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