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Simulación Teórica y Evaluación Experimental de Hidroxiapatita Sintetizada por Método Sol-Gel y Mecano-Síntesis

Resumen

Introducción: La hidroxiapatita (HAp) es un biocerámico que se encuentra como principal componente inorgánico de los dientes y huesos, cuyo estudio detallado de sus características es de suma importancia por sus aplicaciones como implante, refuerzo, filtro, etc. El método convencional para sintetizar HAp es el método sol-gel, sin embargo, metodologías alternativas como la mecano-síntesis se perfilan como formas emergentes de producción en masa ya que utiliza compuestos basados en biodesechos y a la vez brindan valor agregado al producto final. Metodología: En el presente trabajo se preparó HAp mediante dos métodos: químico (sol-gel) y físico (mecano-síntesis), utilizando como fuente de iones de Ca2+ al nitrato de calcio y la cáscara de huevo, respectivamente. Se evaluaron las características estructurales, químicas, morfológicas y mecánicas de ambas muestras mediante difracción de rayos X, espectroscopía infrarroja, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía Raman. Por otro lado, se realizaron cálculos computacionales ab-initio para corroborar la presencia de iones PO43-, CO32- e OH- en la estructura cristalina de la HAp a través de sus propiedades electrónicas y fonónicas. Resultados: Los resultados mostraron que mediante ambos métodos se obtiene hidroxiapatita nanométrica de buena calidad estructural, sin embargo, la obtenida por mecano-síntesis cuenta con iones CO32- provenientes de la cáscara de huevo reemplazando parcialmente a iones de PO43- y OH-, además de una mayor microtensión interna. Los cálculos computacionales dejaron en evidencia el rol de los iones CO32- en los estados electrónicos de la HAp, así como en la formación de bandas características a altas frecuencias observadas en la densidad de estados fonónicos. Conclusiones: Las metodologías sol-gel y mecano-síntesis permitieron la síntesis de nano-HAp, siendo esta segunda metodología la que produjo un material con mejores características con potenciales aplicaciones biomédicas. Los cálculos computacionales verificaron los resultados experimentales permitiendo entender el modelo estructural de este material.