Cambio del pH y de la concentración de calcio 

El  cambio  del  pH  desde  el  fraguado  de  los  cementos  hasta  el  término  del  cultivo  celular  se  representa en la figura 6.8. En la figura se distinguen tres zonas de izquierda a derecha, éstas  son: 1) el fraguado de los cementos durante 7 días sumergidos en agua destilada (región azul),  2) el preacondicionado de los cementos, y el TCPS, con medio de cultivo durante un día (región  naranja)  y  3)  los  14  días  de  cultivo  celular  (región  rosa),  equivalentes  a  22  días  totales  de  experimentación.  Como  caso  especial  se  encuentra  la  curva  correspondiente  al  TCPS,  la  cual  inicia el día 8 del experimento puesto que no requiere de ser fraguado.  

Cabe mencionar que el medio líquido (agua destilada o medio de cultivo) en contacto con los  materiales se cambió cada día y que el valor de pH reportado en la figura 6.8 corresponde al  pH  del  medio  remplazado,  es  decir  del  sobrenadante  que  había  estado  en  contacto  con  los  materiales durante un día. 

Figura 6.8: Evolución del pH en el medio líquido en contacto con los materiales. La región azul  corresponde  a  los  7  días  de  fraguado  en  agua,  la  región  naranja  corresponde  al  pre‐ acondicionado  con  medio  de  cultivo  y  la  región  rosa  corresponde  a  los  14  días  de  cultivo  celular. Se realizaron cambios de medio cada día y el valor de pH reportado corresponde al del  medio removido. 

Durante el fraguado puede observarse que el valor del pH del agua en contacto con la espuma  (0.5T‐0.55)  o  el  cemento  (RefA‐0.55)  disminuye,  que  la  caída  es  cada  día  mayor  y  que  la  espuma genera también un mayor descenso del pH. 

Durante el periodo de fraguado, el ‐TCP se hidroliza para transformarse en CDHA de acuerdo  a la siguiente reacción química [43‐45]: 

3 ‐Ca

(PO

)

 + H

O  Ca

(HPO

)(PO

)

(OH)

El  mecanismo  de  reacción  implica  la  disolución  del  ‐TCP  que  libera  iones  calcio  y  fosfato  al  medio.  Cuando  estos  iones  quedan  en  disolución  suceden  inmediatamente  varios  equilibrios  químicos.  Los  fosfatos  reaccionan  con  los  protones  del  agua  para  formar  aniones  hidrógenofosfato  y  dihidrógenofosfato  [46],  en  paralelo,  los  iones  calcio  pueden  quelar  los  hidroxilos del agua, el resultado de éstos equilibrios es que el pH final del agua disminuye.  Una vez que los materiales han fraguado se ponen en contacto con el medio de cultivo celular,  que tiene un pH mayor al del agua destilada, por esta razón después del día 7 hay incremento  repentino de pH (ver figura 6.8). Durante el periodo de cultivo se observa que el pH del medio  en contacto  con el TCPS  disminuye como consecuencia de la  degradación normal del medio.  No obstante, la caída del pH en el medio en contacto con el cemento y la espuma es mayor,  probablemente a causa de las interacciones iónicas.  

A diferencia del fraguado, donde el agua destilada favorece la disolución del ‐TCP, el medio  de  cultivo  es  una  disolución  sobresaturada  de  iones  con  respecto  a  la  CDHA  producto  de  la  reacción  de  fraguado.  Bajo  estas  nuevas  condiciones,  y  puesto  que  la  CDHA  es  poco  soluble  [46], se favorece la precipitación de los iones sobre el cemento o la espuma. Además es sabido  que la HA es bioactiva [47], es decir, es capaz de propiciar la formación de una capa de fosfatos  sobre  su  superficie.  Una  vez  más,  el  balance  de  los  diferentes  equilibrios  iónicos  que  toman  lugar genera la caída del pH durante el cultivo celular. 

Una  prueba  de  los  diferentes  equilibrios  iónicos  referidos  anteriormente  se  muestra  en  la  figura 6.9. En esta figura se muestra la evolución de la concentración de calcio en el agua de  fraguado (región azul), el preacondicionado (región naranja) y el cultivo celular (región rosa). 

Figura  6.9:  Evolución  de  la  concentración  de  calcio  en  el  medio  líquido  en  contacto  con  los  materiales.  La  región  azul  corresponde  a  los  7  días  de  fraguado  en  agua,  la  región  naranja  corresponde  al  preacondicionado  con  medio  de  cultivo  y  la  región  rosa  corresponde  a  los  14  días  de  cultivo  celular.  Se  realizaron  cambios  de  medio  cada  día  y  el  valor  de  concentración  reportado corresponde al del medio removido. 

Durante el fraguado se observa que la concentración de calcio en el medio en contacto con el  cemento y la espuma se incrementa. Lo cual prueba que parte  del calcio del ‐TCP se libera  por la diferencia de concentración y muy probablemente el fosfato también se esté liberando.  En  cuanto  a  la  concentración  de  calcio  durante  el  cultivo  celular,  en  la  figura  6.9  se  observa  como  el  calcio  del  medio  en  contacto  con  el  TCPS  permanece  relativamente  constante,  indicador  de  que  el  TCPS  es  un  material  inerte.  En  cambio,  la  concentración  de  calcio  en  el  medio en contacto con la espuma y el cemento disminuye cada día relativamente en la misma  cantidad.  A diferencia del agua de fraguado el medio de cultivo es rico en calcio, por lo que la tendencia  a liberar calcio durante el fraguado se revierte y el calcio del medio de cultivo es captado por el  cemento y la espuma, probablemente para formar una capa apatitica debido a la bioactividad  de la CDHA [39,47]. 

En  concordancia  con  los  resultados  del  primer  cultivo  celular,  el  mayor  cambio  del  pH  y  del  calcio  se  observa  en  el  medio  en  contacto  con  la  espuma,  probablemente  por  la  mayor  superficie disponible para el intercambio iónico. 

Finalmente  cabe  mencionar  que  la  caída  diaria  de  la  concentración  de  calcio  en  el  medio  de  cultivo  fue  mayor  al  50  %  de  la  concentración  inicial.  Se  podría  esperar  que  debido  a  la  importancia  del  calcio  en  el  metabolismo  celular  el  déficit  impidiera  la  proliferación,  no  obstante, debido a que  cada día se renovó el medio, el déficit de calcio no llegó a afectar la  proliferación.