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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1028| Estudios cinéticos de la desmineralización y desproteinización de fémur bovino poroso y compacto y asta Kinetic studies of the demineralization and deproteinization on trabecular and cortical bovine femur bone and antler bone | |
| Ana Bertha Castro Ceseña | |
| Joanna Mckittrick Gustavo Alonso Hirata Flores | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Cinética Fémur Bovino,Compacto Fémur Bovino,Desproteinización Fémur Bovino,Desmineralización Fémur Bovino,Constante de velocidad Bovino,Energía de activación Bovino | |
| Los huesos son materiales compositos estructurados jerárquicamente. Estáncompuestos principalmente por una fase mineral y una proteica. El estudio de ladesmineralización y la desproteinización es importante desde un punto de vistabiológico así como de ciencia de materiales. Sin embargo, la información acercade su cinética es escasa. El objetivo de este trabajo es contribuir en lainterpretación de la cinética in vitro de los procesos de desmineralización ydesproteinización en hueso. Para esto, se desmineralizó fémur bovino poroso ycompacto usando diferentes concentraciones de HCl (0.1 N, 0.6 N y 1 N)) adiferentes temperaturas (0°C, 20°C y 37°C), y los resultados se compararon, en lamedida de lo posible, con los obtenidos para asta de venado. La desproteinizaciónse llevó a cabo usando una solución acuosa de NaOCl al 6% a 37°C, 50°C y 60°C.Se calcularon los parámetros cinéticos (constante de velocidad y energía deactivación) en función del área superficial por volumen de hueso correspondiente acada tipo de hueso. Claramente se identificaron tres etapas diferentes durante lasreacciones de desmineralización: a) en la primera etapa, la constante de rapidezincrementa conforme el HCl se difunde desde la periferia hacia el centro de lamuestra; b) en la segunda etapa, la desmineralización sucede en un estadoestable, y finalmente, c) in la tercera etapa, la constante de rapidez disminuyeconforme la concentración de mineral disminuye. El análisis estadístico de lasconstantes de velocidad muestra que el hueso compacto se desmineraliza ydesproteiniza a una menor rapidez que el hueso poroso. Por otro lado, la energíade activación es diferente tanto para hueso compacto como para hueso poroso,para ambos casos: desmineralización y desproteinización. Estos resultados seatribuyen a las diferencias químicas y estructurales existentes entre los huesosporoso y compacto. Según los resultados de cuantificación de proteína obtenidosen el presente trabajo, los valores de concentración de proteína son prácticamenteiguales para los dos tipos de hueso. Estos resultados muestran que la arquitecturade la matriz interna de los huesos poroso y compacto, en conjunto concaracterísticas como la concentración de mineral y su enlace con las fibras decolágeno son los factores responsables que controlan las extraordinariaspropiedades fisicoquímicas encontradas en los huesos poroso y compacto, y no laconcentración de proteína. El presente trabajo muestra que aunque los huesosporoso y compacto están constituidos por los mismos componentes principales:mineral, proteína y agua, diferencias tales como la arquitectura de su matrizinterna afecta directamente sus características fisicoquímicas. Así mismo, losresultados obtenidos indican que la pérdida de mineral y proteína son reguladasde manera independiente en los huesos poroso y compacto. Bones are composite materials hierarchically structured. They are mainlycomposed of a mineral and a protein phase. The study of bone demineralizationand deproteinization is important from biological and materials scienceperspectives. However, there is scarce information about its kinetics. The goal ofthis work is to contribute to the interpretation of the kinetics of the in vitrodemineralization and deproteinization processes of bone. For this, cortical andtrabecular bovine femur bones were demineralized using different concentrationsof HCl (0.1 N, 0.6 N and 1 N) at different temperatures (0°C, 20°C and 37°C). Theresults were compared to those obtained for deer antler bone wherever possible.Deproteinization was carried out using an aqueous 6% NaOCl solution at 37°C,50°C and 60°C. The kinetic parameters (rate constant and activation energy) werecalculated considering the surface area per bone volume corresponding to eachtype of bone. Three different stages are clearly identified during thedemineralization reactions: a) in the first stage, the rate constant increase as HCldiffused from the periphery to the core of the sample; b) in the second stage,demineralization occur at steady state, and finally, c) in the third stage, the rateconstant diminish as the mineral become depleted. A statistical analysis of the rateconstants shows that cortical bones demineralize and deproteinize at a slower ratethan trabecular bones. On the other hand, the activation energy for trabecular andcortical bones is different for both demineralization and deproteinization. Theseresults are attributed to the chemical and structural differences that exist betweencortical and trabecular bones. According to protein quantification experimentsobtained in this work, the protein concentration values are almost the same forboth types of bones. These results show that the individual inner matrixarchitecture of trabecular and cortical bones and characteristics such as themineral concentration and its bonding with collagen fibers are the responsible factors that control the extraordinary physicochemical properties found for corticaland trabecular bones, and not the protein concentration. The present work showsthat although cortical and trabecular bones are constituted by the same maincomponents: mineral, protein and water, differences such as their innerarchitecture directly influence their physicochemical characteristics. In addition, theobtained results indicate that mineral and protein depletion in trabecular andcortical bones are independently regulated. | |
| CICESE | |
| 2011 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Castro Ceseña, A.B.2011.Kinetic studies of the demineralization and deproteinization on trabecular and cortical bovine femur bone and antler bone.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.90 pp | |
| OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
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