Preparación y caracterización de biomateriales híbridos de hidroxiapatito con fosfonato (2-Hidroxi fosfonoacetato)

El hidroxiapatito es el biomineral de los tejidos duros de los mamíferos y por ello ha sido ampliamente estudiado como biomaterial en cementos óseos, recubrimientos de metales implantables y scaffold en ingeniería de tejidos. En este trabajo, se estudia un proceso síntesis y caracterización de un derivado de este material, donde el ion fosfonato: 2- hidroxifosfonoacetato sustituye parcialmente al ion fosfato [1-10%]. El proceso de síntesis de hidroxiapatito consiste en dos etapas: (1) una reacción a 100ºC entre el ácido fosfórico (añadido lentamente) y una mezcla de hidróxido de calcio + 2-hidroxifosfonoacetato de calcio (Relación Ca/P=1.67). (2) un tratamiento térmico de los sólidos obtenidos en (1) a 150ºC. Los productos finales se han caracterizado mediante análisis químico, análisis termogravimétrico, difracción de rayos-X con análisis de Rietveld, microscopía SEM y determinación de la superficie específica y porosidad. En las fases cristalinas, el grado de pureza de los hidroxiapatitos oscila entre 91-100%. Todos presentan estructura monoclínica, en contraste con la estructura hexagonal que habitualmente se obtiene aplicando métodos de síntesis similares. Esta variación se atribuye a la presencia de fosfonato. El contenido de éste también influye en la morfología y en la porosidad de los materiales, siendo las muestras con más fosfonato las más porosas. Los materiales, al menos aquellos con una cantidad menor o igual 5% de fosfonato, muestran una biocompatibilidad similar a un material de hidroxiapatito de referencia.

Synthesis and proton conduction properties of lanthanide amino-sulfophosphonates

Crystalline acid-functionalized metal phosphonates are potential candidates as proton conducting electrolytes. Their frameworks can be chemically modified to contain proton carriers such as acidic groups (P-OH; -SO3H, -COOH,…) and guest molecules (H2O, NH3,…) that generates hydrogen bond networks stable in a wide range of temperature [1,2]. In this work, focus is laid on properties derived from the combination of lanthanide ions with the amino-sulfophosphonate ligand (H2O3PCH2)2-N-(CH2)2-SO3H. Hightrough-put screening was followed to reach the optimal synthesis conditions under solvothermal conditions at 140 ºC. Isolated polycrystalline solids, Ln[(O3PCH2)2-NH-(CH2)2-SO3H].2H2O (Ln= La, Pr and Sm), crystallize in the monoclinic (La) and orthorhombic (Pr and Sm) systems with unit cell volume of ~2548 Å3. Preliminary proton conductivity measurements for Sm derivative have been carried out between 25º and 80 ºC at relative humidity (RH) values of 70 % and 95 %. The sample exhibits enhanced conductivity at high RH and T (Figure 1) and constant activation energies of 0.4 eV, typical of a Grothuss mechanism of proton.

Structure-properties correlations in divalent metal phosphonates

Crystalline metal phosphonates may offer acidic sites, structural flexibility and guest molecules (H2O, heterocyclics, etc.) which can act as proton carriers. In addition, some frameworks are also amenable for post‐synthesis modifications in order to enhance desired properties [1,2]. In this work, we present the synthesis and structural characterization of two hydroxyphosphonoacetates hybrids based on magnesium, [Mg5(O3PCHOHCOO)2(HO3PCHOHCOO)2·8H2O] [Mg5(HPAA)2(H1HPAA)2·8H2O], and zinc, [Zn6K(O3PCHOHCOO)4(OH)·6.5H2O] [Zn6K(HPAA)4(OH)·6.5H2O]. Both solids present three-dimensional frameworks and their crystal structures were solved ab initio from X-ray powder diffraction. The proton conductivity of [Zn6K(HPAA)4(OH)·6.5H2O] as well as ammonia derivatives of M(II)(HO3PCHOHCOO)·2H2O [M(II)=Zn, Mg] will be reported and discussed.

Proton conductivity and luminiscence properties of lanthanide aminotriphosphonates

Metal phosphonates are multifunctional solids with tunable properties, such as internal H-bond networks, and high chemical and thermal stability [1]. In the present work, we describe the synthesis, structural characterization, luminescent properties and proton conduction performance of a new family of isostructural cationic compounds with general formula [Ln(H4NMP)(H2O)2]Cl·2H2O [Ln = La3+, Pr3+, Sm3+, Gd3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, H6NMP = nitrilotris(methylphosphonic acid)]. These solids are formed by positively charge layers, which consist of isolated LnO8 polyhedra and bridge chelating NMP2- ligands, held apart by chloride ions and water molecules. This arrangement result in extended interlayer hydrogen networks with possible proton transfer pathways. The proton conductivity of Gd3+ sample, selected as prototype of the series, was measured. In the range between range 25º and 80 ºC, the conductivity increase with the temperature up to a maximum value of 3.10-4 S·cm-1, at relative humidity of 95 %. The activation energy obtained from the Arrhenius plot (Figure 1) is in the range corresponding to a Grotthuss transfer mechanism.

Implicación de las células mesenquimales multipotenciales derivadas del tejido adiposo humano en la patogénesis del síndrome metabólico

Introducción: La diminución de la capacidad de expansión del tejido adiposo juega un papel crucial en el origen y desarrollo de los trastornos asociados al síndrome metabólico. Hipótesis y Objetivos: Considerando que la expansión del tejido adiposo depende del estado de sus células mesenquimales multipotenciales (ASCs), es probable que las condiciones tisulares asociadas a los períodos de balance energético positivo generen alteraciones en los patrones heredables de transcripción génica mediante los que las ASCs quedan predispuestas a favor del fenotipo fibrótico e inflamatorio, en detrimento de su función adipogénica y neovascular. Para corroborar ésta hipótesis nos propusimos revelar la implicación de las ASCs en la remodelación tisular adiposa; su contribución a la disminución de la capacidad angiogénica del tejido adiposo; y evaluar su respuesta neovascular, migratoria e inflamatoria ante la hipoxia. Metodología: Aplicamos técnicas de cultivo celular, citometría de flujo, qPCR, western blot y ELISA a las ASCs aisladas del tejido adiposo visceral y subcutáneo de 69 sujetos agrupados en normopesos, y obesos con (SM) y sin síndrome metabólico (NoSM). Resultados: Los adipocitos generados a partir de las ASC visceral y subcutáneo evidenciaronn una disminución en los niveles intrínsecos de expresión del transportador de glucosa GLUT4 conforme aumenta la expresión de proteínas fibróticas, el BMI y el HOMA-IR de los pacientes. El empeoramiento del perfil metabólico de los sujetos estuvo acompañado por la disminución de la tasa proliferativa, el potencial clonogénico y la exportación del FGF2 hacia la superficie celular de las ASC derivadas de ambos tejidos. Las ASC visceral y subcutáneo de los sujetos SM también mostraron una disminución en la capacidad de formación de túbulos respecto a las ASCs de los sujetos obesos NoSM así como alteraciones en los niveles de expresión de proteínas implicadas en el balance redox celular y vinculadas al fenotipo secretor asociado a senescencia. El deterioro de las propiedades neovasculares de las ASC subcutáneo de los sujetos SM se evidenció además en los niveles de secreción del VEGF durante la adipogénesis y en los efectos del medio condicionado adipogénico sobre la formación de túbulos por células endoteliales. Aunque las ASC visceral de los sujetos SM cultivadas bajo hipoxia mostraron mayor porcentaje de células CD140b+/CD44+ y CD140b+/CD184+ así como mayor capacidad migratoria que las ASC visceral de los sujetos NoSM, también evidenciaron menor capacidad de formación de túbulos, transcribieron más RNAm NOX5 y su medio condicionado disminuyó la supervivencia de las células endoteliales. Conclusiones: El funcionamiento del tejido adiposo parece condicionar el deterioro de sus propias células precursoras y ante el cual las ASCs de los sujetos que desarrollan síndrome metabólico son más vulnerables.

Ammonia effects on proton conductivity properties of coordination polymers

Crystalline metal phosphonates are referred to as a type of structurally versatile coordination polymers [1]. Many of them contain guest molecules (H2O, heterocyclics, etc.), acidic sites and, furthermore, their structure can be also amenable for post‐synthesis modifications in order to enhance desired properties [2]. In the present work, we examine the relationships between crystal structure and proton conductivity for several metal phosphonates derive from multifunctional ligands, such as 5-(dihydroxyphosphoryl)isophthalic acid (PiPhtA) [3] and 2-hydroxyphosphonoacetic acid (H3HPAA). Crystalline divalent metal derivatives show a great structural diversity, from 1D to 3D open-frameworks, possessing hydrogen-bonded water molecules and acid groups. These solids present a proton conductivity range between 7.2·10-6 and 1.3·10−3 S·cm-1. Upon exposure to ammonia vapor, from an aqueous solution, solid state transformations are observed accompanied of enhance proton conductivities. The stability of these solids under different environment conditions (temperature and relative humidities) as well as the influence of the ammonia adsorption on the proton conduction properties of the resulting solids will be discussed.