trabajometalografia

BIOCERÁMICAS DE FOSFATO TRICÁLCICO CON SILICIO Y MAGNESIO EN
SOLUCIÓN SÓLIDA.
I. García-Páez 1,2, A. H. De Aza, R. García Carrodeguas, P. Pena
1

Instituto de Cerámica y Vidrio. CSIC. C/ Kelsen 5. 28049 Cantoblanco. Madrid, ismagapa@icv.csic.es
2
Universidad Francisco de Paula Santander. Av. Gran Colombia No. 11-05, Cúcuta, Colombia

Resumen: Utilizando el sistema fosfatotricálcico-diópsido, Ca 3 (PO 4 ) 2 -CaMg(SiO 3 ) 2 , se han diseñado y obtenido
materiales de β- y α+β- Ca 3 (PO 4 ) 2 con Si y Mg en solución sólida, con potencial aplicación en reparación ósea. Se ha
estudiado la mineralogía y microestructura de los materiales obtenidos, mediante difracción de rayos X, análisis térmico
diferencial y microscopía electrónica de barrido con microanálisis. Finalmente se hadeterminado su resistencia a la
compresión diametral y se ha relacionado con la microestructura.
Palabras clave: Biomateriales, materiales cerámicos, fosfato tricálcico, propiedades mecánicas.

1. INTRODUCCIÓN.
Las biocerámicas de Ca 3 (PO 4 ) 2 se utilizan clínicamente
desde hace más de treinta años, como materiales para
implantes y en la formulación de cementos óseos por su
biocompatibilidady biodegradabilidad [1]. Sin
embargo, sus propiedades mecánicas no son adecuadas
para ser implantados en zonas de carga debido a su baja
resistencia [2]. Por otro lado, el silicio y el magnesio
son elementos esenciales para el metabolismo óseo, por
lo que la obtención de fosfatos dopados con magnesio y
silicio tiene gran interés en el desarrollo de
biocerámicas [3-7]. Además, se hademostrado que
adiciones de Si y Mg aumentan el margen de estabilidad
de los polimorfos α- y β-Ca 3 (PO 4 ) 2 respectivamente [34].
El objetivo del presente trabajo ha sido preparar
materiales de Ca 3 (PO 4 ) 2 con Mg y Si en solución sólida
con mejores propiedades mecánicas que los respectivos
compuestos puros.
2. METODOS EXPERIMENTALES.
Como materias primas se han utilizado: carbonato decalcio, CaCO 3 (D 50 : 30,7 µm, > 99% en peso, Panreac,
Barcelona, España), sílice amorfa (D 50 : 120,5 µm,
99,7% en peso, Strem productos químicos,
Newburyport, MA, USA), MgO (D 50 : 7,3 µm, > 97 %,
en peso, Fluka, Darmstadt, Germany) y Ca 3 (PO 4 ) 2
sintético (D 50 : 5,9 µm) suministrado por el
Departamento de Química, Orgánica y Biomédica de la
Universidad de Mons-Hainaut, Bélgica. Elanálisis
químico del fosfato tricálcico realizado por
espectrofotometría de rayos X (XRF, Magi X; Phillips,
Holanda) indica que el fosfato tricálcico está compuesto
de 45,4±0,03 % en peso de P 2 O 5 y 54,6±0,03 % en peso
de CaO (relación molar CaO:P 2 O 5 =3,04).
Se han molido y homogeneizado proporciones
estequiométricas de las materias primas mediante un
molino de atrición con bolas de circonaparcialmente
estabilizada (3% molar ytria, PSZ Tosoh, Japan) de 3
mm usando una velocidad de rotación de 1000 r.p.m. La

molienda, de una hora de duración, se ha llevado a cabo
en isopropanol (relación polvo/bolas=1:5 en peso). Los
polvos se han secado en una estufa a 60ºC y se han
hecho pasar por un tamiz de 100 micras, con el fin de
desaglomerar y facilitar el prensado. Finalmente, se hanobtenido compactos de 5 mm de diámetro y 5 mm de
espesor por prensado uniaxial a 125 MPa.
Con el fin de obtener materiales de β- Ca 3 (PO 4 ) 2 y
α+β- Ca 3 (PO 4 ) 2 con diferentes microestructuras se han
seleccionado dos temperaturas de sinterización, 1300º y
1400ºC, para la composición C95 (95% en peso
Ca 3 (PO 4 ) 2 :5% en peso de CaMg(SiO 3 ) 2 ). Las muestras
se han sinterizado conel siguiente ciclo: velocidad de
calentamiento 5ºC/min hasta la temperatura de
sinterización, a la cual se han mantenido 4 horas,
posteriormente las muestras se han enfriado a 10ºC/min.
La identificación de las fases cristalinas se ha realizado
por difracción de rayos X (DRX) usando un
difractómetro automático Siemens D5000, con radiación
CuK α1,2 (1,5418 Å) y un monocromador secundario...