Biomateriales Metálicos

Los biomateriales son sustancias naturales o sintéticas cuya misión es reemplazar

una parte o alguna función de nuestro organismo, de forma segura y fisiológicamente

aceptable.

Composición de los Biomateriales Metalicos

Las aleaciones son un conjunto de materiales mezclados homogéneamente. Estos

materiales pueden ser metálicos o no metálicos. Si comparamos los metales puros

de las aleaciones creadas, estás llevan muchas ventajas como:

o Mayor dureza y resistencia a la tracción.

o Menor temperatura de fusión por lo menos de uno de sus componentes.

Pero si comparamos sus propiedades mecánicas, tienen desventajas visibles a la hora

de su utilización como lo son la ductilidad, la tenacidad y la conductividad térmica y

eléctrica.

Método De Fabricación Más Comunes De Los Biomateriales

1) Solidificación: es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la

materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura o

por una compresión de este material.

2) Deformacion plastica: es la deformación que sufre un metal bajo la influencia

de una fuerza de carga, que involucra de los planos atomicos en que se

encuentran las moléculas.

3) pulvimetalúrgico :es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos

y tras su compactación para darles una forma determinada, se calientan en

atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza.

Hay que señalar que la obtención de implantes mediante solidificación no es

aconsejable para el titanio y sus aleaciones, debido a que el titanio tiene una

elevada avidez por los elementos intersticiales (N, O, C, H) produciendo su

incorporación un aumento muy brusco de la resistencia mecánica y un

descenso muy importante en la ductilidad, adquiriéndose un comportamiento

frágil.

Biomateriales mas utilizados y aplicaciones

Los materiales metálicos presentan buenas propiedades mecánicas respecto a otros

materiales como los polímeros y cerámicos. Esto hace que sean los materiales más

adecuados para ciertas aplicaciones estructurales, como:

o Las prótesis articulares

o placas de osteosíntesis

o tornillos de fijación

o implantes dentales

o entre otras.

1) Acero Inoxidable: Es una aleación de de hierro y carbono, al cual se le

adicionan otros elementos como el niquela (Ni), en esta aleación se mantiene

la estructura austenita hasta temperatura ambiente, se lo denomina acero

inoxidable austenítico. También existen aleaciones con cromo (Cr) que

estabiliza la ferrita pero mejora resistencia a la corrosión. Es importante

señalar que las características microestructurales y propiedades mecánicas de

un acero inoxidable no se deben sólo a su composición química, sino también al

tratamiento térmico y mecánico aplicado en el momento de su fabricación.

Entre las aplicaciones más importantes están el área de ortopedia, el acero

inoxidable es un material sumamente utilizado para la fabricación de

implantes que funcionan como fortaleza a las estructuras óseas, pero esta a su

vez presenta una desventaja la cual es su utilización, esto es porque a largo

plazo se pueden introducir iones de Ni y Cr, dañinos para el organismo por lo

que actualmente solo se utiliza en ortopedia, en dispositivos temporarios.

2) Aleaciones base Cobalto:

2.1 CoCrMo: Los dos elementos básicos son el cobalto (65 %) y cromo (35 %

en peso) que forman una solución sólida. Se añade Mo para producir un grano

más pequeño que produce una mayor resistencia después de moldear o forjar.

Las aleaciones moldeadas fueron las primeras utilizadas para acetábulos de

prótesis total de cadera. La aleación es particularmente susceptible al

endurecimiento por trabajo de modo que el procedimiento de fabricaciones

normales utilizado con otros metales no puede ser empleado.

2.2 CoNiCrMo: esta aleación de alta resistencia mecánica, fueron, utilizadas

en vástagos de prótesis de cadera, rodilla , de hombro y de mano. Un aspecto

que se debe tener en cuenta para la aplicación de esta aleación es que el ritmo

del liberación del níquel difiere sustancialmente del acero inoxidable 316L y

por tanto debe desaconsejarse para personas susceptibles de alergia al níquel.

Deben evitarse las soldaduras en esta aleación ya que las uniones son lugares

propicios para la aparición de corrosión.

3) Aleaciones base Titanio: es el más utilizado en los implantes metálicos. Su

diferencia con otros metales proviene de sus características como mayor la

ductilidad, mayor resistencia a la tracción, su módulo de Young que nos

muestra su gran comportamiento elástico del material, resistencia a la

corrosión. Una desventaja de la aleación de titanio es su sensibilidad a las

muescas. Una concentración de tensión producida por ralladura o por el uso de

pinzas reduce la vida útil del componente causado por fatiga. Otra desventaja

es su baja dureza en comparación con las aleaciones de cobalto

Existen otros metales que se han utilizado para una variedad de aplicaciones de

implantes especializados como por ejemplo Tantalio que ha sido sometido a

estudios de implantes de animales y se ha demostrado muy biocompatible, pero

debido a sus pobre propiedades mecánicas y su alta densidad su uso se limita en

algunas aplicaciones como alambre, suturas para los plásticos y neurocirugía y

como un radioisótopo para los tumores. Otros metales utilizados son: Platino (Pt),

paladio (Pd), rodio (Rh), Iridio (Ir), Rutio (Ru) y Osmio (Os). Este grupo de es

resistente a la corrosión pero poseen pobres propiedades mecánicas, se utilizan

principalmente como aleaciones para electrodos tales como los usados en los

marcapasos debido a su alta resistencia a la corrosión.

4) Nuevas aleaciones:

4.1 Superaleación MA 956: El más esperanzador para el empleo

convencional en aplicaciones como prótesis de cadera y rodilla e implantes

dentales. La MA 956 es una superaleación ferrítica, procesada vía

pulvimetalurgia por aleado mecánico (MA) y mediante tratamientos

termomecánicos. Está diseñado para actuar interfacialmente con sistemas

biológicos a fin de evaluar, tratar, aumentar o reemplazar algún tejido, órgano

o alguna parte del cuerpo.

Especialidades Medicas En Donde Se Emplean El Uso De Estos Biomateriales

1) Ortopedia: Unas de los más destacadas áreas de aplicación son los implantes

ortopédicos. Estos incluyen dispositivos metálicos y materiales bioabsorbibles. La

utilización de estos últimos evita el trauma de una segunda operación para extraer el

dispositivo metálico, una vez que se haya soldado la fractura. Por ejemplo la aleación

CoNiCrMo la cual se ha empleado para realizar uniones muy presionadas, como los

implantes de tobillo.

2) Aplicaciones cardiovasculares: En el sistema cardiovascular o circulatorio, pueden

surgir problemas con las válvulas del corazón y las arterias, ambos de los cuales puede ser

tratados con éxito con los implantes. Por ejemplo los implantes Sten y los de válvula

Artificial.

3) Aplicaciones dentales: Dentro de la boca, tanto el diente y los tejidos de soporte puede

ser fácilmente destruido por bacterias. Los dientes puede ser tanto sustituido o

restaurados por una variedad de materiales.

Los metales son habitualmente utilizados en odontología en una gran variedad de aplicaciones

las cuales incluye:

Coronas temporales

Coronas permanentes

bandas de ortodoncia

restauraciones directas de los dientes.

Actualmente se busca nuevas técnicas de procesamiento para maximizar las propiedades

mecánicas de las aleaciones para sí lograr que sus superficies obtengan una textura más

adaptable para inducir la respuesta biológica deseada

Un ejemplo de esto sería: el estudio del desarrollo de microelectrodos para dispositivos

neurológicos que resistan la corrosión provocada por el medio biológico, por otra parte se está

poniendo mucha atención a las propiedades superelásticas de aleaciones que tienen los

elementos como el niquel y titanio.