Estudio del efecto de la concentración de hidroxiapatita sobre las propiedades reológicas de hidrogeles de colágeno e hidroxiapatita
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2025-05
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Resumen
Este trabajo tuvo como objetivo determinar el impacto de diferentes concentraciones de hidroxiapatita (HAp) sobre las propiedades reológicas de hidrogeles de colágeno, enfatizando su comportamiento viscoelástico. Se obtienen hidrogeles de colágeno-HAp en distintas concentraciones (5%, 6,5%, 7,5%, 9%, 10%) y proporciones (3:2, 1:1, 2:3). Los resultados reológicos obtenidos a través de pruebas de esfuerzo de corte, barrido de frecuencia angular, y análisis FT-IR muestran que la incorporación de HAp incrementa la rigidez de la red del hidrogel, especialmente en concentraciones altas de HAp (relación 3:2), aunque con un costo en términos de menor deformabilidad. En cuanto a las propiedades viscoelásticas, se observa que el módulo de almacenamiento (G') predomina sobre el módulo de pérdida (G''), señalando un comportamiento elástico dominante en la mayoría de las formulaciones. Sin embargo, las formulaciones con mayor HAp mostraron menor capacidad de adaptación a esfuerzos repetidos. El análisis FT-IR corrobora que la incorporación de HAp no altera significativamente la estructura del colágeno, pero provoca una reorganización física de la red tridimensional. En conclusión, los hidrogeles colágeno-HAp muestran un equilibrio entre rigidez y deformabilidad, con aplicaciones prometedoras en ingeniería de tejidos óseos, donde la resistencia y elasticidad son clave.
Descripción
Abstract
The objective of this work was to determine the impact of different concentrations of hydroxyapatite (HAp) on the rheological properties of collagen hydrogels, emphasizing their viscoelastic behavior. Collagen-HAp hydrogels are obtained at different concentrations (5%, 6.5%, 7.5%, 9%, 10%) and ratios (3:2, 1:1, 2:3). Rheological results obtained through shear stress tests, angular frequency sweep, and FT-IR analysis show that the incorporation of HAp increases the stiffness of the hydrogel network, especially at high HAp concentrations (3:2 ratio), although at a cost in terms of lower deformability. Regarding viscoelastic properties, it is observed that the storage modulus (G') predominates over the loss modulus (G''), indicating a dominant elastic behavior in most of the formulations. However, the formulations with higher HAp showed lower adaptability to repeated stresses. FT-IR analysis corroborates that HAp incorporation does not significantly alter the collagen structure, but causes a physical reorganization of the three-dimensional network. In conclusion, collagen-HAp hydrogels show a balance between stiffness and deformability, with promising applications in bone tissue engineering, where strength and elasticity are key.
Palabras clave
Hidrogeles de colágeno, Hidroxiapatita, Propiedades reológicas, Biomateriales, Regeneración ósea, Viscoelasticidad
Keywords
Collagen hydrogels, Hydroxyapatite, Rheological properties, Biomaterials, Bone regeneration, Viscoelasticity