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Los cristales
son también…
La metalurgia:
De la edad de bronce a la
« edad de oro » del acero
Cristales como sustitutos óseos
Los estudios de la composición química de los
huesos y del esmalte dental fueron bastante
desconcertantes para los primeros investigadores.
Estos compuestos químicos son unos nano-cristales
muy reactivos de la familia de las apatitas (fosfatos
de calcio que puede contener también F, Cl u OH).
Mediante una bio-mineralización artificial el
hombre crea prótesis cristalinas que imitan la
naturaleza.
Cristales en farmacia
La misma molécula puede cristalizar bajo diferentes
formas presentando las mismas características
químicas en solución. Este polimorfismo resulta
de una diferente disposición de las moléculas. En
farmacia, es importante controlar la forma y el corte
de los cristales que contienen la molécula activa de
una medicina porque estos parámetros pueden
influir en la velocidad de disolución y por lo
tanto en la eficacia de dicha sustancia.
Los cristales y sus defectos
en metalurgia
Esta ciencia busca el dominio de la química de los materiales y
las aleaciones, ella estudia sus estructuras y sus propiedades,
designa también las tecnologías de su fabricación, tratamiento y su
modelización.
Las primeras evidencias de la metalurgia se remontan a la utilización del
bronce hace 5000 años en Oriente Medio. Hace 1200 años, se descubrió en
Anatolia que el hierro calentado con carbón es más duro que el bronce. No
fue hasta principios del siglo XIX cuando se aislaron nuevos metales
como el aluminio. Numerosos progresos en el tratamiento de metales
de tipo hierro hacen de este siglo “la edad de oro” de los aceros
que contienen hierro con un poco de carbono.
Cuchillo “Danakil” de Etiopia © Colección del
Museo de Historia Natural de Grenoble
La metalurgia es el estudio de los metales, los
compuestos inter-metálicos y las mezclas denominadas aleaciones metálicas. Los metales y las
aleaciones están formados por una multitud de
cristales, son los sólidos policristalinos. Tienen
numerosos usos los cuales van de los aceros de la
construcción a las aleaciones complejos de los
reactores de los aviones, pasando por los
revestimientos anti-corrosión.
Aunque la dureza puede ser asociada a ciertas
estructuras, a menudo son los defectos los que
determinan las propiedades mecánicas de los
metales y de las aleaciones.
Georges Friedel
¡Cristales líquidos!
Un cristal líquido es un estado intermedio entre
el líquido y el sólido: fluye como un líquido pero
tiene las propiedades de los sólidos. Las moléculas
de un cristal líquido son muy alargadas y tienden a
colocarse como cerillas / puros en una caja. Deben
su nombre a propiedades ópticas similares a las de
los cristales.
Estudió entre 1909 y 1922 estos
cristales líquidos los cuales pueden producir
magníficas imágenes…
Los clasificó en tres tipos:
- Nemáticos: las moléculas están alineadas pero desordenadas,
- Esmécticos: las moléculas alineadas forman capas,
- Colestéricos: la orientación de las moléculas forma una hélice.
La orientación de las moléculas se puede controlar mediante un
campo eléctrico. Esta propiedad hace de los cristales líquidos un
elemento esencial de las pantallas planas para obtener la
imagen y los colores solicitados.
Los cristales líquidos están presentes en la naturaleza,
en los caparazones de las cetonias…
Fuente:IPCMS-Universidad L. Pasteur de
Strasburgo
El polimorfismo de la asparagina
Prótesis de cadera.
© Colección de la Escuela de Minas
de Saint-Etienne
¿Cómo reconstruir los huesos?
La reconstrucción de los huesos humanos es difícil, la
cirugía ortopédica ha recurrido a los trasplantes óseos. Pero,
las dificultades de extracción asociadas a los autotransplantes,
y los riesgos potenciales de transmisión viral provocados por
los trasplantes exógenos (humanos o animales), llevan a
considerar la implantación de sustitutos óseos sintéticos.
Los trabajos recientes muestran la importancia de los
biomateriales los cuales pueden facilitar el
recrecimiento óseo y la mineralización.
El polimorfismo de los cristales les da propiedades
específicas las cuales pueden ser importantes en farmacia:
- diferente distribución de las caras de los cristales: por ejemplo
en el acido L-asparagino, el solvente influencia la formación de un
polimorfo y de formas particulares al introducirse en una de las caras
del cristal sin interrumpir el ensamblaje de las moléculas del cristal,
- densidad y porosidad diferentes con consecuencias sobre la
presentación del medicamento,
- diferente solubilidad y velocidad de disolución las cuales
modifican la biodisponibilidad del medicamento con riesgo
de ineficacia (baja dosificación) o de toxicidad (alta
dosificación).
Fuente: J. Doucet – LPS – Orsay