REACCIÓN ANTIBACTERIAL Y DÉRMICA DE HIDROXIAPATITA SINTÉTICA EN CONEJOS NUEVA ZELANDA PARA APLICACIONES BIOMÉDICAS
El tratamiento de enfermedades óseas en el área ortopédica
conlleva a la búsqueda de sustitutos óseos que posean
características similares a las del hueso natural proporcionando una
mayor eficacia en cuanto a biocompatibilidad y regeneración se
refiere.
Actualmente las cerámicas bioactivas e inertes han despertado gran
interés debido a su compatibilidad con el medio fisiológico
(Colutorios, 2015) por su limitada toxicidad, baja conductividad
eléctrica y control en su velocidad de degradación in vivo;
utilizándose con éxito en diversos casos clínicos (Méndez, 2013).
Una de las bio-cerámicas más estudiadas es la hidroxiapatita
Ca10(PO4)6(OH)2 (HAp), un fosfato cálcico con estructura similar al
hueso humano (Matsumoto, 2004) que puede obtenerse
directamente de este o de manera sintética arrojando un producto
de alta pureza, biocompatible y con mejores propiedades mecánicas
(Álvarez, 2014).
La sintesis de HAp vía hidrotermal presenta ventajas con relación a
su estructura química y cristalinidad; Wang et al. menciona que la
adición de surfactantes a esta síntesis inhibe su aglomeración y
mejora la nucleación de las nanopartículas al modificar su carga
superficial.
Investigaciones sugieren el uso de hidroxiapatita en implantes
biomédicos, debido a los efectos bactericidas que ha mostrado en
cepas de Staphylococcus aureus, Pseudomona aeuroginosa y
Escherichia coli, presentando hasta un 99% de inhibición de
microorganismos patógenos (Rodríguez, 2016).
El objetivo de este estudio fue la determinación de las propiedades
antibacteriales y la reacción dérmica provocada por la hidroxiapatita
en conejos Nueva Zelanda para aplicaciones biomédicas.
METODOLOGÍA
ESTUDIOS DE CARACTERIZACIÓN HA Y HA-CTAB
CONCLUSIONES
INTRODUCCIÓN
F. C. Salinas Pérez, A. Garrido Hernández, M. Quezada Cruz, L. E. Chávez Güitrón
C. Y. Eslava Monroy, G.G. Sánchez Gutiérrez
Los polvos de hidroxiapatita con y sin surfactante (HA y HA-
CTAB) fueron exitosamente sintetizados por el método
hidrotermal, obteniéndose en ambos casos una morfología de
varilla; el uso de surfactante aumentó la relación
longitud/diámetro de la partícula debido a la acción del CTAB
sobre su carga superficial, lo que influyó en la actividad
antibacteriana al observarse un mayor diámetro de inhibición en
las bacterias Streptococcus anginosa y Pseudomonas
aeuroginos con el polvo HA-CTAB. En la prueba de irritación
dérmica, se dio una reacción inflamatoria general debido a la
respuesta del organismo ante la entrada de una substancia
ajena a él, sin causar otro efecto adverso.
10 20 30 40 50
ICDD 74-0565
Inte
nsid
ad
(u
. a
.)
2q (grados)
HA
HA CTAB
(10
0)
(02
0)
(10
2)
(21
0)
(11
2)
(30
0)
(20
2)
(13
0)
(22
2)
(12
3)
(00
4)
a)
100 nm
c) HA
100 nm
d) HA - CTAB
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Escherichia coli
CDBB-B-1000
Pseudomonas
aeruginosa
CDBB-B-1011
Streptococcus
anginosus
CDBB-B-1311a
Staphylococcus
aureus
subsp. aureus
CDBB-B-1304
Tamaño
de sensidisco
Hidroxiapatita con surfactante catiónico
bromuro de cetiltrimetilamonio
(HA - CTAB)
Pro
medio
de d
iám
etr
o d
e z
ona d
e inhib
ició
n (
mm
).
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Hidroxiapatita sin surfactante (HAp)
Pseudomonas
aeruginosa
CDBB-B-1011
Escherichia coli
CDBB-B-1000Streptococcus
anginosus
CDBB-B-1311a
Staphylococcus
aureus
subsp. aureus
CDBB-B-1304
Pro
medio
de d
iám
etr
o d
e z
ona d
e inhib
ició
n (
mm
).
Tamaño
de sensidisco
Tabla 2 Tiempo (h)
Muestra Conejo Inoculación 1 h 24 h 72 h
CTAB
C (+) T C(-) C (+) T C(-) C (+) T C (-) C(+) T C(-)
1 ++++p ++++p ++++p ++++p 0 0 ++p +e 0 0 +i 0
2 ++++p ++++p ++++p ++++p 0 0 ++p ++e 0 0 0 0
HA 3 ++++P ++++p ++++p ++++P 0 0 ++p ++e 0 0 0 0
4 ++++P ++++p ++++p ++++P 0 0 ++p ++e 0 0 +i 0
ACTIVIDAD ANTIBACTERIANA
TEMPERATURA DE INOCULACIÓN EN CONEJOS NUEVA ZELANDA
Tabla 1
Tiempo
Tratamiento
C (+) HA C (-) CTAB
0 h 39.6±0.6 39.2±0.8 39.3±0.8 39.7±0.7
1 h 41.2±0.2 41.7±0.2 41.2±0.1 40.9±0.2
24 h 37.3±0.4 37.2±0.4 37.05±0.6 37.4±0.5
72 h 37.9±0.5 37.4±0.6 38.2±0.4 38.3±0.3
REFERENCIAS. Álvarez., J. L., Arráez, Á. & Arráez, M. E., 2014. Aplicaciones de las impresoras 3D en medicina. pp. 317-322.; Colutorios, 2015. colutorio.org. [En línea], Disponible en: https://colutorio.org/principio-activo/hidroxiapatita/#Mecanismo_de_accion_de_la_Hidroxiapatita; Matsumoto, T. y
otros, 2004. Hydroxyapatite particles as a controlled release carrier of protein. Biomaterials, Volumen 26, p. 3807–3812.; Méndez, E., 2013. Caracterización de hidroxiapatitas sintéticas nanoesructuradas mediante Espectroscopía Infrarroja (FTIR) y Difracción de rayos X (XRD).; Rodríguez, D. A. L.,
2016. Desarrollo de recubrimiento mediante proyección térmica por plasma en base a polvos de HA-nAg sintetizados mediante métodos verdes. Centro de investigación en materiales avanzados .; Wang, Y. y otros, 2006. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite nanopowders using cationic surfactant
as a template.. Mater Lett , Volumen 60, pp. 1484-1487.
Estudios de caracterización
realizados a polvos de HA y HA-
CTAB.
a) XRD muestran buena
cristalización en fase hexagonal
en ambas muestras sin
alteración de estructura
cristalina.
b) FT-IR existe gran similitud
entre las muestras y todas
corresponden al espectro de la
hidroxiapatita, no existe
evidencia de impurezas por el
surfactante.
c) y d) SEM en ambas muestras
se observa una morfología de
varilla con longitud de 100-300
nm y diámetro de 10-20 nm,
cambiando la relación
longitud/diámetro en la muestra
HA-CTAB. Se observan en
todos los polvos aglomerados
con geometría irregular.
Fotografía de Infrarrojo a la hora post inoculación; 1 y 2) C(+), 3 y 4) HA, 5 y 6) C(-). Tabla 1) Perfil
térmico de los sitios de inoculación, en todos se registró hasta una hora después un incremento de la
temperatura que supera a la corporal (38.3 °C) debido a una respuesta inflamatoria, a las 24 y 72
horas no aumentó la temperatura en ninguno de los sitios.
p= pápula; e= edema; i= induración.
Determinación en la
susceptibilidad
antibacteriana de
hidroxiapatita con y sin
surfactante (HA y HA-
CTAB) por el diámetro de
la zona de inhibición (DIZ).
Ambos polvos mostraron
actividad antibacteriana
con todas las bacterias
evaluadas; en el caso de
HA-CTAB se observó una
mayor inhibición contra
Streptococcus anginosa y
Pseudomonas
aeuroginosa.
Síntesis de polvos HA y HA-CTAB
• Método hidrotermal
• Surfactante
• Bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB)
• Estudios de caracterización
• Espectro de Infrarrojo (FT-IR)
• Difracción de rayos X (XRD)
• Microscopía electrónica de barrido (SEM)
Actividad antibacteriana muestras HA y HA-CTAB
• Prueba Kirby-Bauer
• Cuatro cepas de bacterias
• Gram (-)
• Pseudomonas aeruginosa CDBB-B-1011
• Escherichia coli CDBB-B-1000
• Gram (+)
• Streptococcus anginosus CDBB-B-1311
• Staphylococcus aureus CDBB-B-1304
Evaluación de irritación dérmica
•Conejos macho Nueva Zelanda •Dos individuos por hidroxiapatita •6 puntos se inoculación por conejo (1
mL/punto) •2 región superior – control positivo
C(+) •Coadyuvante de Caseína 3,5 mg/100
mL y Lactosa 5 g/100 mL. •2 región inferior – control negativo C(-) •Solución salina
•2 región central – muestra a evaluar T •Hidroxiaptita en solución
•Evaluó la presencia de eritema, edema, induración y necrosis. •Tiempo: 1, 24, 72 horas post
inoculación. •Método de evaluación deendiendo de
la gravedad de la lesión: +, ++, +++, ++++
Evaluación de la temperatura de inoculación
• Registro de la temperatura en cada sitio de administración intradérmica
• Cámara termográfica (Flir-Spot)
• Tiempo
• Finalizar la inoculación
• 1, 24, 72 horas post inoculación
• Análisis de resultados por ANDEVA y prueba de Tukey.
REACCIÓN DÉRMICA EN CONEJOS NUEVA ZELANDA
Tabla 2) Evaluación de la
inoculación intradérmica en
conejos; en todos los sitios
se observó la formación de
una pápula en el momento
de la inyección
manteniéndose hasta una
hora después. A las 72 horas
se reportó una reacción de
induración en el 50% de los
conejos tratados con HA y
HA-CTAB.
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
PO43-
Tra
nsm
ita
ncia
(u
. a
.)
Número de onda (cm-1)
HA
HA CTAB
n2(PO43-)
n3(PO43-)
PO43-
HPO43-
OH-
PO43-
b)
OH-
n3(CO32-)
n3(CO32-)
OH-