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BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. TEMA 7 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL ESMALTE Y DENTINA ESTRUCTURA DE LOS CRISTALES DEL ESMALTE Y DENTINA.- El esmalte y la dentina son los dos tejidos calcificados primarios del dien...

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. TEMA 7 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL ESMALTE Y DENTINA ESTRUCTURA DE LOS CRISTALES DEL ESMALTE Y DENTINA.- El esmalte y la dentina son los dos tejidos calcificados primarios del diente, tienen ciertos rasgos en común al tratar de sus propiedades fisicoquimicas. ESTRUCTURA CRISTALINA DEL ESMALTE.- Los primeros análisis químicos indicaron que la materia mineral del esmalte era una sal, fosfato de calcio. Estudios por difracción de rayos X confirmaron que la fase mineral, corresponde a compuestos conocidos como apatitas (apatita = fosfato de cal translúcido natural). Específicamente, la apatita presente en el esmalte es la hidroxiapatita, que se la describe como una apatita de carbonato. Las apatitas se caracterizan por preservar una configuración cristalina. La hidroxiapatita pura, puede representarse estequiométricamente mediante la siguiente fórmula: Caro (PO4)s (OH): Sin embargo Magnesio, Estroncio, Radio, pueden sustituir al Calcio por donde quiera en la red cristalina. El cristal es construido de pequeñas unidades de forma paralelepipedo, las “celdas unidades”. CELDA UNIDAD CRISTALINA.- Las dimensiones de la celda unidad y las posiciones tos de los iones en la celda han sido determinadas por varios experimentos: bastonci hexagonales de unos 330 A de ancho y 300 a 500 A de largo. Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. Una capa sin prismas de cristales de apatita se encuentra en la superficie externa del esmalte. A diferencia del hueso y de la dentina, el esmalte no contiene fosfato de calcio. TAMAÑO Y FORMA DE LOS CRISTALES.- Los cristalitos en el esmalte son más largos que los que ocurren en el hueso, dentina y cemento. Los cristalitos del esmalte en desarrollo, adoptan la forma de barras o plaquetas cuyos cristales tienen una longitud que varía entre 1200 y 2100 Armstrong y de ancho oscila entre 150 y 250 A. A medida que el esmalte madura, los cristales se empaquetan más densamente. El diminuto tamaño de los cristalitos de apatita, desempeña un papel decisivo al determinar su composición química variable. HIDROXIAPATITA Y SUS SUBSTITUYENTES.- Como se mencionó anteriormente el Plomo, Magnesio, Manganeso, Estroncio e Hidronio (H30*), pueden sustituir al calcio en hidroxiapatita. El Arseniato puede sustituir al Fosfato, los Fluoruros; o Cloruros sustituir al Hidroxilo (que ocurre dentro de la red cristalina). En todas estas substituciones, los cristales de apatita conservan la misma configuración estructural. El contenido de fluoruro del esmalte humano, aumenta igualmente con el contenido de fluoruro del agua potable de un área dada. El carbonato: entre los substituyentes en apatita, ha sido objeto de muchos estudios. La apatita presente en el esmalte dental no es una hidroxiapatita pura, sino, una apatita de carbonato con un contenido de carbonato de 2 a 3%. Apatitas que contienen carbonato: Los iones de carbonato substituyen iones en la estructura bajo dos posibilidades. La primera de estas, en la cual se reemplazan los iones hidroxilo, puede prepararse creando CO; seco sobre la hidroxiapatita a 1,000°C: Cajg (PO4)s (OH): + CO; — Caio (PO4)sCOs + H:0 60 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos, Otra forma en que el carbonato puede reemplazar al fosfato es precipitando apatita a 95°C en presencia de carbonato de hidrógeno. Si un fosfato de calcio básico se precipita a la temperatura ambiente o corporal en presencia de carbonato o bicarbonato, la apatita resultante siempre contendrá un porcentaje de carbonato o bicarbonato. El efecto del carbonato es hacer a la apatita mucho menos cristalina. Desde el punto de vista estructural estas apatitas mantienen estrecha relación con las apatitas de los huesos y de los dientes. La más importante de estas, es la substitución parcial de fosfato por carbonato en los cristales de apatita. FLUOROAPATITA: Za fluoroapatita se prepara calentando una mezcla íntima de hidroxiapatita y fluoruro de calcio o NaF a 1.000°C: Caio(POs)s (OH): + CaF: — — Cajo (PO4)F: + Ca0 + HO La fluoroapatita es la más estable de las apatitas. El factor más importante para controlar el curso de la reacción es la concentración de F-, debido principalmente a que la hidroxiapatita es un poco más soluble que la fluoroapatita (mucho más en condiciones ácidas) y algo menos soluble que el CaF>. En condiciones ácidas (pH < a 4,5), la concentración efectiva de F- se reduce por la formación de HF. La adición de fosfato reprime la reacción. Por esta razón se aumentó originalmente fosfato a las soluciones de gel de fluoruro para aplicación tópica a los dientes. Sin embargo, los barnices de desarrollo más reciente, y de uso más amplio hoy en día, se utilizan a pH neutro y no contienen fosfato añadido. RAZÓN DEL CALCIO Y FOSFORO.- La hidroxiapatita sintética pura tiene una razón Ca / P (Calcio — fósforo) de 1.67 en peso. En casi todos los casos, la razón es inferior a 2.15. Como uno de los agentes que contribuyen a éste fenómeno, se propuso la absorción de fosfato sobre los cristalitos o la substitucion de calcio por sodio, magnesio u otros iones. Especificamente se sugirió la substitución de dos iones de calcio por ién hidronio H30*. DUREZA Y ESTRUCTURA DEL ESMALTE.- El esmalte maduro radica en una serie de prismas o barras de 4 a 6 micras de diámetro, que corren de la unión dentina — esmalte a la superficie: extern " a del esmalte. Los prismas están compuestos de cristalitos de apatita. > En una matriz orgánica que es “proteina”. 61 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. La mayor parte de los estudios ópticos han sido realizados con cortes de esmalte pulidos de 30 micras de grueso o de mayor grosor. El componente primario del esmalte es el prisma del esmalte. Con frecuencia por todo ¢l esmalte se encuentra una línea de segmentos de prismas, que está menos calcificada que los segmentos de prismas vecinos; a estas líneas se las denominó “Estrías de Retzius o líneas de Retzius”. Las líneas de Retzius son elementales en la determinacion del progreso de la lesión de caries en el esmalte. DUREZA Y ESTRUCTURA DE LA DENTINA - FASE MINERAL.- La dentina es menos mineralizada que el esmalte, pero su contenido mineral es más alto que el hueso o el cemento. Los cristalitos de dentina son más pequeños que los del esmalte. El grueso aproximado es en promedio de 20 a 35 A. Se anunció de la presencia de Fosfato Cálcico Amorfo (FCA) en dentina, y se descubrió que el 35% de la fase mineral dentina es FCA, aproximadamente la misma fracción que en hueso compacto. La dentina a diferencia del esmalte inerte, conserva un componente celular, el “odontoblasto” cuando madura. La dentina al igual que otros tejidos conectivos, posee primariamente una sustancia extracelular. Este componente extracelular ocurre primariamente en forma de una matriz colagenosa densamente mineralizada, que encierra estructuras tubulares. Esta matriz dentinal mineralizada forma el cuerpo del diente, protege la pulpa dental y proporciona unión y apoyo al esmalte protector que recubre al diente y al cemento. SOLUBILIDAD DEL ESMALTE.- El esmalte cariado es atacado por ácidos orgánicos producidos por metabolismos microbianos, en base a éstos fenómenos se tiene interés por la solubilidad del esmalte y de la hidroxiapatita en soluciones ácidas. Por estudios de disolución del esmalte dental e hidroxiapatitas, en amortiguador es ácidos, se ha observado que se llega a un equilibrio en que el grado de disoluc ión está gobernado por el producto de solubilidad del fosfato cálcico monohidrégen o. Esto fue interpretado como resultado de una fina capa de fosfato cálcico monohidrógeno que se forma sobre la superficie de la apatita y determina la solubili dad. Cuyas reacciones se presentan com o sigue: 62 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. Verdadero equilibrio de la hidroxiapatita. Caio (PO4)s (OH): 10 Ca*_—; 6PO + 20H En soluciones amortiguadoras de pH 4 a 6 (ácido) Reacción total neta Caro (PO4)s (OH): + 8H* — ——e 10Ca? + 6HPO + 2H,0 El estroncio y cobre, están distribuidos uniformemente por todo el esmalte, parece ser que fueran depositados en el momento de la formación del esmalte, sin sufrir cambio alguno posteriormente, el carbonato y magnesio presentes desde la superficie externa del esmalte hacia la unión dentina — esmalte, parece que fueron también depositadas en el esmalte en el momento de su formación. 63 Scanned with ACE Scanner