Pregunta 15: Concepto de mineral.
Significado de cada uno de los términos empleados en la definición. Clasificación de los minerales: criterios empleados. Las 12 clases de la clasificación de Dana y Strunz.

Concepto: sólido, natural, inorgánico, homogéneo, con estructura atómica ordenada, composición química definida, propiedades físicas carácterísticas y en muchos casos con utilidad para el hombre. Son materia en estado sólido. Se originan en procesos naturales geológicos. Son de naturaleza inorgánica, exceptuando los biominerales que se forman por procesos biológicos. Son homogéneos. Presentan orden cristalino. Responden a una fórmula química determinada. Tienen propiedades físicas carácterísticas del mineral. En muchos casos presentan utilidad para el hombre.

Clasificación: actualmente se reconocen 3500 especies de minerales. La clasificación se realiza mediante agrupación aniónica ya que favorece que compuestos con propiedades similares estén clasificados en los mismos grupos. También para su clasificación se usa el criterio cristalino, mediante el conocimiento de la estructura cristalina del mineral. Por lo que se denomina clasificación cristalquímica.

Las 12 clases de la actual clasificación de Dana y Strunz:

1: elementos nativos

2: sulfuros

3: sulfosales

4: óxidos e hidróxidos

5: haluros

6: carbonatos

7: nitratos

8: boratos

9: fosfatos

10: sulfatos

11: wolframatos

12:
silicatos

Pregunta 16: estructura y clasificación de los silicatos. Estructura y clasificación de los filosilicatos.
Tipos de láminas (capas tetraédrica y octaédrica); grupos; subgrupos; especies (definición y ejemplos). Filosilicatos fibrosos.

Los silicatos son la clase 12 de la clasificación de Dana y Strunz. Están compuestos en su mayoría por silicio, oxígeno y aluminio.

Para su estructura la unidad fundamental es el tetraedro de oxígeno-silicio, en el cual el silicio está en el centro. El enlace es muy estable entre orbitales sp3 del silicio y p del oxígeno. El tetraedro Si-O se repite y polimeriza compartiendo 1 oxígeno con los tetraedros vecinos. Los criterios de clasificación en subclases son: número de O que comparte cada tetraedro con otros tetraedros y la forma de coordinarse los tetraedros.

Estructura y clasificación de los filosilicatos: dentro de los silicatos, los filosilicatos son de gran interés en farmacia y cosmética. Son conocidos como minerales de la arcilla, porque son de pequeño tamaño y componentes principales de los materiales conocidos como arcillas. Los cristales de filosilicatos están constituidos por un apilamiento de láminas, que dejan entre sí un espacio conocido como espacio interlaminar. Las láminas de los filosilicatos tienen una estructura cristalina que se puede entender como una coordinación de dos subestructuras: la capa tetraédrica y la capa octaédrica.

Capa tetraédrica: estructura formada por los tetraedros Si-O, de fórmula (Si2O5)-2.

Capa octaédrica: capa de octaedros cuyo centro lo ocupa Al o Mg. La fórmula de esta capa es: Mg3(OH)6 (se la conoce como capa trioctaédrica) o Al2(OH)6 (se conoce como capa dioctaédrica porque de cada tres posibles posiciones, una queda vacante).

Uníón de las capas tetraédricas y octaédricas: pueden unirse compartiendo nudos aniónicos. La unidad estructural de los filosilicatos es el conjunto lámina-Interlámina, cuya carácterística principal es su dimensión, también conocida como espaciado basal o interlaminar. Este espaciado corresponde a la distancia entre planos 001 de la estructura y es fundamental en el estudio de los filosilicatos con DRX.

Clasificación de los filosilicatos según la AIPEA:

Tipo de lámina: se establece por el tipo de lámina 1:1 y 2:1.

Grupos: se establecen por la carga generada por sustituciones isomórfica de Al por Si o de Al por Fe.

Subgrupos: se establecen por el carácter dioctaédrico o trioctaédrico de la capa octaédrica.

Especies principales de filosilicatos, desde el punto de vista farmacéutico-cosmético.

Caolinita: tipo de lámina (1-1). Grupo caolinita-serpentita. Subgrupo carga laminar 0. Sustituciones isomórficas ninguna. Interlámina vacía. Mecanismo de uníón mediante láminas por puentes de hidrógeno. Carácter dioctaédrico. Espaciado interlaminar 0,72nm.

Talco: tipo de lámina (2-1). Grupo talco-pirofilita. Subgrupo talco. Carga laminar 0. Sustituciones isomórficas ninguna. Interlámina vacía. Mecanismo de uníón de láminas por enlace residual. Carácter octaédrico trioctaédrico. Espacio interlaminar 0,93nm.

Moscovita: tipo de lámina (2-1). Grupo mica. Subgrupo mica dioctaédrica. Carga laminar 1. Sustituciones isomórficas 1 Si por 1 Al en la capa tetraédrica. Interlámina con cationes de potasio. Mecanismo de uníón entre láminas por enlace electrostático. Carácter octaédrico dioctaédrico. Espaciado interlaminar 1nm.
montmorillonita: tipo de lámina (2-1). Grupo esmectitas. Subgrupo dioctaédrico. Carga laminar 0,33. Sustituciones isomórficas 0,33 de Al por 0,33 de Mg. Interlámina con cationes y agua.
Es accesible. Mecanismo de uníón a láminas por medio de puentes de hidrógeno y enlace electrostático. Carácter octaédrico dioctaédrico. Espaciado interlaminar variable por el tipo de catión y contenido de agua

Filosilicatos fibrosos: son filosilicatos del tipo laminar 2:1 intermedios en estructuras entre los filosilicatos y los inosilicatos. La capa tetraédrica invierte alternativamente los tetraedros creando huecos estructurales. Se destacan de este grupo la sepiolita y la paligorskita.

Pregunta 17: minerales empleados como principios activos. Vías de administración. Actividad terapéÚtica vía oral y parenteral; poner un ejemplo de mineral en cada caso.

Principios activos: son los componentes que ejercen las acciones terapéuticas buscadas en un determinado preparado farmacéutico

Administrados por vía oral:

Antiácidos gástricos no sistémicos (acción local): sustancias  que reaccionan con HCl del estómago disminuyendo la acidez gástrica. Neutralizan el pH desde 1,5-2 hasta 7. TerapéÚtica antiácida eficaz, elevación hasta 3-4. Puede dar rebote gástrico. Minerales usados como antiácidos locales: Carbonatos: calcita y magnesita. Óxidos: periclasa. Hidróxidos: brucita, sepiolita y esmectitas.

Protectores gastrointestinales: son necesarios en el momento en el que el grosor del moco disminuye, ya que se aumenta la actividad mucolítica de los jugos gástricos y los niveles de enzimas. Minerales utilizados como protectores gastrointestinales: hidróxidos: gibbsita. Filosilicatos: paligorskita, sepiolita, caolinita y esmectitas.

Laxantes orales osmóticos: promueven la defecación. Los minerales empleados como laxantes orales son los compuestos de sodio y magnesio. Los minerales más empleados son: mirabilita, epsomita, periclasa, brucita, magnesita.

Antidiarréicos: se emplean minerales absorbentes para retirar el exceso de agua en el intestino. Actúan eliminando los síntomas no la causa de la diarrea. Los minerales usados son los filosilicatos por sus propiedades absorbentes: caolinita, paligorskita, sepiolita, esmectitas. En ocasiones se emplean también minerales que aportan calcioy aluminio, al descomponerse parcial o totalmente en el medio ácido del estómago. Calcio y aluminio, generan fosfatos y otras sales con moléculas orgánicas, insolubles, que disminuyen el volumen de las heces.

Eméticos mecánicos: sustancias administradas en dosis terapéuticas provocan el vómito. Los eméticos pueden ser directos si actúan directamente sobre las terminaciones nerviosas del estómago o actuando sobre el centro del vómito. Minerales usados como eméticos directos: calcantita, goslarita, cincosita.

Antianémicos: los más eficaces son los compuestos de hierro, en concreto, las sales ferrosas que son  menos irritantes y se absorben más rápidamente que las férricas. El mineral más usado es: melanterita.

Homeostáticos: se usan para paliar la pérdida de electrolitos e iones del organismo como puede ser en un caso de deshidratación. Los minerales más usados: halita y silvina.

Suplementos minerales: son administrados al organismo en situaciones de desgaste físico, convalecencias, astenias y en casos de deficiencias leves de iones esenciales para el organismo como fosfato, calcio, magnesio, sodio, potasio, y hierro. Los minerales empleados como suplementos minerales son: calcita, magnesita, hidroxiapatito, epsomita, periclasa, brucita, halita, silvina y melanterita.

Minerales que actúan como principios activos por vía parenteral. Se emplean los mismos que en la vía oral: antianémicos; melanterita. Homeostáticos; halita, silvina.

Pregunta 18: minerales empleados como principios activos. Vías de administración. Actividad terapéÚtica vía tópica; poner un ejemplo de mineral en cada caso.

Antisépticos y desinfectantes:

Antisépticos: sustancias que inhiben el crecimiento o destruyen microorganismos sobre tejido vivo. Desinfectantes: sustancias que inhiben el crecimiento o destruyen microorganismos sobre superficies u objetos inanimados. Los minerales empleados son: azufre, bórax, calcantita, cincinita, goslarita, cincosita, alumbre. En su mayoría tienen propiedades astringentes.

Protectores dermatológicos y antipruginosos: minerales empleados son: caolinita, talco, esmectitas, cincinitas, hidrocincita, smithsonita y rutilo. Se adhieren a la piel por su capacidad de adsorción. Forman una película que protege la piel mecánicamente. Acción refrescante al ab/adsorber los exudados de la piel.

Antiinflamatorios: se usa la caolinita. Se administra en forma de cataplasmas. Se emplean en caliente en la zona afectada.

Queratolíticos reductores. Producen la reparación de la capa córnea de la piel, reduciendo su espesor o provocando su descamación. Se emplean en afecciones cutáneas como la dermatitis seborreica, psoriasis, eczemas crónicos o acné. Se usan los minerales como el azufre o la greenockita.

Pastas dentríficas. Minerales empleados son: nitratos como analgésico dental y la calcita como pulidor y abrasivo.

Descongestivos oculares. Problemas oculares más frecuentes: irritaciones oculares leves, sequedad en los ojos, escozor y lagrimeo debido al humo, contaminación, esfuerzos prolongados de fijación visual. Se combaten estos problemas con halita en forma de colirios isotónicos. Tiene función descongestiva, vasoconstrictora y antiséptica.

Protectores solares. Se emplea el rutilo, la ilmenita y la cincita. Se usan por su elevado índice de refracción a la luz ultravioleta. Se usan con un tamaño de partícula muy pequeño para evitar el blanqueamiento de la piel.

Cosmética. Se emplean la palygorskita, la sepiolita, la caolinita, las esmectitas y el talco. Se adhieren a la piel formando una película protectora. Dan opacidad a la piel, quitan el brillo y cubren imperfecciones. Poseen una gran capacidad de sorcion de sustancias. Se administran en forma de polvos, cremas, pomadas, emulsiones, geles. Las micas se usan como sombras de ojos y pintura de labios para producir brillo. La halita, silvina, epsomita y mirabilita, se emplean en sales de baño. Los cationes permanecen en la piel y favorecen su turgencia.

Pregunta 19. Minerales empleados como excipientes. Concepto de excipiente. Funciones de los minerales como excipientes: explicar en qué consiste en cada una de esas funciones y poner un ejemplo mineral para cada función.

Excipiente: sustancias inertes o inocuas que determinan la consistencia, forma, volumen, etc. De los preparados farmacéuticos, modifican en algunos casos las propiedades organolépticas, o favorecen el transporte y/o la liberación del principio activo dentro del organismo, o facilitan la elaboración y/o la conservación del preparado farmacéutico.

Minerales empleados como excipientes:

Lubricantes. Se emplea el talco para la elaboración de comprimidos. Presenta una exfoliación perfecta, lo que permite y deslizamiento entre láminas  que es el responsable se ese efecto lubricante. Este efecto evita la adherencia del polvo a los pistones de las máquinas de compresión y favorece el deslizamiento entre sí de las partículas del preparado, lo que favorece la compactación.

Desecantes. Se emplea la anhidrita y la periclasa por su higroscopicidad. Favorecen la eliminación de humedad. También evitan la disgregación por el agua durante el almacenaje de formas sólidas. No se recomienda su uso en formas de administración oral.

Disgregantes. Se emplean esmactitas, paligorskita, sepiolita, calcita y magnesita. Se usan en preparados orales para favorecer la liberación del principio activo en el estómago. Las esmectitas favorecen la disgregación por su capacidad de retención de agua en la interlámina y por su alteración en el pH ácido del estómago. La paligorskita y la sepiolita lo hacen porque sus partículas de hábito fibroso se dispersan fácilmente en medios acuosos. La calcita y la magnesita se descomponen en medio ácido generando dióxido de carbono que colabora con la disgregación.

Diluyentes. Esmectitas, paligorskita, sepiolita, caolinita, talco, yeso, hidroxiapatito, periclasa, calcita y magnesita. Se emplean para diluir y hacer dosificables los principios activos de carácter orgánico que se administran en cantidades muy pequeñas. Facilitan la compactación del preparado en el caso de los comprimidos y granulados. Periclasa, calcita y magnesita se añaden también para modificar el pH de los preparados sólidos a valores alcalinos. En preparados cosméticos se emplean como diluyentes las esmectitas y la caolinita. La paligorskita y sepiolita también se utilizan, pero no son aconsejables en cosméticos pulverulentos por su hábito fibroso, potencialmente cáncerígeno por inhalación.

Pigmentos. Rutilo, hematíes, maghemita, magnetita y goethita se usan. El rutilo empleado es sintético y es de un color muy blanco, que por el elevado índice de refracción da una gran opacidad al producto. Lo óxidos e hidróxidos de hierro, son rojos, marrones, negros o amarillos. Los pigmentos se emplean para mejorar las propiedades organolépticas de los preparados farmacéuticos, sobre todos los administrados por vía oral. También permiten diferenciar los preparados cuando se está enfermo. Dan opacidad al preparado y le otorgan estabilidad.

Agentes emulsionantes, espesantes y antiapelmazantes. Esmectitas, paligorskita, sepiolita, caolinita, talco, halita y silvina. Se emplean en preparados líquidos de administración oral o tópica, para evitar la segregación de las partículas sólidas del preparado y la formación de un sedimento difícil de redispersar. Los filosilicatos se emplean por sus propiedades coloidales muy acentuadas y por su tixotropía. La halita y la silvina se emplean por el carácter dispersante de los iones de sodio y potasio. Su radio hidratado es muy grande y rodean a las partículas de una cubierta iónica gruesa que impide la floculación.

Correctores del sabor. Esmectitas, paligorskita, sepiolita, caolinita y talco. Se emplean en preparados sólidos o líquidos, administrados por vía oral, para enmascarar el sabor desagradable de ciertos principios activos. Los filosilicatos son muy adecuados debido a su capacidad de adsorción.

Portadores-liberadores de principios activos. Esmectitas, paligorskita, sepiolita, caolinita, talco, zeolitas y ópalo. Se usan para la liberación de principios activos de liberación retardada o la protección de este durante su paso por el organismo. Son adecuados debido a su capacidad de adsorción. La hidrotalcita y otros minerales del grupo también tienen capacidad como transportadores y se emplean en protectores solares y cremas antiinflamatorias.

Pregunta 20. Interacciones entre principios activos y excipientes minerales (poner ejemplos)

Se supone que los excipientes no  influencian al principio activo a nivel medicamentoso. Los excipientes pueden actuar de manera positiva retardando la liberación del principio activo o bien puede ser perjudicial reteniendo irreversiblemente el principio activo o incluso degradarlo. Estas interacciones se pueden en la elaboración y/o en el almacenaje de los preparados farmacéuticos. También, una vez administrados el medicamento; incluso entre los excipientes de un medicamento y los principios activos de otros si son administrados conjuntamente.

Los minerales como excipientes suministran propiedades deseables y únicas a las formulaciones farmacéuticas. Hay que tener cuidado en el ensayo para evitar los efectos indeseados en un medicamento.

Ejemplos:

Efecto beneficioso de la interacción fármaco-mineral:

En el caso de la anfetamina con la montmorillonita: liberación más lenta del principio activo; se mantienen de manera sostenida en los niveles de sangre.

Efecto perjudicial de la interacción fármaco-mineral:

En el caso de la dexametasona es un potente glucocorticoide sintético con acciones que se asemejan a las de las hormonas esteroides. La sepiolita y la palygorskita, son filosilicatos fibrosos. Por lo que tienen una gran capacidad de adsorción y absorción. Por lo que degradan la dexametasona.

Pregunta 21. Minerales empleados en la balneoterapia y que propiedades deben tener. Que mineral de la arcilla es el ideal para esta actividad y porque. Formas de aplicación. Actividad terapéÚtica y estética de las distintas formas de aplicación.

El empleo con fines terapéuticos y estéticos, de minerales mezclados con agua, en balnearios y centros de estética, es una práctica muy antigua ya descrita en la civilización mesopotámica.

Las arcillas son materiales de tamaño de partícula pequeño, donde abundan los filosilicatos. Las más empleadas en balneoterapia y en centros de estética son: el caolín que contienen caolinita, la bentonita que contiene esmectitas y otras rocas ricas en ilitas y esmectitas.

Las principales propiedades fisicoquímicas de las arcillas son las siguientes: poca dureza y poco tamaño de partícula, elevada capacidad de adsorción de iones y moléculas orgánicas e inorgánicas, elevada capacidad de intercambio de cationes, propiedades plásticas adecuadas cuando se mezclan con agua, propiedades reológicas apropiadas para su empleo como barros, pH cercano al de la piel y alta capacidad de retención del calor mezclados con agua. Los más adecuados para el uso terapéutico son las esmectitas, lo que se debe principalmente a las propiedades previamente mencionadas, sin embargo para mejorar su manipulación se suelen mezclar con caolinita o illita.

Las formas de aplicación de las arcillas pueden ser como geoterapia, peloterapia y parafangos.

Geoterapia: aplicación en la piel del paciente mezclas de arcillas con aguas normales o mineromedicinales. Se aplican en frio o en caliente, en forma de mascarillas faciales, baños de arcilla, masajes corporales y cataplasmas.

Peloterapia: aplicación de mezclas de arcillas con agua de mar de un lago salado o de aguas mineromedicinales. Los peloides se maduran durante un tiempo variable antes de su aplicación. Se aplican en frio o en caliente, en forma de mascarillas faciales, baños de arcilla, masajes corporales y cataplasmas. Cuando los peloides se generan con agua de mar al tratamiento se lo conoce como talasoterapia.

Parafangos: mezclas de arcillas con parafina. Se aplican siempre en caliente en forma de cataplasmas.

La maduración de los peloides produce una serie de cambios en las carácterísticas mineralógicas, cristalquímicas y de algunas propiedades físicas y fisicoquímicas, de las arcillas empleadas en su elaboración, que mejoran sus propiedades terapéuticas y estéticas.

Actividad terapéÚtica y estética de la geoterapia, peloterapia y parafangos

Aplicación en caliente

Actividad terapéÚtica. Artropatías inflamatorias y degenerativas. Secuelas de traumatismos osteoarticulares. Tratamientos dermatológicos

Actividad estética. Hidratación de la piel. Tratamientos de lipodistrofias compactas, con anterioridad a la aplicación de cosméticos. Retraso del proceso de desarrollo de la celulitis. Limpieza cutánea.

Aplicación en frío

Actividad terapéÚtica. Tratamiento de zonas inflamadas o congestionadas. Tratamiento de problemas de retención de líquidos. Tratamientos dermatológicos en función de la sensibilidad y tipo de piel.

Actividad estética. Limpieza cutánea en función de la sensibilidad y tipo de piel.

Pregunta 22. Definición de farmacopea.
Como están organizadas las farmacopeas. Ensayos de farmacopea frecuentes para filosilicatos y que detecta cada uno. Que ensayos serían necesarios para caracterizar correctamente a los filosilicatos.

Farmacopea: libro oficial que publica cada estado para que sirva de norma legal en la preparación, ensayo, dispensación, etc de los medicamentos. Estas surgieron de la necesidad de garantizar la calidad de los medicamentos, aplicando un control de calidad. Ese control de calidad se aplica a: métodos a seguir para las formulaciones farmacéuticas, principios activos, excipientes y recipientes donde se conservan los medicamentos. Por tanto, las farmacopeas establecen los requisitos que deben cumplir los productos utilizables en la elaboración de los medicamentos.

Las farmacopeas tienen monografías de cada sustancia de aplicación farmacéÚtica, las cuales incluyen: nomenclatura, definición del producto con los límites de pureza, descripción del producto, atendiendo a sus carácterísticas físicas, identificación según los ensayos indicados en cada caso y un control de calidad que recoge los ensayos que establecen las condiciones necesarias para garantizar que dicha sustancia se puede utilizar en farmacia.

Principales ensayos para filosilicatos: Presencia de carbonatos detectando contaminaciones de calcita, dolomita y magnesita. Ensayo de acidez-alcalinidad mediante vía indirecta para detectar la pureza de la muestra. Las sustancias ácido-solubles que indican de manera indirecta el contenido de impurezas. Perdida por desecación que permite determinar la presencia de minerales impurificantes. Perdida por calcinación que es carácterístico de cada mineral. Volumen de sedimentación y poder de hinchamiento que es especifico de esmectitas.

Otros ensayos: difracción de rayos x para caracterizar correctamente el filosilicato de una muestra. Microscopia electrónica de barrido para detectar la posible presencia de impurezas.

Pregunta 23. Minerales tóxicos por inhalación.

Tipos de minerales tóxicos por inhalación:

Silicatos:

Anfíboles (inosilicatos de cadena doble): actinolita, tremolita, antofilita, crocidolita y amosita.

Filosilicatos: grupo de las serpentitas (crisotilo) u el grupo de los minerales de la arcilla (caolinita, talco, illita, esmectitas, sepiolita y paligorskita) este ultimo de dudosa toxicidad.

Tectosilicatos: sílice cristalino (cuarzo, crisobalita y trimidita) y zeolitas fibrosas (erionita y mordenita).

Óxidos e hidróxidos: hematíes, boehmita, goethita, lepidocrocita, brucita fibrosa.

Los minerales más nocivos por inhalación son los asbestos. Los cristales de morfología asbestiforme son nocivos para el uso farmacéutico y cosmético. Se demuestra que el tamaño de fibra más nocivo es aquel que supera las 5 micras. Los anfíboles suelen presentar estas morfologías fibrosas y también algunos filosilicatos del subgrupo de la serpentina. Los minerales fibrosos más comunes son los Inosilicatos como la antofilita, la actinolita y la tremolita. También lo son filosilicatos como el crisotilo.

Origen de las partículas minerales tóxicas por inhalación.

Origen antrópico como pueden ser las actividades laborales como minas, fundiciones, obras de ingeniería, etc. También puede deberse a la cercanía a dichas actividades. Por otra parte, tenemos el origen natural como son las tormentas de arena, la actividad volcánica o lugares ricos en dichos minerales.

Principales patologías producidas por la inhalación de partículas minerales.

Neumoconiosis en la cual se incluye la silicosis, asbestosis y antracosis.

 Cáncer de pulmón provocado por anfíboles fibrosos, crisotilo, zeolitas fibrosas y el cuarzo.

Mesotelioma producido por crisotilo, crocidolita y zeolitas fibrosas.

Mecanismos de generación de patologías por fibras minerales.

Estas fibras tienen efectos carcinogénicos, comprobados por estudios de laboratorio en animales y epidemiológicos. Los factores que afectan a su toxicidad son su morfología fibrosa. Su tamaño aumentándose su toxicidad al superarse las 5 micras. La concentración en el medio, ya que, al aumentar la concentración aumentará su toxicidad. La composición de las fibras porque se han detectado diferencias de toxicidad entre fibras de distintos minerales.

Mecanismos de acción de las partículas fibrosas. Se han planteado dos hipótesis. La primera es la generación de radicales libres que provocan modificaciones en el ADN celular causados por metales de transición. Provocando mutaciones que favorecerían la aparición de cáncer. Un ejemplo pueden ser los átomos de hierro +2 y hierro +3. La otra hipótesis es por la morfología fibrilar de las partículas y su incidencia en la mitosis, induciendo la degeneración celular. Esto influye en las células con alta tasa de replicación. La presencia de fibras interfiere en la segregación cromosómica, dándose lugar a una segregación errónea dando lugar a aberraciones cromosómicas que pueden afectar a oncogenes.

Medidas de prevención y control de las enfermedades provocadas por la inhalación de partículas minerales.

Evitar la producción de polvo. Sustitución de minerales tóxicos por análogos sintéticos. Dotar a los trabajadores con el equipo de protección adecuado. Establecer concentraciones máximas de partículas inhalables en el aire.

Pregunta 24. Biominerales/biomineralización:
Concepto; tipos de biominerales; biominerales más frecuentes; diferencias entre los biominerales en sentido estricto; funciones de los biominerales.

Concepto: son aquellos que se generan por la actividad biológica de un ser vivo. La biomineralización es el proceso de formación de biominerales. Esto puede suceder en el interior o en el exterior de los seres vivos. Siendo consecuencia de su actividad metabólica.

Tipos de biomineralización.

Controladas: el organismo vivo dirige la mineralización mediante unas determinadas estructuras celulares, con la presencia de proteínas y un complejo enzimático.

Inducidas: la actividad metabólica del organismo es responsable de la precipitación del mineral, pero no está dirigida y las carácterísticas del medio.

No patológicas: son beneficiosas para el organismo que las controla o induce.

Patológicas: se generan por enfermedad en el ser vivo, suelen cursar con patología.

En los tres clados de los seres vivos se generan biominerales.

Clases de minerales correspondientes a los distintos seres vivos.

Clase 1. Elementos nativos.

Clase 2. Sulfuros.

Clase 4. Óxidos e hidróxidos.

Clase 5. Haluros.

Clase 6. Carbonatos.

Clase 9. Fosfatos.

Clase 10. Sulfatos.

Clase 12. Silicatos.

Hay compuestos que no son biominerales en sí. Solo se los considera como tales cuando producen patología en el ser humano como es el colesterol o la cisteína.

Elementos químicos que se biomineralizan: Calcio, magnesio, hierro, silicio, azufre, fósforo son los principales.

Diferencias con los minerales en sentido estricto.

En su mayoría los biominerales son fases hidratadas o hidroxiladas. El hábito, tamaño del cristal, cristalinidad y composición es muy diferente al de sus homólogos inorgánicos. Suelen incluir impurezas de materia orgánica.

Funciones de los biominerales en los organismos vivos.

Esqueléticas, protección, masticación, percepción del equilibrio, orientación o reserva de elementos minerales entre otras funciones.

Técnicas de estudio de los biominerales.

Diferenciamos entre las principales que dan más y mejor información sobre el biomineral de la muestra y las complementarias que se usan para confirmar la naturaleza del mineral o algunas propiedades interesantes.

Principales: esteromicroscopio, microscopio óptico, difracción de rayos x, microscopia electrónica de barrido con microanálisis acoplado.

Complementarias: espectroscopía de infrarrojos, espectroscopia raman, espectroscopia mossbauer, análisis térmico diferencial y termogravimétrico o análisis elemental.

Pregunta 25. Huesos y dientes: composición de los huesos humanos; mecanismos de regulación de la masa ósea; partes y composición de los dientes; procesos de mineralización y desmineralización de los dientes.

Se trata de biomineralizaciones controladas y normales.

Composición de hueso humano.

Contiene material orgánico y material inorgánico.

Material orgánico (30%). Matriz: proteínas de colágeno (28%), otras proteínas (1,4%).

Células (0,6%): osteoblastos y osteoclastos.

Material inorgánico (70%). Apatito (66,5%), otros minerales (3,5%).

Mecanismos de regulación de la masa ósea.

Aumento de la masa ósea: etapas de crecimiento, actividad física, acción hormonal, aportes de vitamina D, aportes de calcio.

Disminución de masa ósea: envejecimiento y menopausia, sedentarismo, falta de hormonas, déficit de vitamina D, déficit de calcio.

Partes y composición de un diente humano.

Esmalte: es la parte superior externa del diente. Es el tejido más mineralizado del organismo humano. Está compuesto por apatito en un 96%. Contiene también algo de materia orgánica y agua. Los cristales de apatito se disponen de forma muy compacta,  lo que le confiere mayor resistencia a la abrasión.

Dentina: corresponde a la mayor parte del diente. Es el armazón de las piezas dentarias y se encuentra recubierto por el esmalte en su parte superior y por el cemento radicular en su parte inferior. Su composición es similar al hueso.

Cemento radicular: tejido que rodea a la dentina en su zona de inserción en los huesos mandibulares. No pertenece, al diente sino al periodonto, aunque se considera también parte de las piezas dentarias. Es un tejido mineralizado de hidroxiapatito.

Pulpa dentaria: se encuentra en la parte interior del diente y se compone de células, fibras nerviosas y vasos sanguíneos. Evidentemente no es un tejido mineralizado.

Procesos de mineralización y desmineralización en los dientes.

En los dientes hay un equilibrio entre la remineralización y la desmineralización. El proceso de remineralización del diente se produce cuando el pH exterior del diente se encuentra por encima de 5,5. La desmineralización ocurre a valores de pH inferiores al indicado previamente. Tiene un papel importante las bacterias de la cavidad bucal. Cuando predomina la desmineralización se pueden producir caries. En los procesos anteriores tiene importancia el flúor ya que es bacteriostático, dificulta la adhesión de las bacterias al diente, amortigua el pH ácido en la superficie del diente y favorece la formación de fluoroapatito, componente mineral del esmalte. Por eso se añade flúor a pastas y geles dentríficos.

Pregunta 26. Litiasis humanas: concepto de litiasis; tipos de litiasis humanas; composición y clasificación de los cálculos biliares; composición y clasificación de los cálculos renales; factores que influyen en las litiasis humanas.

Se trata de biomineralizaciones anormales, controladas o inducidas.

Tipos de litiasis humanas: biliares, renales, amigadalares, bronquiales, conjuntivales, pancreáticas, salivares, pericárdicas, sarro dentario, etc.

Litiasis biliar: se pueden clasificar en:

Cálculos de colesterol. Están compuestos por colesterol, carbonato cálcico, palmitato cálcico, etc. Dentro de los cálculos podemos diferenciar los cálculos mixtos, lo cálculos puros y os cálculos de combinación.

Cálculos pigmentarios. Están compuestos por pigmentos biliares, colesterol, proteínas, fosfato cálcico, palmitato cálcico, etc. Dentro de los cálculos pigmentarios podemos diferenciar los cálculos pigmentarios marrones ( asociados a infecciones biliares) y los cálculos pigmentarios negros (asociados a cirrosis hepática).

Litiasis renal:

Minerales que componen las litiasis renales.

Oxalatos cálcicos: weddelita, whewelita.

Fosfatos cálcitos: hidroxiapatito, carbonato apatito, brushita, whitlockita.

Otros fosfatos: estruvita, fosfatos magnésicos.

Compuestos purínicos: ácido úrico, uratos, xantina, 2,8-dihidroxiadenina.

Otros compuestos poco frecuentes: cistina, amoniaco, compuestos farmacológicos.

Clasificación de los cálculos renales.

Oxalato cálcico + fosfato cálcico. Oxalato cálcico puro. Fosfato cálcico puro. Fosfato amónico magnésico + fosfatos cálcicos. Otros minerales y compuestos.

Factores que influyen en la formación de las litiasis humanas.

Factores dietéticos, geográficos, climáticos, ocupación, etnia, sexo, historial familiar, elementos esenciales, administración de medicamentos y otros elementos.

Pregunta 27. Que son los suelos. Concepto de salud según la OMS. Como influyen los suelos sobre la salud humana.
Influencia directa de los suelos sobre la salud humana.

Suelo: formación superficial producto de la transformación de las rocas y de restos orgánicos procedentes de seres vivos. Es el soporte de los vegetales. Se trata de un recurso natural no renovable a la escala humana.

Salud humana: estado de bienestar físico, mental y social, de un individuo.

Salud ambiental: aquellos aspectos de la salud humana, incluyendo la calidad de vida, que son determinados por factores físicos, químicos, biológicos, sociales y psicológicos en el medioambiente. También se refiere a la teoría y práctica de valorar, corregir, controlar y evitar aquellos factores en el medio ambiente que potencialmente puedan perjudicar la salud de generaciones actuales y futuras.

Aunque la definición se actualizó hace poco y se reformuló de la siguiente manera.

Salud ambiental: es la salud relacionada con todos los factores físicos, químicos y biológicos externos de una persona. Engloba factores ambientales que podrían incidir en la salud y se basa en la prevención de las enfermedades y en la creación de ambientes propicios para la salud. Queda excluido de esta definición cualquier comportamiento no relacionado con el medioambiente o cualquier comportamiento relacionado con el entorno social, económico y con la genética.

Influencia de los suelos en la salud humana puede ser:

Directa: ingestión, inhalación o contacto.

Indirecta: atmósfera, hidrosfera o biosfera.

Influencia directa

Ingestión voluntaria o geofagia. Propia de los países en vías de desarrollo, de ambientes rurales de países desarrollados y de los niños de poca edad. En muchos casos es consecuencia de la falta de alimentos o de un déficit en ciertos nutrientes compensado instintivamente con la ingestión de suelo.

Ingestión involuntaria a través de alimentos o por vía mano-boca. Se ingieren en pequeñas cantidades.

La ingestión de suelos puede suponer una entrada de elementos minerales esenciales y también de tóxicos, organismos patógenos y parásitos.

Inhalación

Todos los seres humanos inhalamos cantidades más o menos elevadas de partículas sólidas procedentes del suelo, aunque el mayor problema se plantea en las poblaciones de riesgo: agricultores, arqueólogos y otros. El mayor riesgo de contraer patologías por inhalación se produce cuando dichas partículas son de pequeño tamaño o son de morfología fibrosa. Es interesante en el caso de radón en suelos derivados de granitos y otras rocas que contengan uranio. En Rn se acumula en los edificios mal ventilados y genera cáncer de pulmón. La inhalación de esporas de algunos géneros de hongos edáficos puede generar patologías generalmente leves, aunque en algunos casos son mortales.

Contacto directo con el suelo

A través de las heridas o llagas es posible contraer el tétanos. Sin necesidad de heridas o llagas, algunos gusanos parásitos pueden atravesar la piel e infectar al hombre. De la misma forma anterior, las partículas más finas del suelo pueden atravesar la piel  y acumularse en los nódulos linfáticos de las piernas causando una elefantiasis. Al sarcoma de Kaposi se le atribuye también una génesis relacionada con las partículas finas del suelo. El contacto directo con suelos contaminados puede generar intoxicaciones con diversas sustancias.

Pregunta 28. Que son los suelos. Concepto de salud según la OMS. Como influyen los suelos sobre la salud humana. Influencia indirecta de los suelos sobre la salud humana.

Suelo: formación superficial producto de la transformación de las rocas y de restos orgánicos procedentes de seres vivos. Es el soporte de los vegetales. Se trata de un recurso natural no renovable a la escala humana.

Salud humana: estado de bienestar físico, mental y social, de un individuo.

Salud ambiental: aquellos aspectos de la salud humana, incluyendo la calidad de vida, que son determinados por factores físicos, químicos, biológicos, sociales y psicológicos en el medioambiente. También se refiere a la teoría y práctica de valorar, corregir, controlar y evitar aquellos factores en el medio ambiente que potencialmente puedan perjudicar la salud de generaciones actuales y futuras.

Aunque la definición se actualizó hace poco y se reformuló de la siguiente manera.

Salud ambiental: es la salud relacionada con todos los factores físicos, químicos y biológicos externos de una persona. Engloba factores ambientales que podrían incidir en la salud y se basa en la prevención de las enfermedades y en la creación de ambientes propicios para la salud. Queda excluido de esta definición cualquier comportamiento no relacionado con el medioambiente o cualquier comportamiento relacionado con el entorno social, económico y con la genética.

Influencia de los suelos en la salud humana puede ser:

Directa: ingestión, inhalación o contacto.

Indirecta: atmósfera, hidrosfera o biosfera.

Influencia indirecta

A través de la atmósfera

Los suelos contribuyen significativamente al fenómeno denominado calentamiento global porque emiten gases con efecto invernadero y la gran mayoría de ellos son producidos por la mineralización de los componentes orgánicos del suelo. El calentamiento global está modificando el mapa de distribución de algunas enfermedades tropicales. Algunos suelos contaminados emiten gases como los metil haluros empleados como pesticidas, que catalizan la destrucción del ozono. La degradación de la capa de ozono está relacionada con la aparición de cáncer de piel.

A través de la hidrosfera

Desde los suelos contaminados se volatilizan muchos productos que se pueden depositar en zonas muy alejadas contaminando las aguas y a través de las cadenas alimentarias creando problemas de salud pública. En el caso del DDT en los ecosistemas árticos a través de la cadena trófica peces-cetáceos-madres lactantes-niños. El agua, al atravesar el suelo, puede solubilizar algunos componentes orgánicos de pequeño tamaño molecular, o iones como el hierro+2 o manganeso+2, que le confieren un olor y sabor no adecuados, aunque no planteen riesgos para la salud.

Igualmente el suelo puede ceder al agua elementos como aluminio, Mercurio, arsénico, flúor, etc., algunos de ellos muy peligrosos para la salud humana. La relación entre los contenidos en el agua de alguno de estos elementos y la aparición de patologías en los seres humanos está claramente establecida. El suelo puede modificar la denominada dureza del agua la dureza se ha relacionado con una mayor incidencia de enfermedades cardiovasculares. Los pesticidas acumulados en el suelo pueden pasar al agua y hacerla peligrosa para el consumo humano.

Los nitratos son iones muy solubles y por su carga negativa poco retenidos en la mayoría de los suelos. Esta movilidad en el medio hace que alcancen con facilidad las aguas superficiales donde se generan procesos de eutrofización. El agua a su paso por el suelo se puede contaminar con organismos patógenos procedentes de heces fecales humanas y de animales. Como práctica habitual en la ganadería se suministran antibióticos en la dieta. Estos antibióticos llegan al suelo por la orina o las heces de dichos animales y generan microorganismos resistentes a esos antibióticos, que a través del agua pueden producir infecciones-resistentes en los seres humanos.

A través de la biosfera

Esta relación se debe principalmente a que los suelos son los principales productores de alimentos para el hombre de manera directa o indirecta. El suelo proporciona a través de la dieta tanto nutrientes esenciales como elementos tóxicos. Los desequilibrios en las cantidades de dichos nutrientes derivan en una influencia negativa en la salud humana. No obstante, la presencia de ciertas cantidades de un determinado elemento en el suelo, no es suficiente para extraer conclusiones sobre la posible toxicidad o deficiencia del mismo a través de la dieta. Los estudios epidemiológicos suelos-alimentos-salud, son complejos ya que intervienen otros muchos factores que dificultan el establecimiento de relaciones incuestionables. Entre dichos factores figura el tipo de suelo, tipo de alimentación, estación del año, forma de manejo del suelo, dieta, raza, ambiente, etc.