Manufacturing of calcium phosphate scaffolds by pseudomorphic transformation of gypsum

Carbonated hydroxyapatite (CHAp) and β-tricalcium phosphate (β-TCP) have been employed for decades as constituents of scaffolds for bone regeneration because they chemically resemble bone mineral. In this study, the feasibility to manufacture CHAp/β-TCP scaffolds by pseudomorphic transformation of casted blocks of gypsum was investigated.The transformation was carried out by immersing the precursor gypsum block in 1 M (NH4)2HPO4/1.33 M NH4OH solution with liquid/solid ratio of 10 mL/g and autoclaving at 120 °C and 203 kPa (2 atm) for 3 h at least. Neither shape nor dimensions significantly changed during transformation. The composition of scaffolds treated for 3 h was 70 wt.% CHAp and 30 wt.% β-TCP, and their compressive and diametral compressive strengths were 6.5 ± 0.7 and 5.3 ± 0.7 MPa, respectively. By increasing the time of treatment to 6 h, the composition of the scaffold enriched in β-TCP (60 wt.% CHAp and 40 wt.% β-TCP) but its compressive and diametral compressive strengths were not significantly affected (6.7 ± 0.9 and 5.4 ± 0.6 MPa, respectively).On the basis of the results obtained, it was concluded that this route is a good approach to the manufacturing of biphasic (CHAp/β-TCP) scaffolds from previously shaped pieces of gypsum.

ResumenLa hidroxiapatita carbonatada (CHAp) y el β-fosfato tricálcico (β-TCP) han sido utilizados durante décadas como constituyentes de los andamios para regeneración ósea, debido a su semejanza química con la sustancia mineral del hueso. En este trabajo se investigó la viabilidad de fabricación de andamios de CHAp/β-TCP mediante transformación pseudomórfica de bloques de yeso previamente moldeados. La transformación se realizó sumergiendo el bloque precursor de yeso en una disolución 1 M (NH4)2HPO4/1,33 M NH4OH en proporción líquido/sólido de 10 mL/g, y autoclavando a 120 °C y 203 kPa (2 atm) durante al menos 3 h. Ni la forma ni las dimensiones de la pieza cambiaron significativamente durante la transformación. La composición de los andamios obtenidos con 3 h de tratamiento fue 70% m/m CHAp y 30% m/m β-TCP, y sus resistencias a la compresión y a la compresión diametral fueron de 6,5 ± 0,7 y 5,3 ± 0,7 MPa, respectivamente. Incrementando el tiempo de tratamiento a 6 h, la composición del andamio se enriqueció en β-TCP (60% m/m CHAp y 40% m/m β-TCP), pero su resistencia no varió significativamente (resistencia a la compresión 6,7 ± 0,9 MPa y resistencia a la compresión diametral 5,4 ± 0,6 MPa). Sobre la base de los resultados obtenidos se concluyó que esta ruta resulta adecuada para la fabricación de andamios bifásicos a partir de piezas de yeso previamente moldeadas.