ........................................................................................ 4
Capítulo II ....................................................................................................................... 6
Marco de referencia ....................................................................................................... 6
Antecedentes ................................................................................................................ 6
Fundamentación teórica ............................................................................................. 7
Sistemas coloidales. .................................................................................................. 7
Dentífrico. ................................................................................................................. 8
La Hidroxiapatita. ................................................................................................... 11
Estructura dentaria. ................................................................................................. 15
Hipersensibilidad dental. ......................................................................................... 17
Proceso de desmineralización y mineralización del diente. .................................... 18
La nanotecnología y la odontología. ....................................................................... 19
Fundamentación legal............................................................................................... 19
Hipótesis ..................................................................................................................... 20
viii
Hipótesis alternativa (Hi). ....................................................................................... 20
Hipótesis nula (H0). ................................................................................................. 20
Sistema de variables.................................................................................................. 20
Capítulo III ................................................................................................................... 21
Marco metodológico ..................................................................................................... 21
Diseño de la investigación......................................................................................... 21
Paradigma de la investigación. ................................................................................ 21
Nivel de alcance de la investigación. ...................................................................... 21
Tipo de investigación. ............................................................................................. 21
Población y muestra.................................................................................................. 21
Métodos y materiales ................................................................................................ 21
Equipos, materiales y reactivos. .............................................................................. 22
Síntesis de nanohidroxiapatita................................................................................. 22
Caracterización de la hidroxiapatita sintetizada. ..................................................... 23
Formulación del sistema coloidal (dentífrico). ....................................................... 24
Caracterización del sistema coloidal formulado. .................................................... 24
Análisis del efecto del sistema coloidal sobre los túbulos dentinarios de la dentina.
................................................................................................................................. 25
Diseño experimental ................................................................................................. 26
Matriz de operacionalización de las variables ....................................................... 27
Técnicas e instrumentos de recolección de datos ................................................... 28
Técnicas de procesamiento y análisis de datos ....................................................... 28
Capítulo IV .................................................................................................................... 31
Análisis y discusión de resultados ............................................................................... 31
Síntesis de nanohidroxiapatita ................................................................................. 31
Rendimiento de los procesos de síntesis. ................................................................ 33
Caracterización de la hidroxiapatita sintetizada ................................................... 33
Determinación del tamaño de partícula................................................................... 33
Espectrofotometría infrarroja con transformadas de Fourier. ................................. 37
Espectroscopia de Rayos X. .................................................................................... 39
Relación molar Ca/P en la hidroxiapatita sintetizada. ............................................ 42
Formulación y preparación del sistema coloidal (dentífrico) ............................... 43
Caracterización del sistema coloidal formulado .................................................... 43
Determinación de la capacidad de abrasión del sistema coloidal. .......................... 43
ix
Análisis del pH. ....................................................................................................... 48
Análisis reológico de los sistemas coloidales. ........................................................ 49
Efecto del sistema coloidal sobre los túbulos dentinarios de la dentina .............. 52
Capítulo V ..................................................................................................................... 58
Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................... 58
Conclusiones .............................................................................................................. 58
Recomendaciones ...................................................................................................... 59
Referencias bibliográficas ............................................................................................ 61
Anexos............................................................................................................................ 66
Anexo A: Árbol de problemas ................................................................................. 66
Anexo B: Categorización de variables .................................................................... 67
Anexo C: Instrumentos de recolección de datos .................................................... 68
Anexo C.1: Instrumento de recolección de datos para el tamaño de partícula. ...... 68
Anexo C.2: Instrumento de recolección de datos para el diámetro de los túbulos
dentinarios. .............................................................................................................. 68
Anexo D: Equipos, materiales y reactivos .............................................................. 70
Anexo E: Fotografías del proceso experimental .................................................... 71
Anexo F: Datos obtenidos del análisis reológico .................................................... 76
Anexo F.1: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
1. .............................................................................................................................. 76
Anexo F.2: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
2. .............................................................................................................................. 78
Anexo F.3: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
3. .............................................................................................................................. 81
Anexo F.4: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
4. .............................................................................................................................. 84
x
Lista de Anexos
Anexo A: Árbol de problemas .................................................................................... 66
Anexo B: Categorización de variables........................................................................ 67
Anexo C: Instrumentos de recolección de datos ......................................................... 68
Anexo D: Equipos, materiales y reactivos .................................................................. 70
Anexo E: Fotografías del proceso experimental ......................................................... 71
Anexo F: Datos obtenidos del análisis reológico........................................................ 76
xi
Lista de tablas
Tabla 1 Resumen de algunos nombres descriptivos usados para sistemas coloidales de
dos fases............................................................................................................................ 8
Tabla 2 Tipo de ingredientes de un dentífrico, porcentaje y función. .............................. 9
Tabla 3 Composición de la hidroxiapatita de hueso, dentina y esmalte en %p/p. ......... 12
Tabla 4 Sistema de variables .......................................................................................... 20
Tabla 5 Composición del sistema coloidal formulado. .................................................. 24
Tabla 6 Factores y niveles del diseño experimental para la síntesis de hidroxiapatita. . 26
Tabla 7 Tratamientos, factores y código de los productos. ............................................ 26
Tabla 8 Tratamientos y códigos. .................................................................................... 27
Tabla 9 Matriz de operacionalización de las variables para la síntesis de hidroxiapatita.
........................................................................................................................................ 27
Tabla 10 Matriz de operacionalización de las variables para el análisis de la eficacia de
los dentífricos formulados. ............................................................................................. 27
Tabla 11 Operaciones correspondientes al algoritmo de yates ...................................... 28
Tabla 12 Formulas para el análisis de varianza (ANOVA) ............................................ 30
Tabla 13 Resultados de la titulación complexométrica de las cáscaras de huevo .......... 31
Tabla 14 Rendimiento de los procesos de síntesis ......................................................... 33
Tabla 15 Tamaños de partícula de la hidroxiapatita sintetizada..................................... 34
Tabla 16 desviación estándar del efecto de los tratamientos .......................................... 37
Tabla 17 Algoritmo de yates .......................................................................................... 37
Tabla 18 Significancia estadística de los factores .......................................................... 37
Tabla 19 Porcentaje de calcio total en la hidroxiapatita sintetizada ............................... 42
Tabla 20 Porcentaje de fósforo total en la hidroxiapatita sintetizada ............................. 42
Tabla 21 Relación molar Ca/P de la hidroxiapatita sintetizada ...................................... 42
Tabla 22 Rugosidad de las resinas de curado dental antes y después de la aplicación de
los dentífricos (tres réplicas por cada disco) .................................................................. 43
Tabla 23 Porcentaje de incremento de la rugosidad en las resinas de curado después de
la aplicación de los dentífricos ....................................................................................... 47
Tabla 24 Resultados del análisis del pH en los sistemas coloidales............................... 48
Tabla 25 Resultados de la viscosidad de los dentífricos formulados obtenidos con el
viscosímetro de Broofield............................................................................................... 49
Tabla 26 Viscosidad inicial (η0) y viscosidad a velocidad de 10 s-1 (η10) del dentífrico
comercial y los dentífricos formulados. ......................................................................... 51
Tabla 27 Imágenes de los túbulos dentinarios antes y después de la aplicación de los
dentífricos ....................................................................................................................... 52
Tabla 28 Valores promedio del diámetro de los túbulos dentinarios antes y después de
la aplicación de los dentífricos ....................................................................................... 55
Tabla 29 Porcentaje de oclusión de los túbulos dentinarios en las piezas dentales ....... 56
xii
Tabla 30 Análisis de varianza (ANOVA) para los porcentajes de oclusión de los túbulos
dentinarios ...................................................................................................................... 56
Tabla 31 Resultados del estadístico de Dunnet .............................................................. 57
xiii
Lista de gráficos
Gráfico 1 Diagrama de distribución de tamaño del producto A1B1 ............................... 35
Gráfico 2 Diagrama de distribución de tamaño del producto A1B2 ............................... 35
Gráfico 3 Diagrama de distribución de tamaño del producto A2B1 ............................... 36
Gráfico 4 Diagrama de distribución de tamaño del producto A2B2 ............................... 36
Gráfico 5 Viscosidad instantánea versus velocidad de cizalla del dentífrico comercial y
los dentífricos formulados .............................................................................................. 50
Gráfico 6 Módulo elástico (G’) y el módulo viscoso (G”) versus frecuencia del
dentífrico comercial y de los dentífricos formulados ..................................................... 51
xiv
Lista de figuras
Figura 1 Estructura cristalina de la hidroxiapatita (Gálvez, 2016). ................................ 12
Figura 2 Corte longitudinal de la estructura cristalina de la hidroxiapatita (Gálvez,
2016). .............................................................................................................................. 12
Figura 3 Costo versus pureza del producto para los diferentes métodos de síntesis ...... 14
Figura 4 Costo versus tamaño de partícula para los diferentes métodos de síntesis ...... 14
Figura 5 Estructura del diente (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014). .............................. 16
Figura 6 Corte longitudinal de los túbulos dentinarios . Imagen obtenida con
microscopio electrónico de barrido (SEM) (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014) ........... 16
Figura 7 Corte longitudinal de los túbulos dentinarios . Imagen obtenida con
microscopio electrónico de barrido (SEM) (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014) ........... 17
Figura 8 Espectro FT-IR del producto A1B2 .................................................................. 38
Figura 9 Espectro FT-IR del producto A2B2 .................................................................. 38
Figura 10 Espectro FT-IR del producto HAP................................................................. 39
Figura 11 Difractograma del producto A1B2 .................................................................. 40
Figura 12 Difractograma del producto A2B2 .................................................................. 40
Figura 13 Difractograma del producto HAP .................................................................. 41
Figura 14 Difractogramas de la hidroxiapatita sintetizada comparados con el
difractograma teórico de la hidroxiapatita (a) A1B2; (b) A2B2 ....................................... 41
Figura 15 Cáscara de huevo solubilizada en ácido nítrico ............................................. 71
Figura 16 Adición de fosfato diamónico 0,5M con la bomba peristáltica ..................... 71
Figura 17 Proceso de sinterización ................................................................................. 71
Figura 18 Proceso de molienda en el molino coloidal ................................................... 72
Figura 19 Productos: A2B2 (hidroxiapatita de 350,45nm), A1B2 (hidroxiapatita de
417,05nm) y 2 (HAP hidroxiapatita de 2025,15nm) ...................................................... 72
Figura 20 Equipo de dispersión de luz dinámica (DLS) para la medición de tamaño de
partícula .......................................................................................................................... 72
Figura 21 Curva de calibración para análisis de fósforo total ........................................ 73
Figura 22 Izquierda: mezcla de carbonato de calcio e hidroxiapatita. Derecha: fase gel
producto de la mezcla de la glicerina, el agua y la goma xahthan ................................. 73
Figura 23 Proceso de homogenización del sistema coloidal mediante agitación a
1000rpm .......................................................................................................................... 73
Figura 24 Sistemas coloidales formulados ..................................................................... 74
Figura 25 Discos de resina Filtek P60 3M ESPE sometidos a fotocurado ..................... 74
Figura 26 Microscopio de fuerza atómica (AFM) Park System NX 10 ......................... 74
Figura 27 Análisis reológico de los dentífricos .............................................................. 75
Figura 28 Cortes transversales de dentina utilizados para en análisis de la eficacia de los
dentífricos en la oclusión de los túbulos dentinarios ...................................................... 75
xv
“Formulación de un sistema coloidal con nanohidroxiapatita como agente oclusor
de los túbulos dentinarios de la dentina”
Autora: Albán, María Judith
Tutor: Bonilla, Pablo
Resumen
La hipersensibilidad dental es una condición de dolor en los dientes producida por el
contacto del diente con alimentos fríos, calientes, dulces, ácidos e incluso el tacto
debido a la exposición de la dentina y la desoclusión de los túbulos dentinarios que la
forman. En la búsqueda de soluciones para esta afección, apareció la nanohidroxiapatita
que prometía ser un ingrediente activo efectivo para remineralizar la dentina y ocluir
los túbulos dentinarios. A pesar de la existencia de algunos productos en el mercado
que contienen nanohidroxiapatita, en Ecuador no se comercializan por diversos
factores. Con la finalidad de elaborar un producto sencillo y comparable con un
producto comercial, se realizó una investigación para proponer un método de síntesis de
nanohidroxiapatita y la formulación de un dentífrico para incorporar este ingrediente
activo. La síntesis de nanohidroxiapatita se realizó por precipitación química utilizando
cáscaras de huevo como fuente de calcio a las que se realizó un tratamiento previo de
limpieza y molienda. En la síntesis se mantuvieron constantes pH (entre 9 y 9,5),
temperatura (60°C) y agitación (1000rpm) y se varió la temperatura de sinterización y
la velocidad de adición del fosfato diamónico 0,5M. La estadística demostró que estos
factores con los niveles propuestos no presentan diferencia significativa sobre el
tamaño de partícula medido mediante DLS. Se caracterizó la hidroxiapatita a través de
espectrofotometría FT-IR, difracción de rayos X y determinación de calcio y fósforo.
Por otro lado se formuló tres dentífricos variando el tamaño de partícula de la
hidroxiapatita incorporada. Se analizó capacidad de abrasión, pH, viscosidad,
comportamiento reológico y eficacia en la oclusión de los túbulos dentinarios de los
dentífricos formulados y del dentífrico comercial. A través del método estadístico de
Dunnet, se estableció que a menor tamaño de partícula de la hidroxiapatita, la oclusión
de los túbulos dentinarios es mayor.
Palabras claves: HIDROXIAPATITA, DENTÍFRICO, OCLUSIÓN TÚBULOS
DENTINARIOS.
xvi
"Formulation of a colloidal system with nanohydroxyapatite as occluder agent of
dentinal tubules of the dentin"
Autora: Albán, María Judith
Tutor: Bonilla, Pablo
Abstract
Dental hypersensitivity is a condition of pain in the teeth produced by the contact of the
tooth with cold, hot, sweet or acidic food and even touch because of the exposure of
dentine and disocclusion of dentinal tubules. Searching for solutions for this condition,
nanohydroxyapatite showed up promising to be an effective active ingredient to
remineralize dentin and occlude dentinal tubules. Although there are some products on
the market which cotain nanohydroxyapatite, in Ecuador those products are not
commercialized due to several factors. In order to create a simple and comparable
product with a commercial product, an investigation was carried out to propose a
nanohydroxyapatite synthesis method and the formulation of a dentifrice with that
active ingredient. The synthesis of nanohydroxyapatite was made using clean and
ground eggshells. In the synthesis, pH (between 9 and 9.5), temperature (60 ° C) and
stirring (1000 rpm) were kept constant and sintering temperature and speed of addition
of the diammonium phosphate 0.5M were varied. The statistics showed that these
factors with the proposed levels do not represent a significant difference in particle size
analyzed by DLS. Hydroxyapatite was characterized through FT-IR spectrophotometry,
X-ray diffraction and determination of calcium and phosphorus. On the other hand,
three dentifrices were formulated, varying the particle size of the incorporated
hydroxyapatite. The abrasion capacity, pH, viscosity, rheological behavior and
effectiveness in the occlusion of the dentin tubules of the formulated dentifrices and the
commercial dentifrice were analyzed. Through the statistical method of Dunnet, it was
seen that the smaller the particle size of the hydroxyapatite, the greater occlusion of the
dentinal tubules.
Keywords: HYDROXYAPATITE, DENTIFRICE, DENTINAL TUBULES
OCCLUSION
1
Introducción
La hipersensibilidad dental es una condición que afecta a gran parte de la población
a nivel mundial. Muchas empresas de producción de insumos odontológicos han
buscado lanzar un producto al mercado que brinde soluciones a corto o a largo plazo, es
así que en 2014 una empresa española comercializó los primeros productos con
nanohidroxiapatita como agente desensibilizante para los dientes.
Tomando en cuenta que la hidroxiapatita ha dado muy buenos resultados en el
tratamiento de la sensibilidad dentaria y que en Ecuador no se encuentran en el
mercado productos de limpieza dental que contengan este ingrediente activo, mediante
el presente trabajo de investigación se propuso la formulación de un sistema coloidal
con diferentes tamaños de partícula de hidroxiapatita y se analizó su efecto en la
oclusión de los túbulos dentinarios. El contenido del trabajo se encuentra distribuido de
la siguiente manera:
El capítulo I, el problema, contiene de manera explicativa el planteamiento del
problema, formulación del problema, preguntas directrices, objetivo general, objetivos
específicos, justificación y las limitaciones de la investigación.
En el capítulo II, marco teórico, se interpreta la relevancia del proyecto detallando
los antecedentes, fundamentación teórica, fundamentación legal, hipótesis e
identificación de las variables.
El capítulo III, marco metodológico, se establece el modelo estadístico ejecutado,
planteando el diseño de investigación, la operacionalización de las variables, técnicas e
instrumentos de recolección de datos, técnica de análisis e interpretación de resultados.
En el capítulo IV, análisis y discusión de resultados, se interpretan y comparan los
datos experimentales obtenidos con investigaciones afines.
Finalmente, en el capítulo V, se presentan las conclusiones y recomendaciones
correspondientes, además de incluir la bibliografía y anexos referidos a lo largo del
documento.
2
Capítulo I
El Problema
Planteamiento del problema
La hipersensibilidad dentaria es una condición clínica que se define como un dolor
dental agudo causado por la exposición de la dentina y que aparece tras el contacto con
estímulos externos como el calor, el frío, los dulces, los ácidos e incluso por el tacto.
Estadísticamente se encuentra que esta condición se da del 3 al 57% de la población
mundial entre las edades de los 20 y 50 años con un pico entre los 30 y 40 años
(American Dental Association, 2003). Existen varias causas para la sensibilidad dental
como la caries dental, ruptura de dientes, agresivo cepillado dental; estos problemas
conducen al desgaste del diente en general, lo que básicamente afecta a su porosidad
dada por los túbulos dentinarios presentes en la dentina, inicialmente se creía que esta
no tenía terminaciones nerviosas o no respondía a estímulos externos, sin embargo se
descubrió que los nervios intradentales son estimulados por el flujo de fluidos a través
de los túbulos dentinarios (Medina, 2009).
A lo largo de los años se han desarrollado algunas pastas dentales desensibilizantes a
nivel mundial, que de manera general contienen sales de potasio, como nitrato de
potasio o citrato de potasio y otras más sofisticadas como la Colgate Sensitive Pro-
RELIEF que contiene 8% de arginina, calcio y fosfato, mejorando la actividad
desensibilizante del producto (Colgate, 2016). Otro producto que se puede encontrar en
el mercado es la crema dental Sensodyne que tiene como principal componente
fosfosilicato de sodio y calcio, que constituyen el agente desensibilizante de esta
formulación. En el año 2014 DENTAID EXPERTISE sacó al mercado dos productos
con contenido de nanoparticulas de hidroxipatita: Desensin repair® y
VITIS® blanqueadora; con estos dos productos esta empresa española se convirtió en la
pionera en proponer una solución para la sensibilidad dentaria a través de
nanohidroxiapatita (DENTAID, 2015).
La hidroxiapatita es un mineral que contiene en su composición calcio, fósforo,
oxígeno e hidrógeno, está presente en los huesos y en los dientes a los que les confiere
su dureza característica, ahí radica la importancia de este compuesto como oclusor de
los túbulos dentinarios de la dentina y por ende su capacidad como agente
desensibilizante.
En el mundo existen minas de este mineral en países como Puerto Rico, Brasil, Irán
(mina Zharcchurán), México (Durango), la costa este de los Estados Unidos, Canadá,
Mongolia, Rusia (Península de Kola), Suiza en el Tessin, Italia y Suecia. Sin embargo,
también se la puede sintetizar a nivel de laboratorio a través de varias metodologías
3
distintas y a partir de varios tipos de materia prima, entre ellas huesos de ovinos o
cáscaras de huevo como fuente de calcio (Londoño, 2006). Tomando en cuenta que uno
de los objetivos centrales de la nanociencia es construir pequeñas estructuras para
diversas aplicaciones que simplemente por el hecho de variar su tamaño pueden
cambiar su actividad química y su eficiencia frente a determinada aplicación (Zanella,
2012), surge la interrogante de si la hidroxiapatita debe ser nanométrica para actuar
como agente oclusor de los túbulos dentinarios o el tamaño de este mineral no influye
en su eficiencia. La síntesis de la nanohidroxiapatita se puede lograr mediante síntesis
en estado seco o húmedo ajustando diferentes condiciones en los procesos, sin embargo
la polidispersión suele ser alta y casi nunca se logra obtener todas las partículas en
tamaños menores a los 100nm (Okada & Matsumoto, 2014).
De manera general Latinoamérica no posee mayores investigaciones acerca del tema
y tampoco existe la disponibilidad de productos como los mencionados anteriormente,
especialmente en países como Colombia, en donde el 61% de adultos sufren de
hipersensibilidad dentaria; Ecuador, Perú o Venezuela. Los productos que se pueden
encontrar son las pastas con contenido de sales de potasio que no cumplen con una
actividad desensibilizante profunda y permanente (Spence, 2015).
Específicamente en Ecuador, se han realizado estudios generales sobre el efecto de
la hidroxiapatita en la curación de la sensibilidad dentaria. Se han utilizado y pastas
dentales comericales a las que se les ha agregado hidroxiapatita de un tamaño
específico e incluso pastas dentales comerciales con las que se ha realizado el mismo
proceso, dando resultados satisfactorios, sin embargo nunca se ha realizado la
formulación de un producto en el país y el análisis de la eficacia del mismo según el
tamaño de partícula del ingrediente activo. Ecuador es un país que en el ámbito
odontológico, importa casi el 100% de insumos necesarios para la atención de los
pacientes y tomando en cuenta los elevados aranceles que estos profesionales de la
salud deben pagar por el ingreso de estos productos al país, la atención odontológica y
el cuidado bucal en general se convierten en un gasto elevado y poco accesible.
Formulación del problema
Un sistema coloidal con nanohidroxiapatita tiene la capacidad de ocluir los túbulos
dentinarios de la dentina y el tamaño de las partículas de este mineral influyen sobre su
eficiencia.
Preguntas directrices o de investigación
¿La cáscara de huevo es una materia prima básica adecuada para obtener
nanohidroxiapatita?
4
¿Cuál sería el método adecuado para la síntesis de nanohidroxiapatita a nivel de
laboratorio?
¿Cuál sería la formulación de un sistema coloidal estable y reológicamente
comparable con una pasta dental comercial y que tenga nanohidroxiapatita como su
ingrediente activo?
¿Cuál es el efecto de la pasta dental formulada con nanohidroxiapatita sobre los
túbulos dentinarios de la dentina?
¿Influye el tamaño de la nanohidroxiapatita en la eficacia del sistema coloidal
formulado para ocluir los túbulos dentinarios de la dentina?
Objetivos de la investigación
Objetivo general.
Formular un sistema coloidal con nanohidroxiapatita como ingrediente activo que
tenga actividad desensibilizante en la dentina.
Objetivos específicos.
Establecer si las cáscaras de huevo constituyen una materia prima adecuada para la
síntesis de nanohidroxiapatita.
Describir un método efectivo para la síntesis de nanohidroxiapatita a nivel de
laboratorio.
Caracterizar la nanohidroxiapatita obtenida por medio de Rayos X, FT-IR, absorción
atómica para calcio y espectrofotometría UV-Visible para fósforo.
Formular varios sistemas coloidales con contenido de hidroxiapatita de diferentes
tamaños de partícula.
Caracterizar el producto formulado mediante comportamiento reológico, pH, y
capacidad de abrasión y compararlo con un producto comercial.
Comparar el efecto de las formulaciones coloidales con diferentes tamaños de
hidroxiapatita sobre los túbulos dentinarios de la dentina.
Justificación e importancia
Gran parte de la población en el país y a nivel mundial sufre de hipersensibilidad
dentaria, lo que conlleva molestias al comer, al lavarse los dientes y en otras
actividades de la vida diaria. Específicamente en Ecuador no existen productos que den
una solución real y accesible al problema por factores como costos elevados, la
deficiente información y la falta de motivación y presupuesto para realizar una
investigación referente al tema.
5
Las estadísticas para nuestro país declaran que aproximadamente un 30% de la
población padece de hipersensibilidad dentaria. La hidroxiapatita como agente
desensibilizante es un tema relativamente actual, prueba de ello es que a nivel mundial
tan solo hace 5 años se lanzaron los primeros productos con este mineral, por lo que los
profesionales odontólogos en su mayoría desconocen la funcionalidad de la
hidroxiapatita y no la recomiendan, lo que se traduce una baja demanda y por ende baja
importación y producción de formulaciones que lo contengan en el país. En este
momento Ecuador no cuenta con patentes de formulaciones que contengan
hidroxiapatita como agente desensibilizante que permita el abaratamiento de costos y la
accesibilidad de la población a este tipo de productos (Reinoso & Del Catillo, 2017).
En el 2014, en España se lanzaron los primeros productos que plantean la
nanohidroxiapatita como solución viable para la hipersensibilidad dentaria, sin embargo
estos productos aún no han logrado ingresar en el mercado ecuatoriano, por lo que
formular un producto con proyecciones de producción a gran escala en Ecuador es un
tema relevante y bastante práctico.
La investigación busca proponer una formulación de bajo costo y alta efectividad,
además de comparar que tan eficaz resulta ser la hidroxiapatita con diferentes tamaños
de partícula en la oclusión de los túbulos dentinarios de la dentina. Dentro de este
contexto cabe recalcar que proponer un método con las condiciones adecuadas para
sintetizar nanohidroxiapatita a partir de cáscara de huevo, sin lugar a dudas constituye
un aporte importante, ya que por un lado la obtención de nanopartículas de dicho
mineral es un proceso complicado y con muchas variables que controlar, y por otro lado
se aprovecharía un residuo que abarata los costos y se convierte en insumo, practicando
la química sostenible.
6
Capítulo II
Marco de referencia
Antecedentes
La búsqueda de soluciones para la hipersensibilidad dental ha despertado gran
interés en la comunidad científica, a continuación se detallan algunos estudios que han
propuesto la nanohidroxiapatita como una vía para reparar la dentina y aliviar el dolor
causado por esta afección odontológica:
En 2015, Mahmoud, Mona y Farag publicaron un estudio en Egyptian Dental
Journal titulado “Remineralizing Potential of Hydroxyapatite and Fluoride
Nanoparticles on Dentin” en el que trataron veinte piezas dentales con ácido cítrico al
6% por 15 segundos para desmineralizar la dentina. Después de este proceso aplicaron
nanohidroxiapatita en y nanohidroxiapatita más fluoruro de sodio en dos grupos de 10
piezas dentales. Como conclusión del estudio determinaron que no existió diferencia
significativa entre los dos grupos de piezas dentales y que la nanohidroxiapatita tiene la
capacidad de remineralizar la dentina y el esmalte mediante deposición mineral.
Amaechi, Mathews, Ramalingam y Mensinkai (2015) en la Universidad de Texas
realizaron un estudio que fue publicado en American Journal of Dentistry. El estudio
titula “Evaluation of nanohydroxyapatite-cointaining toothpaste for occluding dentin
tubules”. El objetivo fue comparar dentríficos que contienen 10% de
nanohidroxiapatita, 15% de nanohidroxiapatita, monofosfato de sodio o NovaMin; la
muestra fueron bloques de dentina colocados en dispositivos intraorales en 80
participantes que usaron los cuatro dentífricos en grupos de 20 por 7 y 14 días. La
oclusión de los túbulos se analizó mediante SEM demostrando que los dentríficos que
contienen nanohidroxiapatita o NovaMin tienen una eficacia igual en la oclusión de los
túbulos dentinarios pero mayor que el dentífrico que contiene monofosfato de sodio.
“Nano-hydroxyapatite and its applications in preventive, restorative and regenerative
dentistry: a review of literature” es un artículo de Pepla y otros en el 2014, en el que los
autores realizaron una revisión bibliográfica para analizar la eficacia del
nanohidroxiapatita a nivel odontológico concluyendo que la nanohidroxiapatita es un
material revolucionario con una gran capacidad remineralizante, superior al flúor y al
calcio libre, por lo que no resulta extraño el creciente interés en este material y sus
aplicaciones.
Bardhan, Mahata y Mondal (2011) a través de un artículo publicado en Advances in
Applied Ceramics (“Processing of natural resourced hydroxyapatite from eggshell
waste by wet precipitation method”) propusieron un método para la síntesis de
hidroxiapatita a partir de cáscaras de huevo por el método de precipitación en el que
7
controlaron aspectos como el pH, temperatura, tiempo de agitación, etc. obteniendo
hidroxiapatita de tamaño submicrométrico y alto grado de cristalinidad.
Se realizó una búsqueda en los repositorios digitales de trabajos de titulación de la
Pontificia Universidad Católica del Ecuador, de la Universidad de las Américas y de la
Universidad San Francisco de Quito. Se pudo encontrar trabajos de investigación
acerca de la hipersensibilidad dentaria y de algunos factores que la producen. Un
trabajo desarrollado en el 2015 con el título “Estudio comparativo in vitro del grado de
remineralización del esmalte dental con el uso de nanopartículas de hidroxiapatita en
dientes extraídos con y sin brackets cementados en ellos” de A. Jiménez, demostró que
las nanopartículas de hidroxiapatita se depositaron regularmente en la estructura celular
del esmalte desmineralizado dando la apariencia de formar nuevas capas superficiales,
demostrando que las nanopartículas de hidroxiapatita tuvieron potencial
remineralizante en esmaltes dentales desmineralizados, pero no en el área donde fue
cementado el bracket.
Se revisó el repositorio digital de la Universidad Central del Ecuador, en donde se
encontró un trabajo de titulación del año 2017 perteneciente a Carmen del Pilar
Bahamonde Soria con el título “Sellado de túbulos dentinarios con una pasta dental con
nanopartículas de hidroxiapatita. Estudio in – vitro”. En esta investigación se sintetizó
nanopartículas de hidroxiapatita a partir de ácido fosfórico e hidróxido de calcio y se
demostró que realmente existe un efecto positivo sobre la dentina disminuyendo el
diámetro de los túbulos dentinarios. La diferencia principal que se puede encontrar
entre el trabajo del 2017 y el presente trabajo es que la nanohidroxiapatita sintetizada
por Bahamonde, C se hizo a partir de hidróxido de calcio y ácido fosfórico y
únicamente se adicionó a una pasta dental comercial elegida al azar y de esa manera se
realizó la aplicación sobre las piezas dentales, mientras que el objetivo principal de esta
investigación será la formulación de pastas dentales con diferentes tamaños de
hidroxiapatita que a su vez será sintetizada a partir de la cáscara de huevo.
Otro estudio encontrado en el repositorio digital de la Universidad Central del
Ecuador es “Sellado de túbulos dentinarios con un gel desensibilizante con
nanopartículas de hidroxiapatita. Estudio in-vitro” realizado el año 2018 por Maritza
Gómez Bedoya. En este caso la nanohidroxiapatita fue añadida a geles
desensibilizantes comerciales en porcentajes 1%, 2% y 3%, obteniendo un
30,31±2,03% en el sellado de túbulos dentinarios con un porcentaje del 3%.
Fundamentación teórica
Sistemas coloidales.
Las formulaciones coloidales se definen como un sistema formado por al menos dos
fases, una fase continua y una fase dispersa. La fase continua es el medio en el que se
encuentra el coloide que constituye la fase dispersa (Hiemenz, 1997). En función de
8
esta definición los sistemas coloidales de dos fases se pueden clasificar de la siguiente
manera:
Tabla 1 Resumen de algunos nombres descriptivos usados para sistemas coloidales de
dos fases.
Fase continua Fase dispersa Nombre descriptivo
Gas Líquido Aerosol, niebla
Gas Sólido Smoke
Líquido Gas Espuma
Líquido Líquido Emulsión
Líquido Sólido Sol, gel, suspensión, solución coloidal
Sólido Gas Esponja
Sólido Líquido Gel
Sólido Sólido Aleación
Modificado: (Hiemenz, 1997)
Dentífrico.
La palabra dentífrico posiblemente entró en uso en 1558, se deriva del latín denti
(diente y fricare (frotar). Antiguamente los componentes más comunes de este producto
eran partes de animales disecados, hierbas, miel y minerales; durante algunos años se
utilizaron materiales muy perjudiciales para la salud bucal debido a su excesiva
capacidad abrasiva como el ácido sulfúrico, ácido acético o minerales de plomo.
Después de un tiempo cuando se demostró que las caries se producen por la
fermentación bacteriana de los azucares de los alimentos sobre la superficie del diente,
los científicos comenzaron a formular pastas dentales con el objetivo de neutralizar la
acidez de la placa dental y luchar contra los gérmenes (Contreras, De la Cruz, Castillo,
& Arteaga, 2014).
Actualmente el dentífrico o pasta dental es uno de los elementos principales del
cuidado y aseo personal, de manera general esto previene el aparecimiento de placa
bacteriana formada por la saliva y restos alimenticios (Vásquez, 2013), a través del
cepillado sin dañar el esmalte o el tejido de las encías (Shanebrook, 2004).
Algunas características importantes que debe tener un dentífrico son (Contreras, De
la Cruz, Castillo, & Arteaga, 2014):
Eliminar residuos alimenticios, placa bacteriana y manchas.
Dejar en la boca una sensación de limpieza y frescura.
Debe tener un costo accesible.
Ser estable en condiciones de almacenamiento y uso.
No producir irritación en las encías.
Poseer un buen grado de abrasividad para eliminar la placa bacteriana sin dañar
el esmalte.
9
Composición y producción de los dentífricos.
La composición exacta de una pasta dental varía en función de la marca o de algún
objetivo especial como el blanqueamiento, la fluorización, diminución de la
sensibilidad, prevención del sarro, entre otras (Shanebrook, 2004). A continuación se
presenta una tabla con los principales componentes de un dentífrico:
Tabla 2 Tipo de ingredientes de un dentífrico, porcentaje y función.
Tipo de
ingrediente
Porcentaje
(%)
Función
Base líquida Humectante:
20-70
Agua: 5-30
Los polioles como el sorbitol o glicerina actúan como
agentes humectantes previniendo el secado del
producto y preservándolo, además contribuyen a la
textura y el sabor. Adicionalmente el agua completa la
fase líquida en menor proporción que el poliol.
Abrasivos 10-40 El objetivo del abrasivo es generar una acción de
pulido y limpieza. En esta categoría se pueden
encontrar la sílica hidratada, bicarbonato de sodio,
metafosfato de sodio, etc. El agente abrasivo también
contribuye a la textura del producto.
Modificador
reológico
0,5-2 El dentífrico debe fluir fácilmente pero no
rápidamente del tubo, debe asentarse en el cepillo de
dientes sin hundirse y mantener los abrasivos en
suspensión, estas importantes características las
otorgan los modificadores reológicos. Entre los
principales se pude encontrar la carboximetilcelulosa
(CMC), goma xanthan y goma de celulosa.
Detergente 0,5-2,5 El detergente se adiciona para que el dentífrico genere
espuma durante el cepillado facilitando la limpieza y
la retención del producto en la boca. El lauril sulfato
de sodio es el que se usa comúnmente.
Ingrediente
Activo
--- El ingrediente activo depende del objetivo que se
proponga el producto al ser utilizado. El fluoruro de
sodio, el monofluorofosfato de sodio y la
hidroxiapatita son algunos ingredientes activos.
Algunos ingredientes activos tienen porcentajes
máximos de aplicación establecidos por normas.
Sabor 0,5-2 El saborizante es utilizado para aplacar sabores
desagradables de algunos ingredientes como los
detergentes y además contribuye a la frescura del
producto. Canela, menta, limoneno son algunos
saborizantes utilizados comúnmente.
10
Endulzante 0,2-0,5 Los endulzantes cumplen una función parecida a los
saborizantes. La sacarina sódica es la más común.
Agente de
color
0,1-0,5 El dióxido de titanio puede ser añadido como un
agente para dar el color blanco característico de los
dentífricos.
Preservante 0,2-0,5 El preservante cumple la función de conservar la pasta
dental en buen estado por un tiempo considerable.
Algunos ejemplos de estos compuestos son el
benzoato de sodio, etil parabeno, etc.
Modificado: (Silverson, 2019)
Una vez identificados los ingredientes más comunes de los dentífricos, la
preparación puede hacerse de la siguiente manera: se necesita preparar una base líquida
con todos los ingredientes líquidos (agua y polioles), después se añade el modificador
reológico, el ingrediente activo, el endulzante, el agente abrasivo, el saborizante, el
agente de color y finalmente el detergente. Se debe agitar después de la adición de cada
ingrediente y la agitación luego de agregar el detergente debe ser de menor intensidad
para evitar la formación excesiva de espuma (Silverson, 2019).
Componentes del dentífrico formulado.
Cada componente de la formulación final cumple con una función dentro del
sistema. La glicerina es un agente humectante, endulzante y persevante antimicrobiano,
gracias a esta última propiedad no fue necesaria la adición de un agente conservante
adicional en la formulación. Aunque el Hanbook de Excipientes Farmacéuticos indica
que la concentración ideal como humectante es menor o igual al 30%, se formuló el
dentífrico con un 40% de glicerina debido a que además de la humectación se busca
una propiedad conservante (Rowe, Sheskey, & Quinn, 2009).
La goma xanthan, por su parte es un modificador reológico o agente gelificante, es
decir, altera la viscosidad de la formulación. La goma xanthan es estable por largos
periodos de tiempo permitiendo mantener las características reológicas de la
formulación coloidal. Es soluble en medio acuoso y esa es una de las razones por las
que se formó una base de gel con la glicerina y el agua para la adición de los reactivos
sólidos (Rowe, Sheskey, & Quinn, 2009).
La sacarina sódica es un agente endulzante para diversos productos, entre ellos los
productos de higiene oral en los que se usa en un porcentaje del 0,02 al 0,5%. El único
objetivo de este componente es enmascarar el sabor desagradable que otros reactivos
puedan darle al dentífrico (Rowe, Sheskey, & Quinn, 2009).
El carbonato de calcio es un compuesto bastante estable y no tóxico que cumple la
función de agente abrasivo en el dentífrico formulado (Rowe, Sheskey, & Quinn,
2009). Se lo utiliza como abrasivo debido a que es insoluble en agua cumpliendo la
función de remoción de la placa formada por los residuos alimenticios en la superficie
11
de los dientes. Además contribuye a evitar el proceso de erosión de las piezas dentales
ya que eleva el pH de la saliva y neutraliza el ataque ácido (Machado, 2011).
El lauril sulfato de sodio es un surfactante aniónico que funciona bastante bien en
medio ácido o básico, es bastante estable a pH mayor a 2,5 y le confiere al dentífrico la
propiedad de limpieza, además de que con la fricción en el cepillado dental permite la
formación de espuma haciendo que el cepillado sea más fácil y placentero (Rowe,
Sheskey, & Quinn, 2009).
La esencia de menta se añadió en un bajo porcentaje debido a que le confiere al
dentífrico un olor y sabor fuertes. La función de este reactivo dentro de la formulación
es precisamente opacar cualquier sabor desagradable que provenga de otros
componentes y dejar una sensación de frescura después del cepillado (Vásquez, 2013).
Finalmente, el dióxido de titanio es un compuesto sólido y estable que en este caso
se utiliza como pigmento blanqueador, ya que el objetivo fue obtener un dentífrico
clásicamente blanco (Rowe, Sheskey, & Quinn, 2009).
La Hidroxiapatita.
Las apatitas son los principales compuestos que constituyen los tejidos duros de los
vertebrados, es decir los huesos y los dientes. La fórmula general con la que se
representa las apatitas es M10(ZO4)6X2. Donde M es generalmente un metal de valencia
positiva, ZO4 es un anión poliatómico derivado de algún oxoácido y X es un no metal
de valencia negativa. Si M es calcio, ZO4 es fosfato y X es hidroxilo, el compuesto
formado estaría dado por la fórmula Ca10(PO4)6(OH)2, conocido como hidroxiapatita
(HA). La hidroxiapatita es la apatita más común encontrada en la naturaleza (Okada &
Matsumoto, 2015). Como se puede ver en la fórmula, la hidroxiapatita es un mineral de
fosfato de calcio muy biocompatible con los tejidos vivos, es el cristal que confiere
dureza a los huesos y dientes. Debido a su biocompatibilidad y a que es uno de los
componentes mayoritarios que constituyen la matriz inorgánica de los órganos dentales
y del hueso, tiene variadas aplicaciones médicas y odontológicas (García & Reyes,
2006).
Propiedades estructurales.
La hidroxiapatita pura posee un sistema cristalino hexagonal con parámetros de red
a=b=9,432 A y c=6,88 A (Londoño, 2006). La celda unitaria está formada por calcio,
fosfatos e hidroxilos. El calcio se ubica tanto en los bordes como en la parte interna del
plano a, otorgándole carga positiva; por otro lado el plano c es rico en fosfatos y iones
hidroxilo, por lo que posee carga negativa (Okada & Matsumoto, 2015). En la figura 2
se puede observar un corte longitudinal de la hidroxiapatita en donde se aprecia la
posición de los átomos de calcio. El carácter iónico de la hidroxiapatita le confiere sus
propiedades de dureza, su punto de fusión es de 1500°C y su solubilidad en agua a
25°C es de 0,0003g/L (Londoño, 2006).
12
Figura 1 Estructura cristalina de la hidroxiapatita (Gálvez, 2016).
Figura 2 Corte longitudinal de la estructura cristalina de la hidroxiapatita (Gálvez, 2016).
Estequiométricamente tiene una relación molar de Ca/P de 10:6 (1,6667), sin
embargo, la hidroxiapatita que se sintetiza a nivel de laboratorio, en la mayoría de casos
no cumple exactamente esa relación, al igual que la hidroxiapatita que forma parte de
huesos y dientes, es por eso que se la llama hidroxiapatita no estequiométrica. En la
tabla 3 se puede observar el contenido de Ca y P en diferentes tejidos del cuerpo
humano. Además, este mineral presenta diferente morfología cristalina dependiendo del
tipo de tejido duro del que forma parte (Okada & Matsumoto, 2015).
Tabla 3 Composición de la hidroxiapatita de hueso, dentina y esmalte en %p/p.
Hueso Dentina Esmalte
Ca 34,8 35,1 36,5
P 15,2 16,9 17,7
Modificado: (Okada & Matsumoto, 2015)
Fuentes de la hidroxiapatita.
La hidroxiapatita puede ser de origen natural o sintético. Naturalmente, se la puede
encontrar formando parte de rocas metamórficas, proviene del carbonato de calcio
presente en los corales, huesos humanos y animales, además de las minas naturales de
este mineral. Sintéticamente la hidroxiapatita se sintetiza de forma cerámica o no
13
cerámica. La forma cerámica es la estructura artificial propiamente dicha que se obtiene
a partir de fosfatos de calcio, mientras que la no cerámica es que se encuentra en el
hueso como matriz ósea, esta se la puede obtener a partir de un proceso químico
realizando una precipitación de fosfatos y calcio (Bahamonde, 2017).
Métodos de síntesis de la hidroxiapatita.
Síntesis húmeda.
Estos métodos de síntesis presentan poca probabilidad de contaminación de la
hidroxiapatita durante el proceso, sin embargo la cristalinidad y la relación molar Ca/P
se ve afectada y en comparación a los métodos en estado sólido son menores (Okada &
Matsumoto, 2015). Los principales métodos de síntesis en estado húmedo son:
Síntesis por precipitación: este es un método relativamente sencillo para la
síntesis de hidroxipatita. Básicamente se mezcla dos soluciones acuosas, una
que contenga calcio y otra que contenga fosfatos ajustando el pH del sistema a
más de 9. Generalmente este proceso se lleva a cabo con agitación, a una
temperatura mayor a los 60°C y requiere un proceso de calcinación después de
realizada la precipitación (Alvarez & Arroyo, 2010). El precipitado formado se
debe a que el producto principal de la reacción es hidroxiapatita obteniéndose
una solución saturada por su baja solubilidad en medio acuoso. La morfología y
el tamaño de las partículas de hidroxiapatita dependen de las condiciones
utilizadas como la concentración de los reactivos, las condiciones de mezcla de
los mismos, la temperatura y el pH. Generalmente en este proceso se obtienen
partículas de tamaños entre 50 y 500nm. Las siguientes ecuaciones químicas
son algunos ejemplos de este tipo de síntesis (Okada & Matsumoto, 2015):
10𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 + 6𝐻3𝑃𝑂4 → 𝐶𝑎10(𝑃𝑂4)6(𝑂𝐻)2 + 18𝐻2𝑂
10𝐶𝑎(𝑁𝑂3)2 + 6(𝑁𝐻4)2𝐻𝑃𝑂4 + 8𝑁𝐻4𝑂𝐻 → 𝐶𝑎10(𝑃𝑂4)6(𝑂𝐻)2 + 20𝑁𝐻4𝑁𝑂3 + 6𝐻2𝑂
Ecuación 1 Ecuaciones químicas de obtención de hidroxiapatita por precipitación.
Síntesis hidrotérmica: este método involucra la hidrólisis de fosfatos de calcio o
de sales de calcio. Se realiza en medio acuoso bajo condiciones de altas
temperaturas y presiones. La síntesis con microondas es un buen ejemplo de
síntesis hidrotérmica (Okada & Matsumoto, 2015). La hidroxiapatita obtenida
tiene alto grado de cristalinidad y es de tamaño micrométrico pero presenta un
alto índice de polidispersión (Alvarez & Arroyo, 2010).
Síntesis sol-gel: es comúnmente utilizado para la formación de partículas de
tamaño nanométrico y micrométrico pero es complicado controlar el tamaño de
las mismas. Aunque el método es costoso por los materiales y reactivos que
involucra, se tiene finalmente un producto bastante puro. Este método requiere
tratamientos térmicos a elevadas temperaturas, en donde el nitrato de calcio y el
óxido fosfórico reaccionan para obtener hidroxiapatita (Villora, Callejas, &
Barba, 2002).
14
Síntesis seca.
- Síntesis en estado sólido: la síntesis en esta sólido requiere altas energías de
activación, por lo que son procesos que se llevan a cabo a altas temperaturas
(mayores a 700°C) y requieren un largo tiempo de reacción (Villora, Callejas, &
Barba, 2002). Aunque se obtiene partículas con alto grado de cristalinidad, es
imposible controlar el tamaño de las mismas. Generalmente los reactivos usados
son óxido de calcio y fosfato ácido de calcio (Okada & Matsumoto, 2015).
- Síntesis mecánico-química: los reactivos son los mismos que en el proceso
anteriormente mencionado (lo importante es que contengan en su estructura
fósforo y calcio), estos reactivos son pulverizados en un molino de bolas que al
mismo tiempo provee energía mecánica para que se forme la hidroxiapatita, es
decir, se obtiene el producto a través la triboquímica. Dependiendo del tiempo
de molienda se obtiene un tamaño u otro de partícula del mineral, pero
generalmente los tamaños varían entre los 200 y 500nm (Villora, Callejas, &
Barba, 2002).
Figura 3 Costo versus pureza del producto para los diferentes métodos de síntesis
Figura 4 Costo versus tamaño de partícula para los diferentes métodos de síntesis
Síntesis a partir de una fuente natural.
Uno de los principales componentes de la hidroxiapatita es el calcio, al ser un
elemento muy común en la naturaleza, la hidroxiapatita se puede sintetizar a partir de
diversas fuentes naturales ricas en calcio:
Vía húmeda
Hidrotérmica
Vía seca
Mecanoquímica
Sol-gel
Pureza del producto
Co
sto
Vía húmeda
Hidrotérmica
Vía seca
Mecanoquímica
Sol-gel
Tamaño de partícula
Co
sto
15
A partir de hueso de animales: se puede utilizar huesos de pescado o de ovino
(tibia, fémur, húmero), los cuales deben ser sometidos a un proceso previo de
limpieza. La hidroxiapatita que se sintetiza a partir de este método se utiliza
generalmente con objetivos biomédicos para implantes debido a su alta
biocompatibilidad y resistencia (Jiménez, 2015).
A partir de coral: el coral está formado por carbonato de calcio, al cual después
de ser limpiado y secado completamente, se le puede someter a cualquiera de
los métodos de síntesis antes mencionados para obtener una hidroxiapatita
bastante pura (Jiménez, 2015).
A partir de cáscaras de huevo: la cáscara constituye aproximadamente el 11%
del peso total del huevo y al igual que el coral, está constituida químicamente
por carbonato de calcio en mayor proporción. Si se habla de porcentajes, se
puede decir que la cáscara de huevo está formada por un 94% de carbonato de
calcio, 1% de carbonato de magnesio, 1% de fosfato de calcio y el restante 4%
son trazas de otros minerales y materia orgánica, sin embargo esto varía
ligeramente dependiendo de cada caso (Torres, 2010). El alto porcentaje de
calcio que contiene la cáscara de huevo la convierte en materia prima adecuada
para la síntesis de hidroxiapatita utilizando cualquier método de síntesis.
Las cáscaras de huevo de gallina son consideradas un residuo sólido. Según el
MAGAP (Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca) y
CONAVE (Corporación Nacional de Avicultores), en Ecuador se producen
2500 millones de huevos comerciales anualmente y se estima que el 90% de las
cáscaras de huevo generadas se depositan en los rellenos sanitarios sin ningún
tipo de tratamiento (CONAVE, 2014).
Estructura dentaria.
El diente es un órgano duro formado por cuatro tejidos principales: esmalte, dentina,
cemento y pulpa. Los tres primeros tejidos son tejidos con diferentes grados de
mineralización, es decir, son tejidos duros. Su principal función es la masticación por lo
que forman parte del aparato digestivo. Para su estudio, el diente está dividido en
corona, cuello y raíz. La corona es la parte visible, la raíz se encuentra dentro de los
alveolos que son cavidades de los huesos maxilares y el cuello es la unión de la corona
y la raíz, como se puede observar en la figura 5 (Gallego, 2008).
La dentina.
La dentina es el tejido más voluminoso dentro del diente y está constituido por la
matriz mineralizada y los túbulos dentinarios que la atraviesan en todo su espesor. La
matriz inorgánica de la dentina se encuentra compuesta en un 70% por cristales de
hidroxiapatita más pequeños y delgados que los del esmalte, además se puede encontrar
fosfatos amorfos, carbonatos, sulfatos y magnesio. También contiene una matriz
orgánica (18%) formada por fibras de colágeno y fosfolípidos que contiene un
16
reservorio de calcio para la producción de hidroxiapatita, el restante 12% es agua
(Garrofé, Martucci, & Picca, 2014).
Figura 5 Estructura del diente (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014).
Los túbulos dentinarios tienen una longitud promedio de 1,5 a 2,0mm. Son más
anchos en la unión con la pulpa que con el esmalte. Es una zona del diente muy
mineralizada, los cristales de hidroxiapatita son ricos en carbonatos, magnesio y fosfato
de calcio amorfo. Los túbulos dentinarios convierten a la dentina en un tejido muy
permeable permitiendo que diversas sustancias y microorganismos ingresen con
facilidad. Esta propiedad es la responsable del estímulo hidrodinámico que produce el
dolor dental (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014).
Figura 6 Corte longitudinal de los túbulos dentinarios . Imagen obtenida con microscopio electrónico de
barrido (SEM) (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014)
17
Figura 7 Corte longitudinal de los túbulos dentinarios . Imagen obtenida con microscopio electrónico de
barrido (SEM) (Garrofé, Martucci, & Picca, 2014)
Hipersensibilidad dental.
La hipersensibilidad dental se define como el dolor que se presenta por una dentina
que se encuentra expuesta y es provocado por estímulos químicos, táctiles, térmicos u
osmóticos (Gómez, 2009).
El esmalte es la capa protectora del diente, es la capa externa debajo de la cual se
encuentra la dentina. La dentina contiene túbulos o canales microscópicos llamados
túbulos dentinarios; cuando la dentina pierde su capa protectora por diversos factores
estos túbulos permiten que el calor, el frío, los alimentos ácidos o dulces estimulen los
nervios dentro del diente y esto provoque incomodidad y dolor momentáneo, así es
como surge la sensibilidad dentaria (American Dental Association, 2003).
Antiguamente no se creía que la dentina tuviera fibras nerviosas, pero en Estocolmo
durante los años sesentas el profesor Matthews dedicado a la investigación de la dentina
introdujo la hipótesis de que los nervios internos del diente son estimulados por el flujo
de fluidos externos a través de los túbulos dentinarios. Para probar su hipótesis
desarrolló instrumentación y realizó experimentos con animales, finalmente probó que
la sensibilidad de los nervios internos del diente se deben a agentes externos que
ingresan a través de los túbulos dentinarios abiertos y expuestos (Medina, 2009).
Causas de la hipersensibilidad dentaria.
Existen varias causas que contribuyen a la desoclusión de los túbulos dentinarios
exponiendo la dentina a los estímulos externos, entre las principales se puede nombrar
(Pulido, 2016):
Cepillado de dientes con excesiva fuerza y con una técnica incorrecta.
Consumo de alimentos y bebidas ácidas, ya que los cristales de hidroxipatita de
la dentina son más pequeños que los del esmalte y por lo tanto más susceptibles
al ataque de ácidos (Abou, y otros, 2016).
Recesión gingival.
Dentífricos con excesiva capacidad abrasiva.
18
Incidencia de la hipersensibilidad dental.
Se han realizado varios estudios con el objetivo de conocer la verdadera incidencia
de la hipersensibilidad dental. Una encuesta realizada en el año 2002 a nivel mundial
señaló que existen niveles de hipersensibilidad que se encuentran en un rango entre el
37 y 52%, en otro se menciona que la incidencia varía entre el 3-57%. Govind, A.
(2015) menciona que la incidencia varía entre el 4 y el 74%, y se presenta mayor
incidencia en las mujeres en edades entre los 20 y 50 años con mayor presencia entre
los 30 y 40 años (Govind, 2015). Es importante recalcar que el problema de
sensibilidad se encuentra en crecimiento en la población de niños y adolescentes en
países desarrollados y en vías de desarrollo, siendo una de las causas principales el
consumo de bebidas que contienen ácido carbónico como la cerveza o ácido fosfórico
como las bebidas gaseosas (Pepla, Kostantinos, Palaia, Tenore, & Migliau, 2014).
Proceso de desmineralización y mineralización del diente.
La desmineralización consiste básicamente en el proceso de remover iones minerales
de los cristales de hidroxiapatita del diente y por el contrario, la restauración de estos
minerales se llama mineralización o remineralización (Abou, y otros, 2016).
Desmineralización.
Debido a que los dientes se encuentran expuestos a comida, bebidas y la carga
microbiana bucal, tienen una alta resistencia gracias al esmalte que los cubre. Sin
embargo la naturaleza química de la hidroxiapatita que compone los dientes la hacen
susceptible al ataque de ácidos (comidas y bebidas ácidas) generando un proceso de
erosión en las piezas dentales especialmente en el esmalte que posteriormente deja
expuesta la dentina y los túbulos detinarios. La erosión se ve favorecida por el
contenido de agua de los dientes que facilita la difusión del ácido dentro del diente y la
salida del contenido mineral. El tiempo de interacción entre la pieza dental y el ácido
para que empiece el proceso de erosión es alrededor de 30 segundos en promedio, sin
embargo este tiempo también depende del radio de secreción de saliva y su capacidad
buffer que varía de persona en persona (Abou, y otros, 2016).
La bacteria Streptococcus mutans también es causante de un proceso de erosión en
los dientes, ya que es responsable de la fermentación de carbohidratos como la glucosa,
fructosa y sacarosa produciendo acidez en la superficie de las piezas dentales y por lo
tanto desmineralización y posteriormente formación de caries (Abou, y otros, 2016).
Remineralización
Existen muchas formas para restaurar la carga de minerales de la dentina y disminuir
la reacción a estímulos externos que provocan dolor, entre las más importantes se
encuentran las siguientes:
19
La saliva es un neutralizante natural que inhibe hasta cierto punto el ataque de
ácidos al diente y por lo tanto la erosión (Abou, y otros, 2016).
La terapia con fluoruro consiste en la reacción que se da entre la hidroxiapatita
del diente y los iones fluoruro que se incorporan durante el tratamiento
formando fluoropatita que tiene menor solubilidad que la hidroxiapatita. La
fluoropatita se forma cuando los dos hidroxilos de la hidroxiapatita son
reemplazados por fluoruros (Ca10(PO4)6F2). A pesar de que el fluoruro tienen un
importante efecto en la remineralización, no es recomendable usarlo
excesivamente ya que genera una mineralización no uniforme (Abou, y otros,
2016).
La hidroxiapatita en tamaños nanométricos, ya que se considera una de las
especies más biocompatible permitiendo la oclusión de los túbulos dentinarios y
la restauración de la dentina (Philip, 2019).
La nanotecnología y la odontología.
La nanotecnología se define como el diseño, caracterización, producción y
aplicación de estructuras, aparatos y sistemas controlando la forma y el tamaño de estos
a escala nanométrica (Gupta, y otros, 2013). La nanotecnología en la odontología es un
campo muy prometedor, pudiéndose crear nanomateriales que tendrían aplicaciones
importantes para la odontología. Las dos principales aplicaciones en los que la
nanotecnología ha incursionado hasta el momento, son:
Anestesia local: con la creación de una especie de nanorobots dentales que se
inyectan en la encía del paciente hasta llegar a la pulpa del diente y apagar toda
sensibilidad dentro del diente mientras dura el tratamiento al que esta siendo
sometido para no tener que aplicar más anestesia. Una vez culminado el
tratamiento podrían ser extraídos del diente (Gupta, y otros, 2013).
Hipersensibilidad dental: la hipersensibilidad dental se presenta cuando los
túbulos dentinarios son mucho más grandes de lo normal por haber sido
expuestos a diferentes agentes mencionados anteriormente (Gupta, y otros,
2013). Al aplicar nanopartículas de hidroxiapatita se busca cerrar los túbulos
dentinarios lo cual permite ofrece una cura permanente para esta condición de
dolor e incomodidad (Freitas, 2011).
Fundamentación legal
Según el Servicio de Acreditación Ecuatoriano SAE, en un documento publicado en
2016 denominado “Evaluación de la conformidad - Requisitos para organismos que
certifican productos, procesos y servicios” los documentos normativos para el análisis
de los dentífricos, son:
NTE INEN 1602:87 Agentes tensoactivos. Pasta dental. Requisitos.
20
RTE INEN 093:2013, Productos cosméticos Modificatorio 1-2013—11-15 y
Modificatorio 2-2014-01-30.
Hipótesis
Hipótesis alternativa (Hi).
El sistema coloidal formulado con nanohidroxiapatita tiene actividad
desensibilizante en función del tamaño de partícula de la nanohidroxiapatita utilizada.
Hipótesis nula (H0).
El sistema coloidal formulado con nanohidroxiapatita no tiene actividad
desensibilizante en función del tamaño de partícula de la nanohidroxiapatita utilizada.
Sistema de variables
Tabla 4 Sistema de variables
Variable Tipo de
variable Razón por la que se considera una variable
Temperatura de
sinterización Independiente
El proceso de sinterización es muy importante dentro
de la síntesis de las nanopartículas de hidroxiapatita y
según la bibliografía es el punto en el que las
nanopartículas suelen aglomerarse, por lo que se
manejará diferentes temperaturas con el objetivo de
encontrar la temperatura a la que el tamaño sea menor,
es decir, haya menor aglomeración.
Velocidad de
adición del
fosfato
diamónico
0,5M.
Independiente
El flujo de adición del fosfato diamónico (reactivo
precipitante) puede tener influencia directa sobre el
tamaño de partícula, pues la velocidad con la que es
añadido influye sobre la formación de los núcleos de
precipitación.
Tamaño de
partícula
Dependiente /
Independiente
El tamaño de las partículas de hidroxiapatita es la
respuesta a las condiciones de síntesis con las que se
busca obtener el menor tamaño y aglomeración posible.
También es una variable independiente pues diferentes
tamaños de partícula se adicionan a diferentes
dentífricos para evaluar su eficacia en la oclusión de los
túbulos dentinarios.
Eficacia en la
oclusión de los
túbulos
dentinarios
Dependiente
El porcentaje de oclusión de los túbulos dentinarios es
la respuesta al tamaño de partícula de hidroxiapatita
utilizada en diferentes dentífricos.
Elaborado por: Albán, M.
21
Capítulo III
Marco metodológico
Diseño de la investigación
Paradigma de la investigación.
Esta investigación busca estudiar y explicar un fenómeno con el objetivo de
controlarlo mediante la recopilación de datos e información que permitan comprobar
una hipótesis. La recopilación de información se hará a través de mediciones numéricas
y estrategias estadísticas. Estas características fundamentales permiten clasificar el
estudio dentro del paradigma cuantitativo según Ramos, C (2015).
Nivel de alcance de la investigación.
El alcance en el que se enmarca este estudio es de nivel exploratorio, pues busca
examinar un tema de interés desde un enfoque distinto a lo realizado hasta el momento
en Ecuador, además de preparar el terreno para nuevos estudios y avances tecnológicos.
También se considera una investigación con un nivel de alcance explicativo, ya que
más allá de describir fenómenos, está dirigido a responder las causas de los mismos, las
condiciones en las que se manifiestan y como se relacionan las variables que influyen
sobre ellos (Hernández, Fernández, & Baptista, 2010).
Tipo de investigación.
Este trabajo de investigación es de tipo experimental pues se desarrolla en un
laboratorio de investigación y el investigador está en la capacidad de manipular las
variables de estudio de forma controlada y de acuerdo a los objetivos planteados
(Hernández, Fernández, & Baptista, 2010). Además, es aplicada debido a que busca
resolver un problema, la sensibilidad dentaria, una afección muy común en la
actualidad, creando un producto para dar una solución efectiva a corto plazo.
Población y muestra
Debido a que el objetivo final de la investigación es entregar un desarrollo
tecnológico innovador, no es posible determinar una población y muestra
representativas en este caso.
Métodos y materiales
22
Equipos, materiales y reactivos.
Los equipos, materiales y reactivos utilizados en el desarrollo de la investigación se
detallan en el anexo D.
Síntesis de nanohidroxiapatita.
Para la síntesis de nanohidroxiapatita se empleó la metodología desarrollada por
Bardhan R., Mahata S. & Mondal B. (2011) con algunas modificaciones fundamentadas
en las variables propuestas y las pruebas preliminares realizadas.
Primero se realizó la selección y limpieza de las cáscaras de huevo, para lo cual se
separó una cantidad considerable de este producto de desecho, se retiró cuidadosamente
la membrana blanca que las cáscaras de huevo tienen en su interior, se lavó tres veces
con agua fría y se dejó hervir por 30 minutos. Una vez terminado el proceso de
ebullición, se lavó nuevamente con agua destilada tipo 1 y se dejó secar en la estufa a
90°C por 2 horas. Se dejó enfriar y se procedió a moler las cáscaras de huevo con un
mortero, el producto molido se pasó por un colador con tamaño de poro de 1mm.
Se caracterizó las cáscaras de huevo limpias y molidas, el parámetro de interés para
la posterior síntesis de hidroxiapatita es el porcentaje de carbonato de calcio que
contienen. Este parámetro se determinó mediante titulación complexométrica con
EDTA. Se pesó 10,0151g de cáscara de huevo que se disolvió con ácido nítrico
concentrado y se aforó a 250ml con agua destilada tipo 1. Se filtró esta solución y se
tomó 1ml que se aforó a 100ml. De esta última solución se tomó 25ml y se añadió 5ml
de solución tampón pH 10. Se verificó que el pH esté correctamente regulado y se tituló
con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) previamente estandarizado de
concentración 0,00951M.
Con las cáscaras de huevo limpias y molidas se empezó la síntesis de hidroxiapatita.
Se pesaron 5g de cáscara de huevo que se disolvieron cuidadosamente con 40ml de
ácido nítrico concentrado. El líquido resultante se aforó a 100ml con agua destilada tipo
1. Se dejó sedimentar el material que no se disolvió en medio ácido y se filtró. A la
solución obtenida se le agregó hidróxido de amonio para elevar el pH entre 9 y 9,5. Una
vez regulado el pH, se añadió 0,0728g de bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB)
y se sometió a agitación y calentamiento a 1000rpm y 60°C, respectivamente. Bajo
estas condiciones se añadió 52,6ml de fosfato diamónico 0,5M con la ayuda de la
bomba peristáltica a una velocidad de goteo de 7rpm. Finalizada la adición se obtuvo
un precipitado que después de ser enfriado, se filtró al vacío y se dejó secar en la estufa
a 80°C. Se transfirió a un crisol y se llevó a sinterización con las siguientes rampas de
temperatura: 200°C por una hora, 500°C por una hora y 30 minutos y 900°C por dos
horas. Finalizado el proceso de sinterización y enfriamiento, el producto fue sometido a
molienda en el molino vibratorio bajo las siguientes condiciones: 10 minutos a una
potencia de 14, 10 minutos a una potencia de 16 y 25 minutos a una potencia de 18. El
producto resultante de este proceso fue etiquetado como A1B1.
23
Para el producto A2B1, se manejó las mismas condiciones de síntesis pero se varió
las rampas de temperatura en el proceso de sinterización, las rampas establecidas fueron
las siguientes: 200°C por una hora, 450°C por una hora y 30 minutos, 600°C por dos
horas y 900°C por dos horas. En el caso del producto A1B2, se manejaron las mismas
rampas de temperatura pero se varió la velocidad de adición del fosfato diamónico
0,5M, aumentando dicho parámetro de 7rpm a 15rpm. Finalmente el producto A2B2
resultó de la adición de fosfato diamónico a 15 rpm y la aplicación de las rampas de
temperatura utilizadas para A2B1.
El proceso para la obtención de hidroxiapatita de tamaños mayores a los 2000nm
varió en algunos aspectos, la agitación y la concentración del fosfato diamónico se
mantuvieron constantes pero la síntesis se realizó a temperatura ambiente, con una
velocidad de goteo de 40rpm, no se realizó secado del precipitado antes de la
sinterización y la temperatura de sinterización fue de 900°C sin rampas de temperatura.
El producto de esta síntesis se etiquetó como HAP.
Caracterización de la hidroxiapatita sintetizada.
Determinación del tamaño de partícula.
Para determinar el tamaño de partícula se realizó una suspensión del producto en una
solución de tiosulfato de sodio 0,03M. Se agitó la suspensión en vórtex durante 2
minutos a velocidad máxima. Se midió el tamaño de partícula en el equipo de
dispersión de luz dinámica (DLS, Horiba SZ-100).
Espectroscopia infrarroja con transformadas de Fourier.
La espectroscopia FT-IR se realizó por medio de ATR, tomando en cuenta que para
realizar un análisis por espectroscopia infrarroja la muestra debe estar molida y tener un
pH entre 6 y 8.
Espectroscopia de Rayos X.
La espectroscopia de rayos X se basa en la interacción de los rayos X con las caras
cristalinas de la hidroxiapatita para obtener un patrón de difracción con distintas
intensidades (Torres, 2010). Cada sustancia tiene su patrón característico de difracción.
Se pesaron alrededor de 1,5g de muestra con lo que se formó una pastilla compacta y se
analizó por espectrometría de rayos X para polvos.
Determinación del porcentaje de calcio total.
Se pesó alrededor de 0,5g de muestra que se disolvió en ácido nítrico y se analizó
mediante absorción atómica para la determinación de la cantidad de calcio en la
muestra.
24
Determinación del porcentaje de fósforo total.
La determinación de fósforo en los productos sintetizados se realizó mediante la
formación de un heteropoliácido con el reactivo vanado-molibdato que posee una
coloración amarilla, es soluble en agua y absorbe en el campo visible a una longitud de
onda de 420nm.
Se preparó una curva de calibración con estándares de 3, 5, 10, 15 y 20 ppm de
fósforo a partir de una solución madre de 50ppm de fósforo. Para el análisis de las
muestras, se pesó 1,5mg de producto, se añadió el reactivo vanado-molibdato y se aforó
a 25ml. El tiempo de reacción para la formación del complejo coloreado fue de 10
minutos.
Formulación del sistema coloidal (dentífrico).
Después de haber realizado varias pruebas con diferentes porcentajes de los
componentes que se utilizaron para la formulación del dentífrico, se planteó la siguiente
composición:
Tabla 5 Composición del sistema coloidal formulado.
Componente Porcentaje (%)
Glicerina 30-40
Goma Xanthan 0,3-1,0
Sacarina sódica 0,5-1,0
Carbonato de calcio 25-35
Agua 20-30
Lauril sulfato de sodio 0,5-1,5
Esencia de menta 0,05-0,5
Dióxido de titanio 0,3-1,0
Elaborado por: Albán, M.
La hidroxiapatita como principio activo se añadió en un porcentaje de 0,45% a la
formulación, en base al contenido de hidroxiapatita de la pasta comercial utilizada
como referencia.
Caracterización del sistema coloidal formulado.
Determinación de la capacidad de abrasión.
La abrasión se define como el desgaste de la estructura dentaria por frotado, raspado
o pulido con sustancias pulverulentas que al entrar en contacto con el diente generan la
perdida de tejido dental y/o placa producida por residuos alimenticios. En el producto
formulado se utilizó carbonato de calcio como agente abrasivo, pero la abrasión no solo
25
depende del dentífrico sino también de la técnica, la frecuencia y la fuerza del cepillado
(González & Reyes, 2017).
La capacidad de abrasión del dentífrico se determinó con la metodología propuesta
por González, G. & Reyes, R. (2017). Se preparó 4 discos utilizando la resina Filtek
P60 3M ESPE a los cuales se sometió a fotocurado con una lámpara de curado UV
(figura 25). Se analizó la rugosidad de los discos en el microscopio de fuerza atómica
(AFM) antes y después de aplicar el dentífrico. A cada disco se le aplicó un dentífrico
diferente, incluyendo el producto comercial con un cepillo eléctrico por un tiempo de 2
minutos. Se hizo tres lecturas de rugosidad en cada uno en el microscopio de fuerza
atómica (AFM, Park System NX 10).
Análisis del pH.
El pH de los sistemas coloidales se analizó en base a la Norma Técnica Ecuatoriana
INEN 1596 para la pasta dental. Se preparó una solución con una parte por masa de
dentífrico y cuatro partes por masa de agua, después de agitar levemente se midió el pH
utilizando el pontenciómetro WTW inoLab. Se realizaron tres mediciones por
dentífrico.
Análisis reológico del sistema coloidal.
Análisis de la viscosidad del sistema coloidal a través del viscosímetro de
Brookfield.
La viscosidad del sistema coloidal se realizó con el viscosímetro de Brookfield a
23°C aproximadamente, con el spin número 7 y a 60 rpm.
Análisis de viscosimetría y oscilometría.
El análisis reológico del dentífrico se realizó en el reómetro Bohlin. Se analizó
viscosimetría y oscilometría utilizando la técnica plato/plato (PP 20) a 23°C de
temperatura y con un gap de 2000.
Análisis del efecto del sistema coloidal sobre los túbulos dentinarios de la
dentina.
Para determinar la eficacia de los dentífricos formulados, se analizó la capacidad de
oclusión de los túbulos dentinarios de la dentina. Se dispuso de 16 piezas dentales con
un corte transversal en la dentina divididas en 4 grupos de 4 (figura 28) a las que se les
aplicó ácido fosfórico al 35% por un lapso de 15 segundos, se lavó con agua y se dejó
secar. Terminado este proceso se analizó cada pieza en el microscopio de fuerza
atómica (AFM, Park System NX 10) para medir el tamaño de los túbulos dentinarios
antes de la aplicación del dentífrico. Una vez obtenidos estos valores, se llevó a cabo un
proceso de aplicación de los sistemas coloidales por un periodo de 7 días con una
frecuencia de 3 veces al día. La aplicación se realizó con un cepillo eléctrico por un
26
tiempo de 2 minutos. Nuevamente se analizó las piezas dentales en el microscopio de
fuerza atómica (AFM) y se midió el tamaño de los túbulos dentinarios.
Diseño experimental
La investigación realizada es de tipo explicativo, por lo que requiere un diseño
experimental. En este caso se ha planteado un diseño experimental para la síntesis de
nanohidroxiapatita y otro para el análisis de la efectividad de los dentífricos en la
oclusión de los túbulos dentinarios.
El diseño experimental planteado para la síntesis de nanohidroxiapatita es de tipo
factorial 22, ya que posee dos factores con dos niveles cada uno dando como resultado
cuatro tratamientos posibles de síntesis (Gutiérrez & De la Vara, 2008). El primer
factor es la temperatura de sinterización (A) expresada en grados centígrados (°C) y el
segundo factor es la velocidad de goteo del fosfato diamónico 0,5M (B) expresada en
revoluciones por minuto (rpm). Los niveles se detallan en la tabla 6.
Tabla 6 Factores y niveles del diseño experimental para la síntesis de hidroxiapatita.
Factores Niveles
Temperatura de sinterización (A)
1
200°C por 1 hora
500°C por 1 hora y 30 minutos
900°C por 2 horas
2
200°C por 1 hora
450°C por 1 hora y 30 minutos
600°C por 2 horas
900°C por 2 horas
Velocidad de goteo del fosfato diamónico
0,5M (B)
1 7 rpm
2 15 rpm
Elaborado por: Albán, M.
En la siguiente tabla se puede observar los tratamientos dados por la interacción de
los factores con sus niveles y los códigos utilizados para identificar los productos de
esas interacciones:
Tabla 7 Tratamientos, factores y código de los productos.
Tratamientos Factores
Códigos productos A B AB
1 - - + A1B1
2 - + - A1B2
3 + - - A2B1
4 + + + A2B2
Elaborado por: Albán, M.
Para el análisis de la eficacia de la pasta dental en la oclusión de los túbulos
dentinarios se aplicó un diseño de comparación de tratamientos con un control a través
27
del método de Dunnet (Gutiérrez & De la Vara, 2008). El control en este caso es la
pasta dental comercial con contenido de nanohidroxiapatita. Los tratamientos se
especifican a continuación:
Tabla 8 Tratamientos y códigos.
Tratamiento Código
Dentrífico comercial C
Dentífrico con tamaño de partícula de hidroxiapatita de 350,45nm 1
Dentífrico con tamaño de partícula de hidroxiapatita de 417,05nm 2
Dentífrico con tamaño de partícula de hidroxiapatita de 2025,15nm 3
Elaborado por: Albán, M.
Matriz de operacionalización de las variables
La matriz de operacionalización de variables permite ubicar las variables dentro de
un plano concreto y operativo en la investigación, determinar el método para medirlas y
así desarrollar el tratamiento estadístico (Hernández, Fernández, & Baptista, 2010), en
este marco y al haber planteado dos diseños experimentales, surgen dos matrices que se
detallan en las tablas 9 y 10, la primera corresponde al proceso de síntesis de
nanohidroxiapatita y la segunda al análisis de la eficacia de los dentífricos formulados.
Tabla 9 Matriz de operacionalización de las variables para la síntesis de hidroxiapatita.
Variable Dimensiones Indicadores
Temperatura de
sinterización de la
nanohidroxiapatita.
Rampas de temperatura
programadas en la mufla
durante el proceso de
sinterización.
Grados centígrados (°C)
en un periodo de tiempo.
Velocidad de adición
del fosfato diamónico
(0,5M)
Rapidez de goteo del fosfato
diamónico 0,5M durante el
proceso de precipitación.
Revoluciones por minuto
(rpm) de la bomba
peristáltica.
Tamaño de partícula Partículas de hidroxiapatita de
tamaños nanométricos.
Diámetro de las partículas
de nanohidroxiapatita
expresado en nanómetros.
Elaborado por: Albán, M.
Tabla 10 Matriz de operacionalización de las variables para el análisis de la eficacia de
los dentífricos formulados.
Variable Dimensiones Indicadores
Tamaño de partícula Partículas de hidroxiapatita de
tamaño nanométrico.
Diámetro de las
partículas de
nanohidroxiapatita
expresado en
28
nanómetros.
Oclusión de túbulos
dentinarios
Capacidad de oclusión de los
túbulos dentinarios de la dentina
con diferentes tamaños de
partícula de nanohidroxiapatita.
Porcentaje (%) de
oclusión de los túbulos
dentinarios.
Elaborado por: Albán, M.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
En el anexo C se engloban los instrumentos para la recolección de datos. El anexo
C.1 corresponde al tamaño de partícula de la hidroxiapatita sintetizada y el anexo C.2
es el instrumento para la recolección de datos de las dimensiones de los túbulos
dentinarios analizados en las piezas dentales antes y después de la aplicación de los
dentífricos.
Técnicas de procesamiento y análisis de datos
Se analizó el efecto de los factores temperatura de sinterización (A) y velocidad de
goteo del fosfato diamónico 0,5M (B) y su interacción sobre la variable dependiente
dada por el tamaño de partícula, por lo que se aplicó un diseño factorial 22, como se
indica en la tabla 7. Con los resultados de la primera réplica del diseño se calculó la
magnitud y el signo de los efectos de A, B y AB mediante algoritmo de yates. Las
operaciones para llevar a cabo este algoritmo se detallan en la siguiente tabla:
Tabla 11 Operaciones correspondientes al algoritmo de yates
Tratamiento Factores Valor
primera
réplica
(1) (2) Valor del efecto Identificación
A B
A1B1 - - y1 y1+y2 y1+y2+y3+y4 (y1+y2+y3+y4)/4 Promedio
A1B2 - + y2 y3+y4 y4-y3+y2-y1 (y4-y3+y2-y1)/2 Factor A
A2B1 + - y3 y2-y1 y3+y4-y1-y2 (y3+y4-y1-y2)/2 Factor B
A2B2 + + y4 y4-y3 y4-y3-y2+y1 (y4-y3-y2+y1)/2 Interacción
AB
Para determinar la significancia estadística de los efectos se registraron los
resultados de las dos réplicas del diseño. Para cada tratamiento se obtuvo una diferencia
(d) y con este valor se calculó la varianza estimada a través de la ecuación 2.
𝑆𝑖2 =
𝑑2
2
Ecuación 2 Calculo de la varianza estimada (Vega, 2016)
29
La desviación estándar de la respuesta (Sresp) corresponde a la raíz cuadrada de la
varianza estimada, con este cálculo se pudo determinar la desviación estándar de los
efectos según la ecuación 3.
𝑆𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 =2𝑆𝑟𝑒𝑠𝑝
√𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑠
Ecuación 3 Cálculo de la desviación estándar de los efectos (Vega, 2016)
El efecto se consideró estadísticamente significativo según el criterio de la ecuación
4, donde k proviene de la tabla de distribución t de Student a un 95% de confianza y 7
grados de libertad.
|𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜| > 𝑘 𝑆𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜
Ecuación 4 Criterio de significancia estadística de los efectos (Vega, 2016)
Por otra parte, para el análisis de la efectividad de los dentífricos, primero se realizó
el análisis de varianza de todos los datos utilizando las fórmulas de la tabla 12 con el
objetivo de rechazar o aceptar la hipótesis nula que establece que no existe diferencia
significativa entre los datos. Al ser rechazada dicha hipótesis, se aplicó el método de
Dunnet, comparando de esta manera los dentífricos formulados con un dentífrico
comercial que constituye el tratamiento de control, para este análisis estadístico nacen
las siguientes hipótesis:
1. H0: 𝜇𝐶 = 𝜇1 (El efecto del dentífrico de control es el mismo que el del dentífrico 1)
Hi: 𝜇𝐶 ≠ 𝜇1 (El efecto del dentífrico de control no es el mismo que el del dentífrico)
2. H0: 𝜇𝐶 = 𝜇2 (El efecto del dentífrico de control es el mismo que el del dentífrico 2)
Hi: 𝜇𝐶 ≠ 𝜇2 (El efecto del dentífrico de control no es el mismo que el del dentífrico)
3. H0: 𝜇𝐶 = 𝜇3 (El efecto del dentífrico de control es el mismo que el del dentífrico 3)
Hi: 𝜇𝐶 ≠ 𝜇3 (El efecto del dentífrico de control no es el mismo que el del dentífrico)
En el método de Dunnet, la hipótesis nula (H0) se rechaza si:
|𝜇𝑗 − 𝜇𝐶| > 𝐷𝛼 (𝑘−1,𝑙)√𝐶𝑀𝐸 (1
𝑛𝐶+
1
𝑛𝑗)
Ecuación 5 Criterio estadístico para el método de Dunnet
Donde:
𝜇𝑗 → Media del tratamiento 1, 2 o 3
𝜇𝐶 → Media del tratamiento de control (dentífrico comercial)
𝐷𝛼 (𝑘−1,𝑙) → Valor de tablas para el método de Dunnet, tomando en cuenta que (k-1)
son los grados de libertad del factor y l los grados de libertad del error
𝐶𝑀𝐸 → Cuadrado medio del error
30
𝑛𝐶 → Número de réplicas del tratamiento de control
𝑛𝑗 → Número de réplicas del tratamiento 1, 2 o 3
Tabla 12 Formulas para el análisis de varianza (ANOVA)
Fuente de
variabilidad Suma de cuadrados Cuadrado medio
Cálculo del
estadístico de
prueba
Tratamiento 𝑆𝐶𝑇𝑅𝐴𝑇 =∑ 𝑥𝑖
2
𝑛−
(∑ 𝑥𝑖)2
𝑁 𝐶𝑀𝑇𝑅𝐴𝑇 =
𝑆𝐶𝑇𝑅𝐴𝑇
𝑘 − 1
𝐶𝑀𝑇𝑅𝐴𝑇
𝐶𝑀𝐸
Error 𝑆𝐶𝐸 = 𝑆𝐶𝑇 − 𝑆𝐶𝑇𝑅𝐴𝑇 𝐶𝑀𝐵 =𝑆𝐶𝐸
𝑁 − 𝑘
Total 𝑆𝐶𝑇 = ∑ 𝑥𝑖2 −
(∑ 𝑥𝑖)2
𝑁
Elaborado por: Albán, M.
31
Capítulo IV
Análisis y discusión de resultados
Síntesis de nanohidroxiapatita
La caracterización de la materia prima es necesaria debido a que el contenido de
calcio de las cáscaras de huevo determina la cantidad de fosfato dimónico que se debe
añadir para la precipitación de la hidroxiapatita tomando en cuenta que se busca una
relación molar Ca/P de 1,67 (Torres, 2010). Los resultados obtenidos en la titulación
complexométrica se encuentra en la tabla 13.
Tabla 13 Resultados de la titulación complexométrica de las cáscaras de huevo
Volumen
muestra (ml)
Volumen EDTA
0,00951M (ml)
%Ca en la cáscara
de huevo
%CaCO3 en la
cáscara de huevo
25 9,3 35,32 88,30
25 9,5 36,08 90,20
25 9,5 36,08 90,20
Media 35,83 89,57±1,10
Elaborado por: Albán, M.
Los estudios reportan que el contenido de carbonato de calcio en la cáscara de huevo
es de 94% (Torres, 2010), sin embargo también hay estudios que sostienen que este
porcentaje puede variar dependiendo de la calidad de alimentación de las gallinas, ya
que la cantidad de calcio consumido por estas aves es directamente proporcional a la
cantidad de calcio en la cáscara de huevo. Otros factores como la raza de las aves
también influyen sobre el porcentaje de carbonato de calcio (Noboa, 2004). Por estas
razones, el porcentaje de carbonato de calcio en la cáscara de huevo que se utilizó para
la síntesis de hidroxiapatita es menor a 94% y ahí radica la importancia de hacer una
determinación de la cantidad de calcio presente en la materia prima previo al proceso
de síntesis.
La limpieza de las cáscaras de huevo es fundamental para eliminar cualquier tipo de
contaminante en la materia prima que pueda interferir en el proceso de síntesis de la
hidroxiapatita, además es necesario moler la cáscara de huevo para que la reacción en
ácido nítrico concentrado sea más fácil, pues a menor tamaño de partícula, la velocidad
de reacción aumenta al existir mayor superficie de contacto (Navarro, 2017). La
ecuación 6a indica la reacción entre la el contenido de carbonato de calcio de la cáscara
de huevo y el ácido nítrico concentrado.
𝑎) 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 2𝐻𝑁𝑂3 → 𝐶𝑎(𝑁𝑂3)2 + 𝐻2𝑂 + 𝐶𝑂2 ↑
32
𝑏) 10𝐶𝑎(𝑁𝑂3)2 + 6(𝑁𝐻4)2𝐻𝑃𝑂4 + 8𝑁𝐻4𝑂𝐻 → 𝐶𝑎10(𝑃𝑂4)6(𝑂𝐻)2 ↓ +20𝑁𝐻4𝑁𝑂3 + 6𝐻2𝑂
Ecuación 6 a) reacción carbonato de calcio con ácido nítrico concentrado; b) reacción de precipitación de
la hidroxiapatita
La ecuación 6b demuestra el proceso de formación de la hidroxiapatita en forma de
precipitado. Es importante denotar el papel que juega el manejo del pH en la síntesis, el
pH debe ser básico, entre 9 y 11, ya que a este pH la formación de la hidroxiapatita se
ve favorecida así como la distribución de tamaño y la morfología de la misma. Si la
síntesis se lleva a cabo a pH menor a 9 se puede encontrar la formación de fosfato
dicálcico que impide la obtención de hidroxiapatita pura, además se debe tomar en
cuenta que la hidroxiapatita es soluble a pH menor a 5,5 por lo que la precipitación
sería imposible. Para elevar el pH se añade hidróxido de amonio porque además evita la
formación de carbonatos en el proceso de síntesis (Sjahan & Ibrahim, 2014).
Durante el proceso de síntesis de hidroxiapatita se pudieron encontrar algunos
puntos críticos que afectaron de manera significativa al tamaño de partícula del
producto debido a la aglomeración de los cristales, entre ellos se pueden mencionar la
concentración de los reactivos, la temperatura, y la velocidad de goteo del reactivo
precipitante (Okada & Matsumoto, 2015). A través de las pruebas preliminarles y según
la bibliografía se identificó que la temperatura ideal para llevar a cabo la precipitación
es de 60°C, la hidroxiapatita sintetizada a temperaturas bajas da paso a la formación de
partículas irregulares y con inclinación a la aglomeración (Jusnieruk, y otros, 2014). La
concentración del fosfato diamónico y la velocidad de goteo son dos parámetros que se
complementan. Se decidió mantener constante la concentración del reactivo a 0,5M y
variar la velocidad de goteo tomando en cuenta que el objetivo es formar la mayor
cantidad de sitios de nucleación para evitar la aglomeración durante el crecimiento
cirstalino (Bardhan, Mahata, & Mondal, 2011).
Además de la aglomeración en el proceso de crecimiento cristalino, se pueden dar
otros fenómenos que llevan al aumento de tamaño de las partículas como la
aglomeración browniana que ocurre cuando las partículas chocan y se unen debido a su
natural movimiento browniano formando clusters que el equipo de luz dinámica (DLS),
para la medición del tamaño de partícula, no diferencia de las partículas no
aglomeradas. De igual manera sucede con las atracciones físicas que por fuerzas iónicas
provocan aglomeración. La incorporación de un tensioactivo antes de la precipitación
se hizo con la intención de prevenir estos tipos de aglomeración mejorando la
dispersión del producto y por ende disminuyendo el tamaño (Singer, Barakat, &
Mohapatra, 2018).
Otra etapa crítica en la síntesis de hidroxiapatita de tamaño nanométrico fue el
proceso de sinterización, este proceso es importante para la formación de hidroxiapatita
cristalina (Bardhan, Mahata, & Mondal, 2011). Durante las pruebas preliminares se
pudo observar que al llevar la hidroxiapatita a un proceso de sinterización a 900°C se
produce la formación de una masa compacta del producto, lo que significa que existe
un grado de aglomeración muy alto. Los estudios corroboran que a altas temperaturas
33
existe una aglomeración de partículas difícil de controlar, sin embargo este fenómeno
se pudo manejar trabajando con rampas de temperatura porque una de las teorías para la
aglomeración es que al subir drásticamente la temperatura, el agua que se encuentra en
la matriz se evapora muy rápidamente dejando a las partículas fuertemente unidas, es
por eso que se secó el producto antes del proceso de sinterización y se trabajó con
rampas de temperatura para que la evaporación se dé gradualmente (Okada &
Matsumoto, 2015).
A pesar de las condiciones empleadas para evitar aglomeración, siempre fue
necesario llevar a molienda el producto (Okada & Matsumoto, 2015), lo que se logra
con un molino vibratorio en el que se reguló tiempo y potencia con el objetivo de
realizar el mismo tipo de molienda a cada producto obtenido.
Rendimiento de los procesos de síntesis.
De acuerdo a la ecuación 6 se calculó la cantidad de hidroxiapatita que se debería
obtener teóricamente producto de la reacción, tomando en cuenta que se partió de 5g de
cáscara de huevo, de los cuales 4,48g corresponden a carbonato de calcio que es el
compuesto que interviene en el proceso de síntesis. El rendimiento teórico de la
reacción es de 4,4979g. En la siguiente tabla se detalla la cantidad de hidroxiapatita y el
porcentaje de rendimiento obtenido en las diferentes síntesis.
Tabla 14 Rendimiento de los procesos de síntesis
Producto Cantidad de hidroxiapatita
obtenida (g) Porcentaje de rendimiento (%)
A1B1 3,8547 85,70
A1B2 3,8435 85,45
A2B1 3,8157 84,83
A2B2 3,8182 84,89
HAP 3,4868 77,54
Elaborado por: Albán, M.
Los porcentajes de rendimiento obtenidos se consideran buenos en todos los
procesos de síntesis.
Caracterización de la hidroxiapatita sintetizada
Determinación del tamaño de partícula.
Para la determinación del tamaño de partícula de la hidroxiapatita se preparó una
suspensión del producto en una solución de lauril sulfato de sodio 0,03M. El surfactante
empleado tiene el objetivo pasivar la superficie de las nanopartículas y evitar la
aglomeración. El surfactante se adsorbe físicamente sobre las nanopartículas de
hidroxiapatita y forma una capa creando fuerzas repulsivas que balancean las fuerzas de
atracción de Van der Waals (Rodríguez, 2012). Cuando la suspensión fue preparada en
34
agua destilada tipo 1 se observó aglomeración y sedimentación de las partículas de
hidroxiapatita. A continuación se presentan los resultados del tamaño de partícula de la
nanohidroxiapatita sintetizada, las lecturas se realizaron por duplicado.
Tabla 15 Tamaños de partícula de la hidroxiapatita sintetizada
Producto Tamaño de
partícula (nm)
Índice de
polidispersión (IP)
Promedio tamaño
de partícula (nm)
A1B1 407,8 0,101
412,4±6,4 416,9 0,169
A1B2 415,0 0,527
417,1±2,9 419,1 0,336
A2B1 391,7 0,150
388,4±4,7 385,1 0,345
A2B2 356,3 0,045
350,4±8,3 344,6 0,250
HAP 1978,8 0,987
2025,2±65,5 2071,5 0,901
Elaborado por: Albán, M.
La polidispersión o índice de polidispersion (IP) es una medida de distribución de
tamaño de las partículas. Se establece que un índice de polidispersión entre 0 y 1 es el
indicativo de que la muestra es monodispersa, mientras más pequeño sea este índice las
partículas son más homogéneas en tamaño y por el contrario, si el índice es mayor a 1,
se considera una muestra polidispersa en la que posiblemente existe aglomeración de
partículas (Seymour, 2012). Como se puede ver en la tabla 15 los valores de los índices
de polidispersión permiten concluir que las muestras son monodispersas, sin embargo
la hidroxiapatita HAP muestra los índices de polidispersión más altos lo que significa
que el grado de aglomeración en esta muestra es mayor.
Los gráficos 1, 2, 3 y 4 corresponden a los diagramas de distribución de tamaño de
los productos analizados. La distribución de tamaño se da en función del diámetro en
nanómetros versus la frecuencia en porcentaje, representando el tamaño más y menos
común en el sistema.
35
Gráfico 1 Diagrama de distribución de tamaño del producto A1B1
Gráfico 2 Diagrama de distribución de tamaño del producto A1B2
Diámetro (nm)
Fre
cuen
cia
(%)
Diámetro (nm)
Fre
cuen
cia
(%)
36
Gráfico 3 Diagrama de distribución de tamaño del producto A2B1
Gráfico 4 Diagrama de distribución de tamaño del producto A2B2
Cálculo de los efectos de los factores de estudio sobre el tamaño de partícula.
En la tabla 15 se pueden observar los valores del tamaño de partícula para cada
tratamiento con su respectiva réplica. La tabla 16 corresponde al cálculo matemático
detallado en el capítulo 3, sección tratamiento estadístico y análisis de datos, para
encontrar la desviación estándar del efecto.
Diámetro (nm)
Fre
cuen
cia
(%)
Diámetro (nm)
Fre
cuen
cia
(%)
37
Tabla 16 desviación estándar del efecto de los tratamientos
Tratamiento d Si2 Sresp Sefecto
A1B1 9,1 41,405 6,434 4,550
A1B2 4,1 8,405 2,899 2,050
A2B1 -6,6 21,780 4,666 3,300
A2B2 -11,7 68,445 8,273 5,850
Elaborado por: Albán, M.
En la tabla 17 se detalla el algoritmo de yates calculado en función de la tabla 11.
Tabla 17 Algoritmo de yates
Tratamiento Valor primera
réplica (1) (2)
Valor del
efecto Identificación
A1B1 407,8 822,8 1570,8 392,7 Promedio
A1B2 415,0 748,0 -28,2 -14,1 Factor A
A2B1 391,7 7,2 -74,8 -37,4 Factor B
A2B2 356,3 -35,4 -42,6 -21,3 Interacción AB
Elaborado por: Albán, M.
El cálculo para determinar la significación estadística de los factores y de la
interacción se lo hizo en función de la ecuación 4. En la tabla 18 se encuentran los
valores calculados comparados con los valores de los efectos.
Tabla 18 Significancia estadística de los factores
Efecto Valor del
efecto
Error
estándar
Significancia
estadística
Factor A -14,1 3,88 No significativo
Factor B -37,4 6,25 No significativo
Interacción AB -21,3 11,08 No significativo
Elaborado por: Albán, M.
Como se puede observar no existe significancia en los niveles de los factores A, B y
tampoco en la interacción de esos niveles, es decir que si se varía la velocidad de goteo
del fosfato diamónico de 7rpm a 15rpm o se maneja las rampas establecidas en la tabla
6, no habrá ninguna influencia sobre el tamaño de partícula de la hidroxiapatita
obtenida. Esto no quiere decir que no existan otros rangos o niveles en los que si se
encuentre una diferencia significativa entre factores. Dados los resultados obtenidos se
decidió utilizar los productos A1B2 y A2B2 para la formulación de los dentríficos,
debido que son los productos con mayor y menor tamaño respectivamente.
Adicionalmente, se formuló un tercer dentífrico con el producto codificado como HAP
que tiene un tamaño de partícula promedio de 2025,15nm.
Espectrofotometría infrarroja con transformadas de Fourier.
38
La espectrofotometría infrarroja se hizo con el objetivo de identificar algunos grupos
funcionales característicos de la hidroxiapatita. En los siguientes gráficos se pueden
observar tres espectros correspondientes a los productos A1B2, A2B2 y HAP.
Figura 8 Espectro FT-IR del producto A1B2
Figura 9 Espectro FT-IR del producto A2B2
39
Figura 10 Espectro FT-IR del producto HAP
Como se esperaba, los tres espectros anteriores son muy parecidos entre sí. Tomando
en cuenta que la fórmula de la hidroxiapatita es Ca10(PO4)6(OH)2, se busca bandas de
absorción para el grupo –OH y para el -PO4. Las bandas que se observan entre 3500 y
4000 cm-1 (círculo naranja) corresponden una absorción de alargamiento de alta energía
del grupo –OH de la hidroxiapatita, sin embargo en la figura 10 del producto HAP se
pueden observar bandas más largas, esto se debe a que el grado de hidratación de la
muestra es mayor, generando que las bandas de absorción del grupo hidroxilo se
encuentren enmascaradas por la absorción de agua (Torres, 2010).
La banda más intensa ubicada en aproximadamente 1000 cm-1 y la banda de
aproximadamente 775 cm-1 son características del grupo fosfato (–PO4) (círculo azul).
En la figura 10 correspondiente al espectro de la muestra HAP también se pueden
observar picos entre 1500 y 2000 cm-1 (círculo fucsia), estas bandas indican la
existencia de pequeñas cantidades de CO32- que se forman en la mezcla de reacción
debido al CO2 absorbido durante la síntesis a condiciones atmosféricas (Torres, 2010).
Los otros productos no presentan estas bandas porque la síntesis se realizó a 60°C, lo
cual no favorece la solubilidad del CO2 en el medio de reacción.
Espectroscopia de Rayos X.
A continuación se observan los difractogramas de las muestras analizadas:
40
Figura 11 Difractograma del producto A1B2
Figura 12 Difractograma del producto A2B2
41
Figura 13 Difractograma del producto HAP
Los difractogramas presentan picos característicos de la hidroxiapatita en d: 3,5; 3,2;
3,1; 2,8; 2,7; 2,6; 2,2; 1,9; 1,8 y 1,7. El pico más intenso que corresponde al d: 2,8 es el
más característico de la hidroxiapatita e indica una alta cristalinidad en la muestra, los
otros picos menos intensos pero que también corresponden a la hidroxiapatita muestran
baja cristalinidad en ciertos planos de la muestra y hay otros picos que surgen debido a
partículas amorfas que se forman durante el proceso de síntesis. Los difractogramas
obtenidos se corroboran con los espectros FT-IR descritos anteriormente,
adicionalmente en la figura 14 se presentan los difractogramas de la hidroxiapatita
sintetizada comparados con el difractograma teórico de la hidroxiapatita.
(a) (b)
Figura 14 Difractogramas de la hidroxiapatita sintetizada comparados con el difractograma teórico de la
hidroxiapatita (a) A1B2; (b) A2B2
42
Relación molar Ca/P en la hidroxiapatita sintetizada.
El análisis de calcio y fósforo total en las muestras de hidroxiapatita sintetizada se
facilitó debido a que la hidroxiapatita es soluble a pH menor a 5,5. El calcio se analizó
por absorción atómica obteniendo los resultados detallados en la tabla 19.
Tabla 19 Porcentaje de calcio total en la hidroxiapatita sintetizada
Muestra Porcentaje de calcio (%Ca)
A1B2 44,97±0,46
A2B2 30,92±0,69
HAP 40,56±0,85
Elaborado por: Albán, M.
El fósforo se analizó por espectrofotometría UV-Visible. Debido a que el reactivo
preparado tenía un pH ácido, se logró disolver la muestra sin hacer digestión previa con
ácido nítrico. Se obtuvo una curva de calibración con un coeficiente de correlación (r2)
de 0,99993:
𝐴𝑏𝑠 = 0,05385 ∗ 𝐶 + 0,02114
Ecuación 7 Curva de calibración para la determinación de fósforo total
A partir de la curva de calibración se obtuvo los resultados que se indican a
continuación:
Tabla 20 Porcentaje de fósforo total en la hidroxiapatita sintetizada
Muestra Abs Porcentaje de fósforo (%P)
A1B2 0,7687 23,14±0,80
A2B2 0,5109 15,16±1,05
HAP 0,6686 20,04±0,98
Elaborado por: Albán, M.
Tabla 21 Relación molar Ca/P de la hidroxiapatita sintetizada
Muestra Relación molar
Ca/P
A1B2 1,51
A2B2 1,58
HAP 1,57
En la tabla 21 se encuentra registrada la relación molar Ca/P de los productos.
Teóricamente este dato es de 1,67 para la hidroxiapatita estequiométrica, sin embargo
la hidroxiapatita biológicamente activa no es estequiométrica ya que presenta
deficiencia de calcio y no es completamente cristalina, como consecuencia la
hidroxiapatita sintetizada que tiene valores menores a 1,67 es más bioactiva que aquella
43
con valores mayores a 1,67 (Okada & Matsumoto, 2015). Es importante mencionar que
el proceso de síntesis también influye sobre esta relación, según Okada & Matsumoto
(2015), la síntesis por precipitación genera que la relación molar Ca/P sea menor a la
teórica, lo que corrobora los resultados obtenidos.
En base a los resultados obtenidos con espectrofotometría FT-IR, espectroscopia de
rayos X y el análisis de Ca y P total en las muestras, se puede concluir que los
productos obtenidos corresponden a hidroxiapatita biológicamente activa.
Formulación y preparación del sistema coloidal (dentífrico)
El dentífrico se considera un sistema coloidal debido que está formado por una fase
sólida y otra líquida que se incorporan para formar una pasta. Tomando en cuenta que
la fase líquida formada por la glicerina y el agua constituye el porcentaje mayoritario de
la formulación se considera a los dentífricos como geles o suspensiones coloidales
según la tabla 1 (Hiemenz, 1997).
Cabe recalcar que se realizó una revisión en el Handbook de Excipientes
Farmacéuticos de cada producto incorporado en la formulación y se verificó que no
exista ningún tipo de incompatibilidad entre los reactivos utilizados.
Caracterización del sistema coloidal formulado
Determinación de la capacidad de abrasión del sistema coloidal.
Para medir la capacidad de abrasión de los sistemas coloidales formulados y del
dentífrico comercial, se analizó la rugosidad de resinas de curado dental antes y
después de la aplicación de los mismos. En la tabla a continuación se presentan las
imágenes obtenidas:
Tabla 22 Rugosidad de las resinas de curado dental antes y después de la aplicación de
los dentífricos (tres réplicas por cada disco)
Dentífrico Antes de la aplicación Después de la aplicación
Control (C)
44
1 (con
hidroxiapatita
A1B2)
45
2 (con
hidroxiapatita
A2B2)
46
3 (con
hidroxiapatita
HAP)
47
Elaborado por: Albán, M.
Tabla 23 Porcentaje de incremento de la rugosidad en las resinas de curado después de
la aplicación de los dentífricos
Dentífrico Rugosidad
inicial (nm)
Rugosidad
final (nm)
Diferencia
(nm)
Porcentaje de
incremento de
la rugosidad
(%)
Promedio
(%)
Control (C)
4,52 8,679 4,159 47,92
44,40 4,053 7,348 3,295 44,84
4,768 8,004 3,236 40,43
1 (con
hidroxiapatita
A1B2)
10,929 52,667 41,738 79,25
80,96 11,192 54,335 43,143 79,40
9,998 63,41 53,412 84,23
2 (con
hidroxiapatita
A2B2)
12,403 66,71 54,307 81,41
71,20 15,335 54,798 39,463 72,02
16,838 42,281 25,443 60,18
3 (con 5,108 10,704 5,596 52,28 38,40
48
hidroxiapatita
HAP)
6,431 9,987 3,556 35,61
7,774 10,696 2,922 27,32
Elaborado: por: Albán, M.
En la tabla 23 se pueden observar los porcentajes promedio de aumento de la
rugosidad en las resinas analizadas. Bajo el concepto de que en materia dental se busca
que la rugosidad del esmalte del diente sea la mínima posible para evitar la
acumulación de placa y fácil adhesión de bacterias (González & Reyes, 2017), se puede
decir que el dentífrico formulado número 3 con la hidroxiapatita HAP, que a su vez es
la de mayor tamaño, es el que menor abrasión generaría sobre la superficie dental con
un aumento del 38,40% de rugosidad.
Por otro lado, es importante notar que no existe una gran diferencia en el porcentaje
de aumento de rugosidad entre los sistemas coloidales 1 y 2 que están formulados con
hidroxiapatita de tamaños de partícula similares pero si existe una notoria diferencia
entre estos últimos y el sistema coloidal número 3 que tiene hidroxiapatita de un
tamaño de partícula mayor. Esto conduce a concluir que a mayor tamaño de partícula
del principio activo, la abrasión producida por el dentífrico sobre el esmalte dental será
menor, cuando los otros componentes son los mismos y se encuentran en la misma
proporción.
Análisis del pH.
En la siguiente tabla se detallan los resultados obtenidos en el análisis de pH de los
dentífricos:
Tabla 24 Resultados del análisis del pH en los sistemas coloidales
Dentífrico pH Promedio pH
Control (C)
7,011
7,013±0,002 7,013
7,014
1 (con hidroxiapatita A1B2)
9,463
9,449±0,038 9,406
9,479
2 (con hidroxiapatita A2B2)
9,365
9,360±0,014 9,344
9,371
3 (con hidroxiapatita HAP)
9,453
9,435±0,026 9,446
9,405
Elaborado por: Albán, M.
Según la norma técnica ecuatoriana INEN, el pH de un dentífrico debe estar entre
4,5 y 10,5 medido a 23°C. Como se puede observar en la tabla 25, todos los dentífricos
49
analizados, incluyendo el comercial, se encuentran dentro de la normativa. Sin
embargo, se puede notar una marcada diferencia entre el pH del dentífrico comercial y
los formulados en el laboratorio, esto se debe principalmente al agente abrasivo
utilizado, ya que el carbonato de calcio confiere carácter básico a la formulación y
considerando que se encuentra en un porcentaje de 30% es bastante lógico que el pH se
eleve. El pH alto se puede considerar un aspecto positivo en la formulación porque
neutraliza los ácidos presentes en la boca evitando el avance de los procesos de erosión
en los dientes. Por otro lado, el agente abrasivo del dentífrico comercial es la sílica
hidratada que no afecta el pH en mayor medida y por lo tanto se mantiene neutro.
Análisis reológico de los sistemas coloidales.
Análisis de la viscosidad a través del viscosímetro de Brookfield.
En la siguiente tabla se puede observar los valores obtenidos en el análisis de
viscosidad en el viscosímetro de Brookfield a 23°C y 60 rpm:
Tabla 25 Resultados de la viscosidad de los dentífricos formulados obtenidos con el
viscosímetro de Broofield
Dentífrico Viscosidad (cP) Promedio (cP)
1 (con hidroxiapatita A1B2)
8044
7852±179 7822
7689
2 (con hidroxiapatita A2B2)
6400
6326±92 6356
6222
3 (con hidroxiapatita HAP)
9378
9348±51 9378
9289
Elaborado por: Albán, M.
La viscosidad se define como la resistencia de una sustancia a fluir (Picó, 2016).
Bajo este concepto el viscosímetro de Brookfiel determina la viscosidad midiendo la
fuerza necesaria para hacer girar un spin o aguja inmerso en la muestra a una velocidad
constante (Trujillo, Schmied, Lazos, & M., 2000). En el grafico 5 se compara la
viscosidad de los tres sistemas coloidales formulados y se observa que el dentífrico 3
con mayor tamaño de partícula de hidroxiapatita es el más viscoso y el dentífrico 2 que
tiene la hidroxiapatita de menor tamaño es el menos viscoso, por lo que se puede decir
que el tamaño de partícula del ingrediente activo influye directamente sobre la
viscosidad. Sin embargo, la pasta de dientes es un sistema complejo que tiene varios
ingredientes líquidos y sólidos que modifican la viscosidad de una manera u otra, por lo
que su comportamiento se podrá describir mejor en el análisis reológico que abarca una
gama más amplia de viscosidad, tensión y cizallamiento (Marvel Panalytical, 2019).
50
Análisis de viscosimetría y oscilometría.
Los dentífricos se consideran clásicamente fluidos pseudoplásticos, es decir, la
viscosidad depende de la velocidad o el esfuerzo de cizalla que se aplique sobre ellos,
por lo que medir la viscosidad a una sola velocidad en el viscosímetro de Brookfield no
es suficiente. La caracterización reológica de un dentífrico es muy importante debido a
que los procesos de agitación y homogenización durante la producción del mismo
producen cambios en la viscosidad y apariencia del producto (Picó, 2016). En el gráfico
6 se observan las curvas de velocidad de cizalla versus la viscosidad instantánea.
Como se esperaba, las curvas corresponden a una sustancia pseudoplástica, ya que la
viscosidad disminuye drásticamente a medida que aumenta la velocidad de cizalla
(Picó, 2016). En la tabla 26 se pueden observar los valores de la viscosidad inicial (η0)
y la viscosidad a velocidad de 10 s-1 (η10), donde se diferencia el mismo patrón que en
el viscosímetro de Brookfield en cuanto a la velocidad inicial siendo mayor la del
dentífrico 3 con mayor tamaño de partícula del principio activo, seguida por el
dentífrico 1 y finalmente el dentífrico 2. Con respecto al dentífrico comercial se
observa una gran diferencia en la viscosidad inicial, esto significa que tiene mejores
propiedades de stand up, es decir que la consistencia visual del dentífrico sobre las
cerdas del cepillo será mucho mejor en comparación a los sistemas coloidales
formulados. Sin embargo, a medida que aumenta la velocidad de cizalla el
comportamiento de descenso en la viscosidad es muy parecido; esto simula de alguna
manera el proceso de cepillado habitual en el que disminuye la viscosidad a medida que
se ejerce fricción (Picó, 2016).
Gráfico 5 Viscosidad instantánea versus velocidad de cizalla del dentífrico comercial y los dentífricos
formulados
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50
Vis
cosi
dad
inst
antá
nea
(P
a s)
Velocidad de cizalla (1/s)
1
2
3
C
51
Tabla 26 Viscosidad inicial (η0) y viscosidad a velocidad de 10 s-1 (η10) del dentífrico
comercial y los dentífricos formulados.
Dentífrico η0 (Pa*s) η10 (Pa*s)
Control (C) 207,000 19,610
1 (con hidroxiapatita A1B2) 74,600 9,401
2 (con hidroxiapatita A2B2) 59,050 7,935
3 (con hidroxiapatita HAP) 86,350 11,240
Elaborado por: Albán, M.
De igual manera se analizó las propiedades viscoelásticas de los dentífricos que
están condicionadas por la estructura interna de los mismos a través del módulo elástico
(G’) y el módulo viscoso (G”), obteniendo las siguientes gráficas:
Gráfico 6 Módulo elástico (G’) y el módulo viscoso (G”) versus frecuencia del dentífrico comercial y de
los dentífricos formulados
Según las curvas obtenidas para todos los dentífricos, el módulo elástico predomina
sobre el módulo viscoso pero se puede observar que tanto el módulo viscoso como el
elástico del dentífrico comercial son mayores a los de los dentífricos formulados, esto
se debe al tipo de modificador reológico utilizado. En los dentífricos formulados se
utilizó goma xhantan, este producto le confiere a la formulación un comportamiento
tipo gel característico de los hidrocoloides, mientras que el producto comercial tiene
una mezcla de modificadores reológicos que le dan una característica pastosa. Estos
resultados coinciden con los obtenidos para la viscosidad, ya que el módulo elástico
(G’) representa la firmeza del producto que se aplica directamente al stand up (Picó,
2016).
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
1 3 5 7 9
G'
/ G
"
Frecuencia (Hz)
1G'
1G"
2G'
2G"
3G'
3G"
CG'
CG"
52
Existen tres aspectos importantes que influyen sobre el comportamiento reológico de
un dentífrico. El primero es el modificador reológico utilizado, el segundo es la
proporción entre los componentes líquidos y sólidos y el tercero el tamaño de partícula
de los componentes sólidos (Picó, 2016); tomando en cuenta que la formulación y el
proceso de preparación de los dentífricos producidos en el laboratorio fueron los
mismos, se puede concluir que las variaciones reológicas que se presentan entre ellos se
deben únicamente al tamaño de partícula de la hidroxiapatita incorporada y que a
mayor tamaño de partícula, la viscosidad resulta ser mayor.
Efecto del sistema coloidal sobre los túbulos dentinarios de la dentina
Se dispuso de 16 piezas dentales para el análisis de la eficacia de los sistemas
coloidales formulados y el dentífrico comercial, sin embargo se analizaron 13 debido a
que se pudo observar en el AFM que 3 de las 16 piezas dentales sufrieron un ataque
inusualmente fuerte durante el tratamiento con ácido fosfórico al 35%, por lo que no se
pudo encontrar estructuras correspondientes a túbulos dentinarios que se pudieran
medir. Las piezas afectadas fueron 1C, 3C y 1.2. A continuación se observan las
imágenes obtenidas con AFM antes y después de la aplicación de los dentífricos:
Tabla 27 Imágenes de los túbulos dentinarios antes y después de la aplicación de los
dentífricos
Dentífrico Pieza Antes de la aplicación del
dentífrico
Después de la aplicación del
dentífrico
Control (C)
2C
4C
53
1 (con
hidroxiapatita
A1B2)
1.1
1.3
1.4
2 (con
hidroxiapatita
A2B2)
2.1
54
2.2
2.3
2.4
3 (con
hidroxiapatita
HAP)
3.1
55
3.2
3.3
3.4
Elaborado por: Albán, M.
En la tabla 28 se encuentran los valores promedio del diámetro de los túbulos
dentinarios antes y después de la aplicación de los dentífricos:
Tabla 28 Valores promedio del diámetro de los túbulos dentinarios antes y después de
la aplicación de los dentífricos
Dentífrico Pieza
Promedio diámetro
túbulos dentinarios (um)
antes de la aplicación del
dentífrico
Promedio diámetro
túbulos dentinarios (um)
después de la aplicación
del dentífrico
Control (C) 2C 3,781 3,129
4C 4,082 3,296
1 (con 1.1 3,418 2,441
56
hidroxiapatita
A1B2)
1.3 3,594 2,832
1.4 4,004 2,748
2 (con
hidroxiapatita
A2B2)
2.1 3,585 2,344
2.2 3,923 2,380
2.3 3,334 2,569
2.4 3,055 2,061
3 (con
hidroxiapatita
HAP)
3.1 4,248 3,404
3.2 3,467 2,735
3.3 3,535 2,854
3.4 3,809 2,905
En la tabla 29 se encuentran los datos calculados para el porcentaje de oclusión de
los túbulos dentinarios en las diferentes piezas dentales gracias a la aplicación de los
dentífricos:
Tabla 29 Porcentaje de oclusión de los túbulos dentinarios en las piezas dentales
Dentífrico Pieza Diferencia
(um)
Porcentaje de
oclusión (%)
Promedio
(%)
Control (C) 2C 0,652 17,24
18,25 4C 0,786 19,26
1 (con
hidroxiapatita
A1B2)
1.1 0,977 28,58
27,05 1.3 0,762 21,20
1.4 1,256 31,37
2 (con
hidroxiapatita
A2B2)
2.1 1,241 34,62
32,36 2.2 2,543 39,33
2.3 0,765 22,95
2.4 0,994 32,54
3 (con
hidroxiapatita
HAP)
3.1 0,844 19,87
20,99 3.2 0,732 21,22
3.3 0,681 19,26
3.4 0,904 23,73
Elaborado por: Albán, M.
Con los datos obtenidos se aplicó el análisis de varianza como se detalla en capítulo
3, sección tratamiento de procesamiento y análisis de datos, tabla 12 para verificar la
existencia de diferencia significativa entre los datos obtenidos:
Tabla 30 Análisis de varianza (ANOVA) para los porcentajes de oclusión de los túbulos
dentinarios
Fuente de
variabilidad
Suma de
cuadrados
Cuadrado
medio
Estadístico de
prueba
Estadístico
tabulado
Tratamiento 381,640 127,213 5,416 3,86
57
Error 211,369 23,485
Total 593,009
Elaborado por: Albán, M.
Según el análisis de varianza, el estadístico de prueba es mayor al estádistico
tabulado, por lo tanto se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alternativa
que sostiene que existe diferencia significativa en la eficacia de oclusión de los túbulos
dentinarios emtre los diferentes dentífricos. Con los resultados del análisis de varianza
se aplicó el método de Dunnet para identificar cuál de las pastas formuladas presente
diferencia significativa con la pasta comercial. Se utilizó la ecuación 5 obteniendo los
siguientes resultados:
Tabla 31 Resultados del estadístico de Dunnet
Hipótesis Estadístico
de Dunnet
Estadístico
tabulado Interpretación
1 8,801 13,88 H0 aceptada
2 14,108 13,88 H0 rechazada
3 2,745 13,88 H0 aceptada
Elaborado por: Albán, M.
Gracias a los cálculos estadísticos se puede observar que no existe diferencia entre el
efecto de la pasta comercial y los dentífricos 1 y 3, pero con respecto al dentífrico 2 si
existe una diferencia siendo mayor el porcentaje de oclusión y por lo tanto mejor la
eficacia en el tratamiento de la sensibilidad dentaria.
No se ha definido con exactitud el mecanismo a través del cual la hidroxiapatita
ocluye los túbulos dentinarios, sin embargo mediante de un estudio realizado con el
microscocopio electrónico de barrido (SEM), se observó que la hidroxiapatita tiene la
capacidad de adherirse a la superficie del diente desmineralizada y una vez que se
adhiere, las partículas se agregan para formar una especie de microclusters y que dan
paso a la creación de capas uniformes de hidroxiapatita. Este fenómeno se debe a que la
hidroxiapatita tiene altos niveles biomiméticos y además su estructura y propiedades
fisicoquímicas le permiten adherirse a la superficie desmineralizada (Swarup & Rao,
2013). Con el estudio realizado se concluye también que mientras menor tamaño tengan
las partículas de hidroxiapatita, la capacidad de adherencia va a ser mejor porque la
superficie de contacto aumenta y el ingreso hacia los túbulos dentinarios se da
fácilmente.
58
Capítulo V
Conclusiones y Recomendaciones
Conclusiones
En función de los resultados obtenidos en la caracterización de la hidroxiapatita
sintetizada, se puede establecer que el lote de cáscaras de huevo utilizadas con un
89,57±1,10% de carbonato de calcio en su composición, constituye una fuente de calcio
viable para la síntesis de este mineral abriendo la puerta a la práctica de la química
sostenible.
El método de síntesis efectivo para la obtención de hidroxiapatita a partir de cáscaras
de huevo se puede resumir como: limpieza y caracterización de la materia prima,
reacción de la materia prima con ácido nítrico, filtración, adición de hidróxido de
amonio para elevar el pH, adición de CTAB, adición de fosfato diamónico 0,5M con la
ayuda de una bomba peristáltica y en condiciones de agitación de 1000rpm y
temperatura de 60°C, filtración del precipitado, secado a 80°C, sinterización en la
mufla y molienda.
Bajo las condiciones descritas en el método de síntesis (pH, temperatura, agitación,
concentración y velocidad de adición de fosfato diamónico y temperatura de
sinterización), se determinó que se logra obtener hidroxiapatita caracterizada por
espectrofotometría FT-IR, difracción de rayos X y análisis de calcio y fósforo total, sin
embargo el producto obtenido no fue hidroxiapatita estequiométrica (Ca/P: 1,67) sino
que presentó deficiencia de calcio en su composición dando una relación molar Ca/P
menor a 1,67. A pesar de no ser estequiométrica se considera un producto más
bioactivo por su similitud con la hidroxiapatita que compone el tejido dental.
El principal reto en la síntesis de hidroxiapatita fue lograr obtener tamaños de
partícula nanométricos. En primera instancia, mediante el estadístico factorial 22, se
concluye que la temperatura de sinterización y la velocidad de goteo del fosfato
diamónico 0,5M no influyen sobre el tamaño de partícula cuando estos factores varían
según lo descrito en la tabla 6. Sin embargo en las pruebas preliminares se estableció
que la temperatura de sinterización genera aglomeración de partículas cuando no se
trabaja con rampas de temperatura en tiempos establecidos. Adicionalmente, el proceso
de molienda fue un paso final obligatorio para la obtención de partículas de menor
tamaño.
Se formuló tres sistemas coloidales con diferentes tamaños de partícula de
hidroxiapatita que fueron comparados con un dentífrico comercial con contenido de
59
este mineral. La capacidad de abrasión del sistema coloidal con mayor tamaño del
ingrediente activo fue menor, mientras que para los dentífricos con menores tamaños de
partícula fue mayor; en base a esto se concluye de manera general que el tamaño de
partícula de hidroxiapatita y la capacidad de abrasión del dentífrico son inversamente
proporcionales.
Considerando el aspecto del pH del sistema coloidal, se determinó que el pH de los
dentífricos formulados es más alto que el del comercial pero se encuentra dentro de lo
que establece la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1596 para pastas dentales y se
considera que favorece la neutralización de los ácidos que generan los procesos de
erosión en la superficie de las piezas dentales, los cuales desencadenan la
hipersensibilidad dentaria.
Mediante el análisis reológico se pudo establecer que los dentífricos presentan
características pseudoplásticas y que su viscosidad se ve afectada tanto por el
modificador reológico empleado en la formulación, como por el tamaño del ingrediente
activo. Se pudo observar una clara diferencia entre la viscosidad y los módulos elástico
y viscoso del dentífrico comercial y de los dentífricos formulados, notando que el
primero es más viscoso y más consistente que los segundos, lo cual le confiere mejores
propiedades de stand up. En cuanto al tamaño de partícula del ingrediente activo, se
estableció que a mayor tamaño de partícula la viscosidad aumenta.
El análisis estadístico por el método de Dunnet para comparar el efecto que tienen
los dentífricos formulados con respecto al comercial, permitió establecer diferencia
significativa con respecto al dentífrico 2 con hidroxiapatita de tamaño 350,45 nm,
identificado como el menor tamaño de partícula de ingrediente activo con el que se
trabajó. Enmarcados en este resultado se determinó que el tamaño de partícula de la
hidroxiapatita empleada en la formulación del dentífrico afecta de manera positiva a la
eficacia en la oclusión de los túbulos dentinarios de la dentina mientras menor sea el
valor del mismo.
Recomendaciones
Se plantea realizar un estudio más a fondo de todas las variables involucradas en el
proceso de síntesis de la hidroxiapatita (pH, temperatura, agitación, velocidad de
adición del fosfato diamónico y temperatura de sinterización), estableciendo factores y
niveles con el objetivo de obtener tamaños de partícula menores. Dentro de este
contexto también se propone variar los tiempos de las rampas de sinterización
utilizadas en este proyecto de investigación.
En la formulación de los dentífricos, se recomienda la búsqueda de otro tipo de
modificadores reológicos que le confieran a la formulación mejores propiedades de
stand up.
60
Dentro de los análisis de caracterización de los dentífricos formulados, se sugiere
analizar la estabilidad química y física de los mismos según lo establecido en la Norma
Técnica Ecuatoriana INEN para pastas dentales.
61
Referencias bibliográficas
Abou, E., ALjabo, A., Strange, A., Ibrahim, S., Coathup, M., Young, A., Mudera, V.
(2016). Demineralization-remineralization dynamics in teeth and bone. Reuno
Unido: International Journal of Nanomedicine.
Alvarez, C., & Arroyo, P. (2010). Academia.edu. Obtenido de Diagnóstico y
Tratamiento de la Hipersensibilidad Dentinaria:
https://www.academia.edu/18040456/ENDO_HIPERENSIBILIDAD_DENTIN
ARIA
Amaechi, B., Mathews, S., Ramalingan, K., & Mensinkai, P. (2015). Evaluation of
nanohydroxyapatite-containing toothpaste for occluding dentin tubules. Estados
Unidos: American Journal of Dentistry.
American Dental Association. (13 de Diciembre de 2003). American Dental
Association. Obtenido de www.ada.org:
https://www.ada.org/~/media/ADA/Science%20and%20Research/Files/patient_
33.pdf?la=en
Bahamonde, C. (Mayo de 2017). Sellado de túbulos dentinarios con una pasta dental
con nanopartículas de hidroxiapatita. Estudio In – Vitro. Obtenido de
Repositorio UCE: http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/25000/9725/1/T-
UCE-0015-604.pdf
Bardhan, R., Mahata, S., & Mondal, B. (2011). Processing of natural resourced
hydroxyapatite from eggshell waste by wet precipitation method. India:
Advances in Applied Ceramics.
Colgate. (2016). Colgate Sensitive PRO-Alivio. Obtenido de
http://www.colgatesensitiveproalivio.com.ec/home.cwsp?utm_source=google&
utm_medium=cpc&utm_campaign=cspr&utm_content=oc-am_cspr-
ADW_EC_ES_COLG_Equity_TTHPST_CSPR_OC_SE_A_AM_Colgate%20S
ensitive%20Pro-
Alivio_N/A_1/10&gclid=EAIaIQobChMIqY6pjqOb3AIVBkOGCh32qA
CONAVE. (2014). Corporación Nacional de Avicultores del Ecuador. Obtenido de
https://www.conave.org/
Contreras, J., De la Cruz, D., Castillo, I., & Arteaga, M. (2014). Dentífricos
fluorurados: composición. España: VERTIENTES Revista Especializada en
Ciencias de la Salud.
DENTAID. (2015). DENTAID. Salud Bucal.
62
Freitas, R. (2011). NANODENTISTRY. Obtenido de The Journal of the American
Dental Association:
http://www.nanomedicine.com/Papers/Nanodentistry2000.pdf
Gallego, C. (2008). Los dientes cuentan la historia. Cuba: Instituto Superior de
Ciencias Médicas de la Habana.
Gálvez, D. (2016). OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE HIDROXIAPATITA
DOPADA CON NANOPARTÍCULAS DE ZnO CON POTENCIALES
APLICACIONES BIOMÉDICAS . Obtenido de Repositorio UNAL:
http://bdigital.unal.edu.co/54664/1/1053777916.2016.pdf
García, M., & Reyes, J. (2006). LA HIDROXIAPATITA, SU IMPORTANCIA EN LOS
TEJIDOS MINERALIZADOS Y SU APLICACIÓN BIOMÉDICA. Obtenido de
Revista Especializada de Ciencias Químico-Biológicas:
http://www.redalyc.org/pdf/432/43211937005.pdf
Garrofé, A., Martucci, D., & Picca, M. (2014). Adhesión a tejidos dentarios. Argentina:
Universidad de Buenos Aires.
Gómez, M. (2009). Histología, Embriología e Ingeniera Tisular Bocudental. México:
Editorial Médica Panamericana.
González, G., & Reyes, R. (2017). Determinación del pH y abrasión de dentífricos a
base de prouctos naturales, en comparación a un dentífrico de uso
convencional. México: Universidad Autónoma de México.
Govind, A. (2015). Comparison of efficacy of three different desensitizing agents for
in-office relief of dentin hypersensitivity: A 4 weeks clinical study. Obtenido de
Journal of conservative Dentistry: http://www.jcd.org.in/article.asp?issn=0972-
0707;year=2015;volume=18;issue=5;spage=389;epage=393;aulast=Jena
Gupta, S., Rakesh, K., Prakash, O., Khanna, S., Purwar, A., & Verma, Y. (2013). Role
of Nanotechnology and Nanoparticles in Dentistry: A Review. India: King
George's Medican University.
Gutiérrez, H., & De la Vara, R. (2008). Análisis y diseño de experimentos. México:
McGraw-Hill Interamericana.
Hernández, R., Fernández, C., & Baptista, M. (2010). Metodología de la investigación.
México: McGrawHill.
Hiemenz, P. (1997). Principles of Colloid and Surface Chemistry. Estados Unidos:
Marcel Dekker, Inc.
Jiménez, A. (Mayo de 2015). ESTUDIO COMPARATIVO IN VITRO DEL GRADO DE
REMINERALIZACIÓN DEL ESMALTE DENTAL CON EL USO DE
NANOPARTÍCULAS DE HIDROXIAPATITA EN DIENTES EXTRAÍDOS CON
63
Y SIN BRACKETS CEMENTADOS EN ELLOS . Obtenido de
http://repositorio.usfq.edu.ec:
http://repositorio.usfq.edu.ec/bitstream/23000/4570/1/120348.pdf
Jusnieruk, S., Wojnarowicz, J., Chodara, A., Chudoba, T., Gierlotka, S., & Lojkowski,
W. (2014). Influence of hydrothermal synthesis parameters on the properties of
hydroxyapatite nanoparticles. Polonia: Beilstein Journal of Nanotechnology.
Londoño, M. (Junio de 2006). Cracterísticas cristaloquímicas de la hidroxiapatita
sintética tratada a diferentes temperaturas. Obtenido de Scielo:
http://www.scielo.org.co/pdf/eia/n5/n5a10.pdf
Machado, E. (2011). ROLE AND INFLUENCE OF THE TOOTHPASTE
COMPONENTS IN THE ORAL BIOCHEMISTRY. Porto: Universida de Porto.
Mahmoud, N., Riad, M., & Farag, A. (2015). Remineralizing Potential of
Hydroxyapatite and Fluoride Nanoparticles on Dentin. Egipto: Egyptian Dental
Journal.
Marvel Panalytical. (2019). Viscosidad. Obtenido de
https://www.malvernpanalytical.com/es/products/measurement-type/viscosity
Medina, A. (2009). Hipersensibilidad dentinal: Una revisión de su etiología,
patogénesis y tratamiento. Colombia: Avances en Odontoestomatología.
Navarro, A. (2017). Mecanismo del proceso de disolución. Obtenido de
https://navarrof.orgfree.com/Docencia/QuimicaAnalitica/Disoluciones/Disoluci
ones2.htm
Noboa, J. (2004). Utilización de dos fuentes de calcio (carbonato dicálcico y conchilla)
y dos horarios de alimentación en ponedoras en Line en la última etapa de
proudcción en la ciudad de Latacunga. Riobamba: Escuela Superior Politénica
de Chimborazo.
NTE INEN. (2013). Pasta dental. Determinación del pH. Ecuador.
Okada, M., & Matsumoto, T. (2015). Synthesis and modification of apatite
nanoparticles for use in dental and medical applications. Japan: ELSEVIER.
Pepla, E., Kostantinos, L., Palaia, G., Tenore, G., & Migliau, G. (2014). Nano-
hydroxyapatite and its applications in preventive, restorative and regenerative
dentistry: a review of literature. Italia: Annali Di Stomatologia. A Journal of
Odontosmatologic Sciences.
Philip, N. (2019). State of the Art Enamel Remineralization Systems: The Next Frontier
in Caries Management. Australia: University of Queensland.
64
Picó, J. (2016). COSMETOTECNIA DE LOS DENTÍFRICOS. RELEVANCIA DEL
COMPORTAMIENTO REOLÓGICO. España: Universidad de Valencia.
Pulido, K. (2016). Evaluación in vitro de una hidroxiapatita nanoparticulada
experimental y su capacidad de oclusión de los túbulos dentinarios. Colombia:
Universidad Nacional de Colombia.
Reinoso, N., & Del Catillo, C. (27 de Diciembre de 2017). Calidad de vida relacionada
a la salud bucal . Obtenido de Redalyc:
http://www.redalyc.org/pdf/4215/421554688004.pdf
Revista del Cosumidor. (Enero de 2003). Pastas Dentales. Obtenido de Revista del
Cosumidor: https://www.profeco.gob.mx/revista/pdf/est_03/pastaden.pdf
Rodríguez, a. (2012). Estudio de la síntesis y caracterización de nanopartículas de
magnetita por métodos electroquímicos. Centro de investigación y desarrollo
tenológico en electroquímica.
Rowe, R., Sheskey, P., & Quinn, M. (2009). Hanbook of Pharmaceutical Excipients.
Estados Unidos: RPS Publishing.
SAE. (30 de Junio de 2016). ALCANCE DE ACREDITACIÓN . Obtenido de SAE:
http://www.acreditacion.gob.ec/wp-content/uploads/2016/11/F-PA02-07-R04-
Alcance-06-OCP-INEN.pdf
Seymour, R. (2012). An introduction to polymer chemistry. United States: M. Dekker.
Shanebrook, A. (2004). Formulation and Use of Surfactants In Toothpastes .
Silverson. (2019). Manufacture of Toothpaste. Obtenido de
http://www.silverson.com/us/resource-library/application-reports/manufacture-
of-toothpaste
Singer, A., Barakat, Z., & Mohapatra, S. (2018). Nanoscale Drug-Delivery systems.
Estados Unidos: Science Direct.
Sjahan, N., & Ibrahim, W. (2014). Microwave Irradiation of Nanohydroxyapatite from
chicken eggshells and duck eggshells. Malaysia: The Scientific World Journal.
Spence, P. (25 de Julio de 2015). La sensibilidad dental afecta al 61% de adultos
colombianos. Obtenido de Portafolio:
http://www.portafolio.co/tendencias/sensibilidad-dental-afecta-61-adultos-
colombianos-55906
Swarup, J., & Rao, A. (2013). Enamel surface remineralization: using synthetic
nanohydroxyapatite. India: Universidad de Manipal.
Torres, J. (2010). Obtención y caracterización de hidroxiapatita a partir de cásca de
huevo y tunicina. Chile: Universidad de Chile.
65
Torres, J. (2010). Obtención y caracterización de hidroxiapatita porosa a partir de
cáscara de huevo y tunicina. Chile: Universidad de Chile.
Trujillo, S., Schmied, W., Lazos, R., & M., G. (2000). Incertidumbre en la calibración
de viscosímetros brookfield, Centro Nacional de Metrología, Laboratorio de
Viscosidad.
Vásquez, J. (2013). Elaboracion Pasta Dental. Obtenido de
http://pastadental4b36.blogspot.com/2013/03/elaboracion-pasta-dental.html
Vega, R. (2016). Curso de diseño experimental y análisis estadístico. Ecuador: Escuela
Politécnica Nacional.
Villora, J. M., Callejas, P., & Barba, F. (2002). Métodos de síntesis y comportamiento
térmico del Hidroxiapatito. España: Boletín de la Sociedad Española de
Cerámica y Vidrio.
Zanella, R. (2012). Metodologías para la síntesis de nanopartículas controlando forma
y tamaño. México: Mundo Nano.
66
Anexos
Anexo A: Árbol de problemas
Inexistencia de una pasta dental con nanohidroxiapatita como agente desensibilizante en
Ecuador
Exceso de impuestos a
importación Falta de iniciativa para la
investigación en Ecuador Desconocimiento de la funcionalidad de
la nanohidroxiapatita en los dientes
Falta de información por parte de los
odontólogos a los pacientes
Muy poco
estudios
relacionados a la
nanohidroxiapatita
y la sensibilidad
dentinaria
Inexistencia de un producto así
en el mercado
Inexistencia de patentes en
el país
Costos elevados
Bajo consumo o demanda Información deficiente
Alto índice de sensibilidad dentaria en Ecuador
67
Anexo B: Categorización de variables
Variable Categorías Variable respuesta
Temperatura de
sinterización
1
200°C por 1 hora
500°C por 1 hora y 30
minutos
900°C por 2 horas
Tamaño de partícula
2
200°C por 1 hora
450°C por 1 hora y 30
minutos
600°C por 2 horas
900°C por 2 horas
Tamaño de partícula
Velocidad de goteo del
fosfato diamónico
1 7 rpm Tamaño de partícula
2 15 rpm Tamaño de partícula
Tamaño de partícula
1 417,05 nm
Porcentaje de
oclusión de los
túbulos dentinarios
2 350,45 nm
Porcentaje de
oclusión de los
túbulos dentinarios
3 2025,15 nm
Porcentaje de
oclusión de los
túbulos dentinarios
68
Anexo C: Instrumentos de recolección de datos
Anexo C.1: Instrumento de recolección de datos para el tamaño de partícula.
Tratamientos Factores Tamaño de partícula
A B AB Medición 1 Medición 2
1 - - +
2 - + -
3 + - -
4 + + +
Anexo C.2: Instrumento de recolección de datos para el diámetro de los túbulos
dentinarios.
Dentífrico Pieza
Diámetro túbulos dentinarios
antes de la aplicación del
dentífrico
Diámetro túbulos dentinarios
después de la aplicación del
dentífrico
Control (C)
1C
2C
3C
4C
1 (con
hidroxiapatita
A1B2)
1.1
1.2
1.3
69
1.4
2 (con
hidroxiapatita
A2B2)
2.1
2.2
2.3
2.4
3 (con
hidroxiapatita
HAP)
3.1
3.2
3.3
3.4
70
Anexo D: Equipos, materiales y reactivos
Equipos Marca Modelo
Estufa Memmret ---
Balanza analítica Mettler Toledo ML204/01
Equipo de filtración al vacío --- ---
Potenciómetro WTW inoLab ---
Bomba peristáltica Thermo Scientific 72-320-128
Plancha de agitación Fisher Scientific ---
Agitador vortex Fisher Scientific 945404
DLS Horiba SZ-100
Espectrofotómetro IR Jasco FT/IR-4600
Espectrofotómetro UV/Vis Varian Cary 50 Bio
Homogenizador Silverson L4R
Mufla Carbolite RHF 14/35 DELTA
Molino vibratorio mLm ---
Microscopio de fuerza atómica (AFM) Park System NX 10
Viscosímetro Brookfield RPT8487376
Reómetro Bohlin Instruments MAL 1053730
Materiales Marca Modelo
Material de vidrio --- ---
Reactivos Casa comercial Grado
Ácido nítrico concentrado Merck Técnico
EDTA sal disódica J. T. Baker Técnico
Hidróxido de amonio J. T. Baker Técnico
Fosfato diamónico J. T. Baker Técnico
Tiosulfato de sodio Merck Técnico
Glicerina J. T. Baker Técnico
Goma Xanthan --- ---
Sacarina sódica Casa de los Químicos ---
Carbonato de calcio --- ---
Esencia de menta Casa de los Químicos ---
Dióxido de titanio --- ---
Resina de fotocurado Filtek P60 3M ESPE ---
Ácido fosfórico 35% Ultra Etch ---
71
Anexo E: Fotografías del proceso experimental
Figura 15 Cáscara de huevo solubilizada en ácido nítrico
Figura 16 Adición de fosfato diamónico 0,5M con la bomba peristáltica
Figura 17 Proceso de sinterización
72
Figura 18 Proceso de molienda en el molino coloidal
Figura 19 Productos: A2B2 (hidroxiapatita de 350,45nm), A1B2 (hidroxiapatita de
417,05nm) y 2 (HAP hidroxiapatita de 2025,15nm)
Figura 20 Equipo de dispersión de luz dinámica (DLS) para la medición de tamaño de
partícula
73
Figura 21 Curva de calibración para análisis de fósforo total
Figura 22 Izquierda: mezcla de carbonato de calcio e hidroxiapatita. Derecha: fase gel
producto de la mezcla de la glicerina, el agua y la goma xahthan
Figura 23 Proceso de homogenización del sistema coloidal mediante agitación a
1000rpm
74
Figura 24 Sistemas coloidales formulados
Figura 25 Discos de resina Filtek P60 3M ESPE sometidos a fotocurado
Figura 26 Microscopio de fuerza atómica (AFM) Park System NX 10
1 2
3
75
Figura 27 Análisis reológico de los dentífricos
Figura 28 Cortes transversales de dentina utilizados para en análisis de la eficacia de los
dentífricos en la oclusión de los túbulos dentinarios
76
Anexo F: Datos obtenidos del análisis reológico
Anexo F.1: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
1.
Velocidad de
cizalla (1/s)
Viscosidad
instantánea (Pas)
Frecuencia
(Hz)
Módulo
elástico (Pa)
Modulo viscoso
(Pa)
0,384 74,6 1 235,2 68,31
1,445 62,27 1,091 248,4 75,02
2,422 40,02 1,182 261,2 80,55
3,413 28,65 1,273 272,7 86,64
4,428 22 1,364 279,3 90,84
5,419 17,49 1,455 287,5 98,07
6,411 14,92 1,545 291,5 102
7,401 13 1,636 290,4 103,7
8,393 11,43 1,727 294,1 107,1
9,383 10,08 1,818 299,4 110,9
10,4 9,401 1,909 307,1 115,4
11,37 8,611 2 319,6 121,9
12,38 7,691 2,091 334,2 129,4
13,37 6,969 2,182 348,5 134,7
14,36 6,514 2,273 363,4 139,6
15,38 5,801 2,364 377 143,6
16,37 5,673 2,455 394,5 148,9
17,36 5,379 2,545 409,5 151,9
18,35 4,992 2,636 427,2 157,6
19,37 4,795 2,727 445,7 162,5
20,33 4,495 2,818 464,3 165,9
21,35 4,283 2,909 482,6 169,8
22,34 4,074 3 500,9 172,5
23,33 3,916 3,091 520 177,5
24,32 3,726 3,182 540,9 179,4
25,34 3,588 3,273 558,8 181,8
26,3 3,446 3,364 578,9 182,8
27,32 3,375 3,455 595 184,6
28,31 3,295 3,545 616,2 187,2
29,3 3,215 3,636 638,6 191,8
30,29 3,146 3,727 657,5 193,6
31,31 3,054 3,818 678,2 194,8
32,3 2,999 3,909 698 198,7
77
33,29 2,955 4 722,3 199,6
34,28 2,917 4,091 733,2 198,5
35,28 2,869 4,182 762,5 206
36,27 2,854 4,273 785,2 209,5
37,5 2,703 4,364 806,8 212,7
38,47 2,766 4,455 828,3 213,5
39,56 2,701 4,545 855,8 218
40,51 2,824 4,636 881,2 222,8
41,4 2,878 4,727 906,7 223,7
42,36 2,555 4,818 921,4 226,6
43,37 2,541 4,909 943,4 228,6
44,43 2,71 5 971,1 231,4
45,37 2,673 5,091 987,3 230,7
46,38 2,027 5,182 998,1 232,9
47,41 2,448 5,273 1026 229,7
48,38 2,26 5,364 1036 233,8
49,37 2,336 5,455 1054 233,4
5,545 1065 229,4
5,636 1092 238
5,727 1117 238,2
5,818 1131 239,1
5,909 1148 241,5
6 1164 238,3
6,091 1184 238,6
6,182 1211 240,6
6,273 1225 252
6,364 1259 248,8
6,455 1264 251,4
6,545 1253 243,4
6,636 1271 247,1
6,727 1277 244,2
6,818 1280 255,6
6,909 1301 245,8
7 1325 252,4
7,091 1316 242,2
7,182 1340 260,6
7,273 1384 253,8
7,364 1395 257,6
7,455 1390 257,9
7,545 1396 254,8
78
7,636 1406 262,7
7,727 1432 260,6
7,818 1428 265,2
7,909 1471 259,1
8 1517 261,4
8,091 1533 265,9
8,182 1558 258,2
8,273 1560 254,5
8,364 1571 244
8,455 1605 253,8
8,545 1592 263,3
8,636 1603 271,7
8,727 1618 255,7
8,818 1636 248,2
8,909 1661 261,7
9 1648 249,3
9,091 1619 276,9
9,182 1678 244
9,273 1703 248
9,364 1718 270,8
9,455 1736 235
9,545 1719 279,3
9,636 1719 251,6
9,727 1743 260,3
9,818 1755 254
9,909 1762 259,2
10 1802 275
Anexo F.2: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
2.
Velocidad de
cizalla (1/s)
Viscosidad
instantánea (Pas)
Frecuencia
(Hz)
Módulo
elástico (Pa)
Modulo viscoso
(Pa)
0,379 59,05 1 178,2 50,79
1,416 40,37 1,091 180,9 49,47
2,409 30,22 1,182 182,1 48,93
3,399 22,82 1,273 181,9 49,47
4,39 18,09 1,364 182,6 50,52
5,381 14,81 1,455 183,9 50,77
6,396 12,12 1,545 185,8 49,98
79
7,388 10,54 1,636 188 50,34
8,378 9,695 1,727 191,9 51,89
9,369 8,877 1,818 197 53,81
10,38 7,935 1,909 202,6 54,67
11,38 7,203 2 207,5 54,64
12,37 6,646 2,091 210,5 54,83
13,36 5,959 2,182 214,8 56,39
14,35 5,607 2,273 219,4 58,63
15,37 5,345 2,364 224,9 60,55
16,36 5,146 2,455 231 61,34
17,35 4,916 2,545 236,6 62,96
18,34 4,691 2,636 241,7 64,95
19,33 4,459 2,727 246,8 67,8
20,33 4,216 2,818 254,7 70,75
21,34 4,023 2,909 263,4 74,55
22,33 3,796 3 272,1 77,81
23,32 3,833 3,091 281,8 81,03
24,31 3,747 3,182 284,5 80,72
25,3 3,688 3,273 287,9 82,07
26,3 3,591 3,364 300,7 89,8
27,46 3,6 3,455 314,8 93,1
28,45 3,43 3,545 324,9 97,32
29,42 3,327 3,636 338,9 103,7
30,4 3,188 3,727 352,5 106,2
31,41 3,06 3,818 371,4 113,5
32,49 3,01 3,909 379,3 112,2
33,49 2,975 4 391,7 114,8
34,35 2,994 4,091 406,6 121,4
35,32 3,155 4,182 419,7 121,6
36,28 2,91 4,273 435 128,8
37,23 2,797 4,364 448,1 131,1
38,3 2,732 4,455 464,5 133,8
39,4 2,69 4,545 478,2 138,6
40,37 2,711 4,636 495,7 141,4
41,29 2,469 4,727 511 144,1
42,52 2,722 4,818 521,4 138,7
43,49 2,778 4,909 536,1 149,4
44,36 2,635 5 548,8 152,7
45,37 2,312 5,091 571,5 155,9
46,42 2,712 5,182 582,9 159
80
47,36 2,722 5,273 594,9 161,9
48,26 2,308 5,364 611,8 160,6
49,33 2,479 5,455 618,8 163,7
5,545 637,1 166,9
5,636 659,6 173,9
5,727 685,6 173,4
5,818 685 172,5
5,909 701,7 178,7
6 719,7 177,6
6,091 738,8 185,1
6,182 752,5 188,7
6,273 773,5 191,5
6,364 808 195
6,455 829,2 196,9
6,545 851,4 195,3
6,636 893,7 207
6,727 902,6 207,3
6,818 916,7 200,2
6,909 946,3 201,6
7 965,6 207,5
7,091 960,3 204,7
7,182 983,2 212,5
7,273 989,7 225,9
7,364 1017 217,5
7,455 1043 204,2
7,545 1075 215,3
7,636 1091 211,7
7,727 1094 220,7
7,818 1110 221,9
7,909 1106 229,6
8 1143 215,9
8,091 1175 221,8
8,182 1189 233,5
8,273 1227 220,4
8,364 1229 228,3
8,455 1251 230,7
8,545 1284 228,9
8,636 1314 222,6
8,727 1344 210,3
8,818 1339 247,4
81
8,909 1392 229,6
9 1389 247,5
9,091 1386 226
9,182 1423 208,6
9,273 1469 222,2
9,364 1433 214,4
9,455 1496 222,1
9,545 1532 249,4
9,636 1514 251,6
9,727 1561 256,3
9,818 1525 238,9
9,909 1583 214,6
10 1575 253,4
Anexo F.3: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
3.
Velocidad de
cizalla (1/s)
Viscosidad
instantánea (Pas)
Frecuencia
(Hz)
Módulo
elástico (Pa)
Modulo viscoso
(Pa)
0,3959 86,35 1 196,8 53,63
1,439 61,42 1,091 201,1 54,8
2,422 41,33 1,182 203,8 54,74
3,412 31,03 1,273 204,7 54,62
4,435 24,83 1,364 204,6 55,08
5,403 20,36 1,455 204,9 56,19
6,419 17,16 1,545 206,2 56,28
7,41 15,22 1,636 207,8 55,81
8,401 13,56 1,727 210,1 56,08
9,393 12,33 1,818 213,9 57,64
10,41 11,24 1,909 219,3 59,35
11,37 10,37 2 224,6 60,22
12,39 9,615 2,091 229,3 60,1
13,38 8,879 2,182 233,2 60,67
14,37 8,103 2,273 236,6 62,26
15,39 7,295 2,364 240,3 63,94
16,38 6,732 2,455 246,2 65,3
17,37 6,126 2,545 251 65,91
18,36 5,636 2,636 254,4 66,66
19,35 5,29 2,727 257,3 66,83
20,34 5,075 2,818 261,7 68,11
82
21,36 4,841 2,909 265,2 69,79
22,35 4,56 3 270,5 71,49
23,3 4,251 3,091 273,8 72,11
24,47 3,963 3,182 278,4 72,62
25,44 3,797 3,273 280,8 73,4
26,47 3,549 3,364 284,6 74,73
27,4 3,414 3,455 290,6 76,94
28,38 3,228 3,545 297,2 80,67
29,36 3,102 3,636 302,5 80,95
30,38 2,99 3,727 304,7 81,2
31,44 2,741 3,818 309,9 83,54
32,48 2,639 3,909 311,3 83,39
33,54 2,567 4 317,6 84,25
34,67 2,658 4,091 322,7 87,66
35,53 2,39 4,182 331,3 91,05
36,46 2,454 4,273 336,4 89,65
37,35 2,59 4,364 343,9 93,83
38,37 2,393 4,455 350,4 95,68
39,31 1,975 4,545 361,1 98,91
40,45 2,012 4,636 364,9 101,6
41,48 2,173 4,727 377,4 102
42,27 1,754 4,818 386,2 106,4
43,18 1,74 4,909 390,2 110
44,75 1,851 5 401,1 112,6
45,24 1,971 5,091 416,6 111,4
46,39 2,015 5,182 424,7 113,7
47,13 1,387 5,273 433,8 121,6
48,7 1,674 5,364 448,4 124
49,47 1,789 5,455 456,8 115,9
5,545 464,6 120,9
5,636 476,3 123
5,727 484,1 127,1
5,818 498,3 126,6
5,909 503,1 122,3
6 512,1 125,3
6,091 531 128,4
6,182 525,7 130,3
6,273 533,6 134,8
6,364 543,4 133,2
6,455 546,8 138,3
83
6,545 551,4 137,8
6,636 563,6 138,1
6,727 572,7 131,7
6,818 582 143,1
6,909 606,2 136,7
7 596,7 144,7
7,091 606 134,4
7,182 622,2 140,5
7,273 638,9 146,2
7,364 653,2 149,4
7,455 666,6 156,2
7,545 695,6 146,9
7,636 696,8 148,3
7,727 716,2 165,4
7,818 735,1 156,7
7,909 751,8 156,4
8 766,2 165,1
8,091 799,5 171,9
8,182 804,1 145,9
8,273 825,5 169,1
8,364 838,2 151,7
8,455 866,7 167,3
8,545 849,2 172,8
8,636 875,9 166,8
8,727 901,8 170,9
8,818 916,6 152,8
8,909 939,7 160,5
9 943,1 177,1
9,091 930,8 138,1
9,182 958 187,3
9,273 952,1 158,7
9,364 984,2 160,9
9,455 1003 167,6
9,545 988,4 194,1
9,636 998,6 186,7
9,727 1002 174,6
9,818 1009 150,5
9,909 1058 171,6
10 1035 164,8
84
Anexo F.4: Datos velocidad de cizalla (1/s) versus viscosidad instantánea (Pas) y
frecuencia (Hz) versus módulo elástico (Pa) y módulo viscoso (Pa) para dentífrico
4.
Velocidad de
cizalla (1/s)
Viscosidad
instantánea (Pas)
Frecuencia
(Hz)
Módulo
elástico (Pa)
Modulo viscoso
(Pa)
0,4421 207 1 1429 711,1
1,465 137 1,091 1483 724,3
2,453 78,71 1,182 1523 747,4
3,429 53,16 1,273 1558 764,7
4,451 43,15 1,364 1608 785,4
5,43 35,06 1,455 1635 797,8
6,442 29,42 1,545 1665 814,5
7,434 26,29 1,636 1693 823,2
8,424 22,48 1,727 1724 832,4
9,415 21,08 1,818 1774 864,5
10,43 19,61 1,909 1787 876,2
11,42 18,56 2 1816 888,8
12,41 17,47 2,091 1833 898,9
13,4 16,58 2,182 1857 917,7
14,39 15,72 2,273 1890 930,8
15,41 14,96 2,364 1903 948,2
16,4 14,27 2,455 1919 948,8
17,39 13,65 2,545 1945 974,4
18,38 13,08 2,636 1964 981
19,37 12,55 2,727 1954 977,6
20,36 12,11 2,818 1975 988,3
21,38 11,71 2,909 1985 999,7
22,37 11,29 3 2003 1008
23,36 10,96 3,091 2013 1020
24,35 10,59 3,182 2029 1036
25,35 10,29 3,273 2026 1040
26,34 10 3,364 2016 1034
27,35 9,723 3,455 2016 1040
28,34 9,465 3,545 2019 1042
29,34 9,213 3,636 2019 1047
30,33 8,996 3,727 2010 1045
31,34 8,785 3,818 2003 1047
32,33 8,584 3,909 1992 1046
33,32 8,386 4 1997 1052
34,32 8,211 4,091 2001 1057
35,31 8,028 4,182 2013 1069
85
36,3 7,861 4,273 2024 1077
37,31 7,698 4,364 2028 1082
38,3 7,556 4,455 2025 1083
39,29 7,411 4,545 2019 1082
40,28 7,274 4,636 2017 1085
41,27 7,141 4,727 2021 1088
42,27 7,015 4,818 2032 1096
43,28 6,883 4,909 2046 1106
44,27 6,777 5 2075 1124
45,26 6,654 5,091 2099 1136
46,26 6,567 5,182 2119 1150
47,25 6,46 5,273 2147 1165
48,24 6,359 5,364 2168 1175
49,25 6,258 5,455 2182 1183
5,545 2203 1195
5,636 2230 1203
5,727 2248 1215
5,818 2276 1228
5,909 2308 1241
6 2341 1260
6,091 2375 1276
6,182 2400 1290
6,273 2435 1304
6,364 2475 1319
6,455 2506 1336
6,545 2531 1349
6,636 2581 1369
6,727 2623 1387
6,818 2664 1405
6,909 2701 1422
7 2723 1434
7,091 2763 1454
7,182 2793 1462
7,273 2850 1487
7,364 2884 1498
7,455 2941 1522
7,545 3006 1549
7,636 3044 1567
7,727 3059 1578
7,818 3108 1596
86
7,909 3144 1602
8 3191 1625
8,091 3235 1642
8,182 3255 1656
8,273 3315 1669
8,364 3343 1683
8,455 3405 1706
8,545 3437 1727
8,636 3496 1744
8,727 3532 1755
8,818 3570 1773
8,909 3607 1791
9 3652 1809
9,091 3662 1807
9,182 3706 1835
9,273 3782 1860
9,364 3831 1869
9,455 3863 1882
9,545 3925 1906
9,636 3963 1922
9,727 3996 1943
9,818 4032 1947
9,909 4081 1954
10 4092 1978
Top Related