BIOMATERIALES

OBJETIVO

Adquirir conocimiento sobre lo que son biomateriales, su definición, su

importancia en el área de la medicina y los diferentes usos que se pueden

adoptar dependiendo del tipo de biomaterial.

INTRODUCCIÓN

Desde los inicios de la civilización el mundo, el ser humano ha aprovechado los

materiales de su entorno para construir y manufacturar sus propios utensilios,

herramientas, armas, viviendas, etc. Tales materiales se conoces como estructurales:

piedra, madera, metales y concreto

En la actualidad, la ciencia de los materiales ha hecho posible la sustitución de órganos

y elementos del organismo por otros artificiales, más de cincuenta millones de

personas en todo el mundo tiene implantado algún tipo de prótesis y es un hecho bien

conocido por la sociedad la utilidad y necesidad de todo tipo de implantes

Los dispositivos construidos con biomateriales están cobrando creciente importancia y

su número aumente continuamente. La prevención, el diagnóstico y tratamientos de

muchos trastornos de salud se han hecho posibles a la existencia de nuevos materiales

y formulaciones y dispositivos que participan en ellos. En los últimos años, en muchos

casos, los biomateriales se han convertido en los factores determinantes de la

factibilidad y del éxito de una determinada práctica médica

DESARROLLO DEL TEMA

I. DEFINICIÓN

Se define como biomaterial a cualquier sustancia, elemento, o combinación de

estos sintéticos o naturales en su origen, que pueden ser utilizados por cualquier

periodo de tiempo para sustituir parcial o completamente la función que

desempeña alguna parte del cuerpo humano, también, se puede definir un

biomaterial como aquel elemento capaz de ser transformado en un componente

que se puede adaptar el cuerpo humano y que desarrolla alguna función del mismo

II. UTILIDAD EN EL ÁREA MÉDICA

La implementación de estos materiales en el área médica ha sido impresionante,

esto se debe al gran número de aplicaciones que pueden tener, ya que el diseño, el

proceso de manufactura y las propiedades mecánicas que se requieren varían de

acuerdo a la aplicación que se requiera, la única condición indispensable con la que

se debe cumplir es la compatibilidad, es decir, la aceptación del material por todos

los componentes (órganos, músculos, fluidos, etc.) del cuerpo humano; así como el

acoplamiento del material para responder de forma adecuada a la aplicación que se

requiera

En algunos casos la función de los tejidos u órganos es tan importante que no

tiene sentido el remplazarlos por biomateriales; por ejemplo, la médula espinal

o el cerebro.

El éxito de un biomaterial o de un implante depende de tres factores

principales: propiedades y biocompatibilidad del implante, condiciones de

salud del receptor, y habilidad del cirujano que realiza el implante; la física sólo

se aplica al primero.

Los requisitos que debe cumplir un biomaterial son:

El más importante y ya mencionado anteriormente es ser incompatible

No ser tóxico, ni carcinógeno.

Ser químicamente estable (no presentar degradación en el tiempo) e

inerte.

Tener una resistencia mecánica adecuada.

Tener un tiempo de fatiga adecuado.

Tener densidad y peso adecuados.

Tener un diseño de ingeniería perfecto; esto es, el tamaño y la forma del

implante deben ser los adecuados.

Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar y procesar para

su producción en gran escala.

III. TIPOS DE BIOMATERIALES:

En función de su estructura se clasifican en:

Metales y Aleaciones:

Una aleación es la mezcla de dos o más metales, en esta categoría las aleaciones

más importantes son las de: Acero inoxidable, Cobalto-Cromo, Aluminio-zinc y las

de titanio. La aplicación principal de estas aleaciones, son remplazar sistemas de

unión como la cadera y la rodilla, se utilizan también para realizar placas para

huesos, tornillos, clavos, etc., así como en la elaboración de instrumental

quirúrgico.

Polímeros: Gracias a sus propiedades y al fácil manejo de estas, además de su costo

y efectividad que garantizan, los polímeros se han convertido en una fuente muy

importante para la obtención de biomateriales. Los polímeros más utilizados son:

poli (cloruro de vinilo), poli (propileno), poli (Metacrilato de metilo), poliestireno y

sus copolimeros

Dentro de sus aplicaciones más importantes se encuentran la elaboración de

dispositivos para diálisis, válvulas de corazón, implantes oculares y dispositivos

ortopédicos entre otros.

Los biomateriales elaborados por polímeros se pueden clasificar de la siguiente

manera: biodegradables y bioabsorbibles.

Biomaterial - biodegradable, es aquel, que se descompone después de un

cierto período de tiempo dentro del organismo, el organismo es capaz de

desecharlo, pero en algunas ocasiones se quedan pequeños residuos.

Biomaterial - bioabsorbible, es aquel, que el organismo es capaz de

metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos, como

lo son las proteínas, o bien pueden ser desechados por completo.

Cerámicos

Los cerámicos son compuestos policristalinos, normalmente inorgánicos como los

silicatos, óxidos metálicos, carburos e hidruros. Los cerámicos que se utilizan en la

elaboración de biomateriales, normalmente reciben el nombre de biocerámicos y

se pueden clasificar de la siguiente manera: absorbibles, no absorbibles o inertes y

con superficie de reacción.

Biocerámico - Absorbible, es aquel, que el organismo es capaz de

metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos,

normalmente son elaborados de fosfatos, óxidos, etc. Su aplicación más

común se encuentra en la reparación de huesos.

Biocerámico - No Absorbible o inerte, es aquel, que el organismo no es

capaz de metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser

absorbidos, estos son no tóxicos, no producen ninguna alergia ni reacción

secundaria, son totalmente biocompatibles y resistentes a la corrosión. Sus

principales aplicaciones son: prótesis de cadera, válvulas de corazón,

válvulas respiratorias, etc.

Biocerámico-Con Superficie De Reacción, es aquel, que el organismo utiliza

sólo por un período de tiempo, esto debido a sus propiedades. Entre estos

materiales se encuentran el Bioglass y el Ceravital, los cuales consisten en

una mezcla de óxidos de silicón, calcio, sodio, fósforo, magnesio y potasio.

Compuestos

Un biomaterial es un compuesto sólido que contiene dos o más componentes

unidos para formar una estructura integra. Ejemplos de estos tipos de compuestos

son los utilizados en el área médico- dental, tales como: inclusiones inorgánicas de

cuarzo con una matriz acrílico-polímero; Componentes ortopédicos como pueden

ser: inclusiones de fibra de carbón con una matriz de polietileno.

Material Biológico

Este grupo está formado por piel natural, arterias, venas y otros componentes que

son utilizados como tejidos. Sus aplicaciones más comunes son en cirugías

plásticas, implantes de piel, reconstrucción de músculos, tendones y ligamentos.

Uno de los productos más comerciales dentro de este grupo es el colágeno, el cual,

está elaborado por celulosa y algunos poli-aminoácidos, como la glutamina y la

lisina. Esto nos permite tener una idea de la importancia que tienen los

biomateriales dentro de la vida del ser humano, por lo que es de suma importancia

que el estudio, la investigación y el desarrollo de estos materiales continúen.

Biomateriales inertes

Estos materiales son aceptados por el cuerpo ya que son biológicamente inertes y

además pueden resistir largos periodos en un entorno altamente corrosivo, como

es la presencia de los fluidos corporales. El inconveniente de estos materiales es

que en la interficie entre el implante y el tejido huésped siempre queda una

pequeña separación dando lugar a la formación de una delgada cápsula fibrosa no-

adherente alrededor del implante. Puede tener lugar la formación de hueso en su

superficie pero no hay enlace entre el material bioinerte y el tejido huésped.

El titanio, el cromo-cobalto y sus aleaciones pertenecen a este grupo de materiales.

Sus propiedades mecánicas (tensión de fatiga, resistencia a la corrosión y

deformación plástica) son adecuadas para ser utilizados como prótesis

permanentes.

La utilización del acero inoxidable (grado médico) se reserva para implantes no-

permanentes pues presenta una pobre resistencia a la corrosión. El uso de la

alúmina y zirconia (Al2O3 y ZrO2) también está limitado debido a su pobre

resistencia a la ruptura (bending-induced rupture) aunque son óxidos muy estables

con excelente resistencia a la fricción y corrosión. Sin embargo, son materiales

excelentes para ciertas partes de una prótesis donde se precise baja fricción y

stress compresivo como ocurre en la cabeza de una prótesis de cadera.

Biomateriales interactivos (Bioactivos)

Los materiales Bioactivos, al verse expuestos a los fluidos corporales reaccionan

químicamente, dando lugar a la formación de un fuerte enlace interfacial entre el

implante y el tejido huésped.

Un material bioactivo es aquel que proporciona una respuesta biológica específica

en la interface del material, que resulta en la unión entre el material y los tejidos.

Todo material bioactivo forma una unión interfacial con tejidos adyacentes.

Biomateriales viables

Los materiales Biodegradables o Bioreabsorbibles, se diseñan para degradarse

gradualmente y de esta manera poder ser reemplazados por el tejido huésped. Los

constituyentes de estos materiales degradados deben ser aceptados por el

organismo y es necesario un ajuste de la razón de biodegradación del material con

la razón de formación del nuevo tejido. Los materiales cerámicos reabsorbibles, se

emplean en todo tipo de reconstrucciones óseas: como material de relleno para

defectos irregulares en cirugía maxilofacial y ortopédica, para fijar y reemplazar el

hueso. Entre los cerámicos bioreabsorbibles, destacan la hidroxiapatita (HA)

porosa, el fosfato tricálcico y el cemento de hidroxiapatita

EN FUNCIÓN A LA RESPUESTA DE SU ORGANISMO:

Inertes: Sin respuesta

Interactivos: Respuesta específica “prediseñada” (Crecimiento de tejido, adhesión)

Viables: Respuesta como a tejido normal (Absorción y/o remodelación)

Reimplantados: Respuesta armónica. Cultivos in vitro de células de un paciente específico. Actualmente en etapa experimental.

CONCLUSION

Los biomateriales son materiales diseñados para actuar en contacto con sistemas

biológicos con el fin de tratar, aumentar o reemplazar tejidos, órganos o función del

cuerpo, estos biomateriales son principalmente utilizados en la fabricación de prótesis

implantables o para reposición de órganos perdidos.

Los dispositivos construidos con biomateriales están cobrando creciente importancia y

su número aumente continuamente. Una motivación importante para ello ha sido el

hecho de que la esperanza de vida aumente de forma considerable.

Los biomateriales deben cumplir con las condiciones de partida de ser biocompatibles

y asegurar una determinada vida media. A su vez, tienen que aportar las prestaciones

específicas que requiera la aplicación a que vayan destinados.