Introducción
Los Materiales Cerámicos son usados industrialmente en una sorprendentemente amplia gama de aplicaciones. El procesamiento de cerámicas involucra usualmente polvos, y para impedir la introducción de defectos durante el procesamiento de este deben tomarse rigurosos cuidados. En años recientes ha existido un creciente interés en los principios que gobiernan la composición, arquitectura y métodos de ensamblaje de una gran variedad de cerámicas biológicas tales como las encontradas en huesos, dientes y conchas. Gran parte de este entusiasmo proviene del deseo de crear nuevas cerámicas sintéticas imitando los procesos involucrados en la creación de biocerámicas, proveyendo un enfoque alternativo a la síntesis de polvo, formación de películas delgadas y nuevos procesos de formación. De hecho, el procesamiento bioinspirado de materiales se ha desarrollado para producir películas delgadas o láminas de bario y óxido de hierro.
Eventos de mineralización biológica son los responsables de la formación de gran variedad de biocerámicas, a menudo materiales compuestos y nanoestructurados con magníficas propiedades mecánicas. Estos son formados en una serie de reacciones controladas por células: células vivas proveen la fabrica para la deposición mineral, el medio para almacenar y concentrar mineral y la catálisis para controlar la formación y destrucción de las matrices en las cuales el proceso de biomineralización tiene lugar. Esto es logrado combinando fases orgánicas con redes cristalinas inorgánicas. Adicionalmente esta dura red celular generadora regula la tasa de formación cristalina controlando el microambiente en que estos procesos de mineralización ocurren, es decir regulando donde, cuando y en que forma la mineralización ocurrirá. Un detalle muy importante es que estas células realizan todos estos procesos a temperaturas y presiones relativamente bajas: 10-15 ªC en agua de mar o a 37º-40ºC en organismos vivos (por ejemplo: células generadoras de huesos en vertebrados y células generadoras de cáscaras de huevo en el oviducto de las aves)
Materiales con características mecánicas y estructurales similares a las de las cerámicas pueden ser manufacturadas comercialmente por el hombre, pero usualmente a temperaturas muy elevadas, 1500-2000 ºC. Desde el punto de vista de conservación de energía o desde una perspectiva biotecnológica surge entonces la pregunta de si se pueden formar estas substancias extremadamente duras a temperaturas bajas siguiendo los principios adquiridos de la evolución biológica, como en el caso de procesos de formación de tejidos duros regulados por células. Las características de procesos de fabricación a bajas temperaturas de materiales duros también permiten la inclusión de moléculas orgánicas que podrían mejorar drásticamente las propiedades mecánicas de tales materiales cerámicos. Estos compuestos no sobrevivirían a las altas temperaturas usualmente utilizadas en lo procesos ordinarios de formación de cerámicas. Por último, la generación bioinspirada a baja temperatura de compuestos cerámicos podría dar lugar a materiales con propiedades físicas y mecánicas difíciles de lograr bajo las metodologías de fabricación actuales.
El objetivo de la investigación llevada a cabo por este grupo es estudiar los principios que gobiernan la composición, arquitectura y métodos de ensamblaje de cerámicas biológicas para sintetizar cerámicas con propiedades específicas imitando los procesos biológicos.
Principales proyectos en ejecución
- Caracterización de la propiedades mecánicas de biocerámicas.
- Estudio de mineralización controlada por células.
- Aislamiento y Caracterización de las propiedades funcionales y naturales de las macromoléculas involucradas en procesos de biomineralización.
- Fabricación de matrices naturales o reconstituidas.
Una lista de las principales publicaciones se encuentra disponible aquí .
Infraestructura
Para la realización de investigación y estudios el grupo dispone de un laboratorio de más de 300 m 2 equipado con:
- Equipos de centrifugación, refrigeración, computación y análisis de imágenes.
- Termociclador.
- Colorímetro Minolta.
- Durómetro.
- Micrótomos y Ultramicrótomos.
- Egg quality analyzer.
- Liofilizadores.
- Cultivo Celular (incubador y cámara flujo).
- Microscopios ópticos.
- Microscopio electrónico de barrido TESLA BS 343 A con procesador de imagen TESCAN.
Integrantes
- José Luis Arias , investigador responsable.
- María Soledad Fernández , investigadora asociada.
- Cynthia Ortiz, analista químico.
- Evelyn Albornoz, técnico químico.
Facultad de Ciencias Veterinarias y
Pecuarias
Universidad de Chile
Santa Rosa 11735, Santiago, Chile. Teléfono: (56 2)
6785550.
Inicio