Metales ceraacutemicas y poliacutemeros

DRA MARIacuteA FERNANDA LOacutePEZ MEDINA R4 ORTOPEDIA

DR RAUacuteL BAYO DEL CASTILLO R4 ORTOPEDIA

Introduccioacuten El tejido humano se estructura principalmente de poliacutemeros autoensamblados (proteiacutenas) y ceraacutemica (minerales oacuteseos)con metales presentes como elementos traza

Sin embargo los metales y sus aleaciones han desempentildeado un papel predominante como biomateriales estructurales en la cirugiacutea reconstructiva especialmente en el reemplazo articular y cirugiacutea ortopeacutedica

El uso rutinario de una gran variedad de implantes metaacutelicos los problemas asociados con el mantenimiento a largo plazo de la integridad del implante y su biocompatibilidad tambieacuten han surgido

METALES

Desarrollo histoacuterico de los implantes metaacutelicos

Las artroplastias usando materiales de marfil iniciaron el siglo XIX por Gluck posteriormente se usaron diversos metales como espaciadores y se usaron proacutetesis como bisagras de metales

Los implantes ortopeacutedicos tambieacuten iniciaron en eacutesta misma eacutepoca con la construccioacuten de placas de materiales fundidos o forjados

Sin embargo se ha experimentado con diversas aleaciones debido a la elevada toxicidad y diversas caracteriacutesticas mecaacutenicas

Definicioacuten de biomaterialbull Todo aquel material no viable usado en un dispositivo meacutedico con el propoacutesito de interaccionar con los sistemas bioloacutegicos

bullMientras que los implantes utilizados para la fijacioacuten de fracturas tienen un caraacutecter generalmente temporal los implantes articulares estaacuten ideados para mantener su funcioacuten a lo largo de la vida del paciente lo cual implica un soacutelido contacto con el lecho oacuteseo una gran resistencia a la fatiga y un bajo coeficiente de friccioacuten

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Biomateriales respuesta bioloacutegicaBiotolerantes

bull Como el acero inoxidable las aleaciones de Cromo-Cobalto y el polimetilmetacrilato

bull Se caracterizan por tener una capa de tejido fibroso (pocas ceacutelulas y fibras de colaacutegena densamente agrupadas) y en la interfaz hueso-implante

Bioinertes

bull Aleaciones de titanio y oacutexido de aluminio y zirconia

bull Contacto oacuteseo directo u osteointegracioacuten en la interfaz bajo condiciones mecaacutenicas favorables La osteointegracioacuten se consigue gracias a que la superficie del material no reacciona quiacutemicamente con los tejidos circundantes o con los liacutequidos corporales

Bioactivos

bull Tambieacuten llamados reactivos el bioglass o las ceraacutemicas fosfocaacutelcicas (hidroxiapatita)

bull Poseen capacidad osteoinductora dando lugar a una verdadera unioacuten entre el hueso adyacente y la capa de recubrimiento Este enlace quiacutemico es resultado de la presencia de componentes de calcio y foacutesforo libres en la superficie del implante

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Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

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A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Introduccioacuten El tejido humano se estructura principalmente de poliacutemeros autoensamblados (proteiacutenas) y ceraacutemica (minerales oacuteseos)con metales presentes como elementos traza

Sin embargo los metales y sus aleaciones han desempentildeado un papel predominante como biomateriales estructurales en la cirugiacutea reconstructiva especialmente en el reemplazo articular y cirugiacutea ortopeacutedica

El uso rutinario de una gran variedad de implantes metaacutelicos los problemas asociados con el mantenimiento a largo plazo de la integridad del implante y su biocompatibilidad tambieacuten han surgido

METALES

Desarrollo histoacuterico de los implantes metaacutelicos

Las artroplastias usando materiales de marfil iniciaron el siglo XIX por Gluck posteriormente se usaron diversos metales como espaciadores y se usaron proacutetesis como bisagras de metales

Los implantes ortopeacutedicos tambieacuten iniciaron en eacutesta misma eacutepoca con la construccioacuten de placas de materiales fundidos o forjados

Sin embargo se ha experimentado con diversas aleaciones debido a la elevada toxicidad y diversas caracteriacutesticas mecaacutenicas

Definicioacuten de biomaterialbull Todo aquel material no viable usado en un dispositivo meacutedico con el propoacutesito de interaccionar con los sistemas bioloacutegicos

bullMientras que los implantes utilizados para la fijacioacuten de fracturas tienen un caraacutecter generalmente temporal los implantes articulares estaacuten ideados para mantener su funcioacuten a lo largo de la vida del paciente lo cual implica un soacutelido contacto con el lecho oacuteseo una gran resistencia a la fatiga y un bajo coeficiente de friccioacuten

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Biomateriales respuesta bioloacutegicaBiotolerantes

bull Como el acero inoxidable las aleaciones de Cromo-Cobalto y el polimetilmetacrilato

bull Se caracterizan por tener una capa de tejido fibroso (pocas ceacutelulas y fibras de colaacutegena densamente agrupadas) y en la interfaz hueso-implante

Bioinertes

bull Aleaciones de titanio y oacutexido de aluminio y zirconia

bull Contacto oacuteseo directo u osteointegracioacuten en la interfaz bajo condiciones mecaacutenicas favorables La osteointegracioacuten se consigue gracias a que la superficie del material no reacciona quiacutemicamente con los tejidos circundantes o con los liacutequidos corporales

Bioactivos

bull Tambieacuten llamados reactivos el bioglass o las ceraacutemicas fosfocaacutelcicas (hidroxiapatita)

bull Poseen capacidad osteoinductora dando lugar a una verdadera unioacuten entre el hueso adyacente y la capa de recubrimiento Este enlace quiacutemico es resultado de la presencia de componentes de calcio y foacutesforo libres en la superficie del implante

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Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

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A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

METALES

Desarrollo histoacuterico de los implantes metaacutelicos

Las artroplastias usando materiales de marfil iniciaron el siglo XIX por Gluck posteriormente se usaron diversos metales como espaciadores y se usaron proacutetesis como bisagras de metales

Los implantes ortopeacutedicos tambieacuten iniciaron en eacutesta misma eacutepoca con la construccioacuten de placas de materiales fundidos o forjados

Sin embargo se ha experimentado con diversas aleaciones debido a la elevada toxicidad y diversas caracteriacutesticas mecaacutenicas

Definicioacuten de biomaterialbull Todo aquel material no viable usado en un dispositivo meacutedico con el propoacutesito de interaccionar con los sistemas bioloacutegicos

bullMientras que los implantes utilizados para la fijacioacuten de fracturas tienen un caraacutecter generalmente temporal los implantes articulares estaacuten ideados para mantener su funcioacuten a lo largo de la vida del paciente lo cual implica un soacutelido contacto con el lecho oacuteseo una gran resistencia a la fatiga y un bajo coeficiente de friccioacuten

B M HOLZAPFEL HOW SMART DO BIOMATERIALS NEED TO BE ADVANCED DRUG DELIVERY REVIEWS ELSEVIER 65 (2013) PP581-603

Biomateriales respuesta bioloacutegicaBiotolerantes

bull Como el acero inoxidable las aleaciones de Cromo-Cobalto y el polimetilmetacrilato

bull Se caracterizan por tener una capa de tejido fibroso (pocas ceacutelulas y fibras de colaacutegena densamente agrupadas) y en la interfaz hueso-implante

Bioinertes

bull Aleaciones de titanio y oacutexido de aluminio y zirconia

bull Contacto oacuteseo directo u osteointegracioacuten en la interfaz bajo condiciones mecaacutenicas favorables La osteointegracioacuten se consigue gracias a que la superficie del material no reacciona quiacutemicamente con los tejidos circundantes o con los liacutequidos corporales

Bioactivos

bull Tambieacuten llamados reactivos el bioglass o las ceraacutemicas fosfocaacutelcicas (hidroxiapatita)

bull Poseen capacidad osteoinductora dando lugar a una verdadera unioacuten entre el hueso adyacente y la capa de recubrimiento Este enlace quiacutemico es resultado de la presencia de componentes de calcio y foacutesforo libres en la superficie del implante

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Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

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A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Desarrollo histoacuterico de los implantes metaacutelicos

Las artroplastias usando materiales de marfil iniciaron el siglo XIX por Gluck posteriormente se usaron diversos metales como espaciadores y se usaron proacutetesis como bisagras de metales

Los implantes ortopeacutedicos tambieacuten iniciaron en eacutesta misma eacutepoca con la construccioacuten de placas de materiales fundidos o forjados

Sin embargo se ha experimentado con diversas aleaciones debido a la elevada toxicidad y diversas caracteriacutesticas mecaacutenicas

Definicioacuten de biomaterialbull Todo aquel material no viable usado en un dispositivo meacutedico con el propoacutesito de interaccionar con los sistemas bioloacutegicos

bullMientras que los implantes utilizados para la fijacioacuten de fracturas tienen un caraacutecter generalmente temporal los implantes articulares estaacuten ideados para mantener su funcioacuten a lo largo de la vida del paciente lo cual implica un soacutelido contacto con el lecho oacuteseo una gran resistencia a la fatiga y un bajo coeficiente de friccioacuten

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Biomateriales respuesta bioloacutegicaBiotolerantes

bull Como el acero inoxidable las aleaciones de Cromo-Cobalto y el polimetilmetacrilato

bull Se caracterizan por tener una capa de tejido fibroso (pocas ceacutelulas y fibras de colaacutegena densamente agrupadas) y en la interfaz hueso-implante

Bioinertes

bull Aleaciones de titanio y oacutexido de aluminio y zirconia

bull Contacto oacuteseo directo u osteointegracioacuten en la interfaz bajo condiciones mecaacutenicas favorables La osteointegracioacuten se consigue gracias a que la superficie del material no reacciona quiacutemicamente con los tejidos circundantes o con los liacutequidos corporales

Bioactivos

bull Tambieacuten llamados reactivos el bioglass o las ceraacutemicas fosfocaacutelcicas (hidroxiapatita)

bull Poseen capacidad osteoinductora dando lugar a una verdadera unioacuten entre el hueso adyacente y la capa de recubrimiento Este enlace quiacutemico es resultado de la presencia de componentes de calcio y foacutesforo libres en la superficie del implante

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Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

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A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Definicioacuten de biomaterialbull Todo aquel material no viable usado en un dispositivo meacutedico con el propoacutesito de interaccionar con los sistemas bioloacutegicos

bullMientras que los implantes utilizados para la fijacioacuten de fracturas tienen un caraacutecter generalmente temporal los implantes articulares estaacuten ideados para mantener su funcioacuten a lo largo de la vida del paciente lo cual implica un soacutelido contacto con el lecho oacuteseo una gran resistencia a la fatiga y un bajo coeficiente de friccioacuten

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Biomateriales respuesta bioloacutegicaBiotolerantes

bull Como el acero inoxidable las aleaciones de Cromo-Cobalto y el polimetilmetacrilato

bull Se caracterizan por tener una capa de tejido fibroso (pocas ceacutelulas y fibras de colaacutegena densamente agrupadas) y en la interfaz hueso-implante

Bioinertes

bull Aleaciones de titanio y oacutexido de aluminio y zirconia

bull Contacto oacuteseo directo u osteointegracioacuten en la interfaz bajo condiciones mecaacutenicas favorables La osteointegracioacuten se consigue gracias a que la superficie del material no reacciona quiacutemicamente con los tejidos circundantes o con los liacutequidos corporales

Bioactivos

bull Tambieacuten llamados reactivos el bioglass o las ceraacutemicas fosfocaacutelcicas (hidroxiapatita)

bull Poseen capacidad osteoinductora dando lugar a una verdadera unioacuten entre el hueso adyacente y la capa de recubrimiento Este enlace quiacutemico es resultado de la presencia de componentes de calcio y foacutesforo libres en la superficie del implante

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Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

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A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Biomateriales respuesta bioloacutegicaBiotolerantes

bull Como el acero inoxidable las aleaciones de Cromo-Cobalto y el polimetilmetacrilato

bull Se caracterizan por tener una capa de tejido fibroso (pocas ceacutelulas y fibras de colaacutegena densamente agrupadas) y en la interfaz hueso-implante

Bioinertes

bull Aleaciones de titanio y oacutexido de aluminio y zirconia

bull Contacto oacuteseo directo u osteointegracioacuten en la interfaz bajo condiciones mecaacutenicas favorables La osteointegracioacuten se consigue gracias a que la superficie del material no reacciona quiacutemicamente con los tejidos circundantes o con los liacutequidos corporales

Bioactivos

bull Tambieacuten llamados reactivos el bioglass o las ceraacutemicas fosfocaacutelcicas (hidroxiapatita)

bull Poseen capacidad osteoinductora dando lugar a una verdadera unioacuten entre el hueso adyacente y la capa de recubrimiento Este enlace quiacutemico es resultado de la presencia de componentes de calcio y foacutesforo libres en la superficie del implante

B M HOLZAPFEL HOW SMART DO BIOMATERIALS NEED TO BE ADVANCED DRUG DELIVERY REVIEWS ELSEVIER 65 (2013) PP581-603

Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

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A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Biocompatibilidad

habilidad de un material de actuar con adecuada respuesta al hueacutesped en una aplicacioacuten especiacutefica (aceptabilidad bioloacutegica por el organismo) con buena interaccioacuten con los sistemas bioloacutegicos al realizar una induccioacuten de una actividad bioloacutegica especifica

Biofuncionalidad

es el grado de compatibilidad estructural y orgaacutenica de un biomaterial con el receptor (objetivo principal disminuir al maacuteximo las reacciones de rechazo el biomaterial debe de ser compatible en estructura al segmento donde se va a colocar)

B M HOLZAPFEL HOW SMART DO BIOMATERIALS NEED TO BE ADVANCED DRUG DELIVERY REVIEWS ELSEVIER 65 (2013) PP581-603

A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

A pesar de la gran cantidad de metales y aleaciones existentes soacutelo algunos parecen ser biocompatibles y con pruebas cliacutenicas exitosas como material de un implante

Dichos componentes pueden dividirse en 4 categoriacuteas dependiendo del material que se encuentre en mayor porcentaje en su composicioacuten

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Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Cuatro categoriacuteas de biomateriales metaacutelicos y sus aplicaciones principales como implantes

Tipo Usos principales

Acerosinoxidables

1- implantes temporales (placas de osteosiacutentesis tornillos clavillos etc) (cla II)2- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera

Aleaciones de Co 3- artroplastiacuteas totales de rodilla cadera (forjado sin postproceso) (clase III)4-materiales dentales (Clase II)

Aleaciones de Ti 5- inserto y copa de proacutetesis totales de cadera con cabezas femorales de CoCrMo(Clase II)6- otros implantes permanentes (clavos centromedulares espaciadores) (Clase II)

NiTi 1- Guardas y puentes ortodoacutenticos (Clase I)2- Stents vasculares (Clase III) Filtros de vena cava (Clase II) guiacuteas ara cateterismo (clase II)

Mg 1- implantes biodegradables (Clase III)

Ta 1- dispositivos para neurocirugiacutea y cirugiacutea plaacutestica (Clase III)

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Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Clasificacioacuten de la Food And DrugAsministration dispositivos meacutedicosAUTORIDAD CLASE

FDA I II II IIIIV

Descricioacuten general No invasivo o uso temporal

Miacutenimamente invasivos uso por tiempo corto

Tiempo corto a largo de ueo con contacto en mucosas o torrente sanguiacuteneo

Tiempo prolongadoo permanente

Riesgo en su uso Bajo Bajo moderado Moderado alto Elevado

Ejemplos Instrumentos quiruacutergicos

Lentes de contacto Implantes ortopeacutedicosmaacutequinas de diaacutelisis

Espaciadores bombas de perfusioacuten estentsvasculares

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Moacutedulo de YoungEl moacutedulo de Young o moacutedulo de elasticidad longitudinal es un paraacutemetro que caracteriza el comportamiento de un material elaacutestico seguacuten la direccioacuten en la que se aplica una fuerza

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Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Un elevado moacutedulo significa que el material es riacutegido por el contrario un bajo moacutedulo significa que el material es flexible siendo eacuteste un excelente punto de comparacioacuten entre materiales

Sin embargo para poder hacer comparaciones entre diferentes materiales es importante recordar que el moacutedulo de elasticidad es una propiedad del material y no del implante

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Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Propiedades mecaacutenicas de los biomaterialesIacutendice de Poisson

El coeficiente de Poisson (V)) describe una

constante elaacutestica que proporciona una medida del

estrechamiento de seccioacuten de un prisma de material

elaacutestico lineal e isoacutetropo cuando se estira

longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones

perpendiculares a la de estiramiento

El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al

fiacutesico franceacutes Simeon Poisson

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Punto de flexibilidad y fuerza de flexibilidad (Yield strength)

El valor del estreacutes al que se somete un material es llamado como el ldquoPunto de flexibilidadrdquo Syp debajo de este valor del estreacutes de esta muestra regresaraacute a su forma y longitud original (deformidad elaacutestica) Arriba de este valor la deformacioacuten permanente puede ocurrir (deformidad plaacutestica)

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Liacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura (Ultimate Strength) El valor maacutes alto de estreacutes en el diagrama de estreacutes-deformacioacuten es la ldquoLiacutemite maacuteximo de resistencia a la ruptura o fatigardquo Su normalmente el aacuterea cruzada de la muestra seraacute reducida por ambas deformaciones elaacutestica y plaacutestica del examen Deberaacute notarse que el aacuterea cruzada de la muestra es usada para computar el estreacutes y no la zona cruzada resultante de la elongacioacuten de la muestra

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Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Propiedades mecaacutenicas de los biomateriales Dureza Esta es medida como la resistencia de la penetracioacuten por un penetrador especiacuteficamente definido Los valores son expresados en teacuterminos de nuacutemeros determinados por una maacutequina aplicada a una carga especiacutefica con un penetrador especiacutefico

Por ejemplo la escala del valor de la dureza de Rockwell que van de la A traveacutes del G son usadas principalmente para metales La maacutequina de Vickers es usada para examinar la dureza de metales extremadamente duros y ceraacutemicas y los valores medidos son dados por nuacutemeros de Vickers

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Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Resistencia a la corrosioacuten La corrosioacuten metaacutelica es primariamente un proceso electromecaacutenico que es dependiente a un electro movimiento potencial a los valores de pH y al medioambiente

En un medio adecuado un electro movimiento potencial debajo de cierto valor produciraacute ldquoinmunidadrdquo contra la corrosioacuten Sobre este valor el nivel del pH determinaraacute se corroeraacute o se volveraacute ldquopasivordquo al creaacutersele una peliacutecula sobre la superficie Esta capa es el resultado de una reaccioacuten quiacutemica con el medio ambiente

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Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Mediante la oxidacioacuten superficial de un metal se consigue una cierta proteccioacuten con una concentracioacuten de iones inferior a 10-6 M proceso que se denomina pasivacioacuten

Todos los metales se someten a pasivacioacutencon aacutecido niacutetrico que forma una capa oxidada superficial que aumenta la resistencia a la corrosioacuten

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Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

Q CHEN METALLIC IMPLANT BIOMATERIALS MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING R 87 (2015) PP 1-57

-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Tipos corrosioacutenbullSe produce cuando se establece una corriente electroliacutetica entre dos materiales con diferente composicioacuten quiacutemica

bullMetales con diferentes caracteriacutesticas electroquiacutemicas como el cromo cobalto y titanio resultan compatibles por la pasivacioacuten del titanio formaacutendose TiO2

Galvaacutenica

bullAl diferenciarse en el medio de inmersioacuten condiciona a la punta y entrada de la grieta provoque posiblemente una diferencia de concentracioacuten de iones a lo largo de la grieta produciendo un tipo de corrosioacuten ldquogalvanizadardquo con anoacutedicas condiciones en la grieta mientras que el metal adyacente a la entrada actuacutea como caacutetodo

bull Sobre todo ocurre por debajo de las placas de osteosiacutentesis y en las zonas de contacto placa-tornillo

Grieta o hendidura

bullLa fatiga generalmente comienza debido a la carga fluctuante en alguna superficie o cerca de un defecto en la superficie

bullEn tales puntos la combinacioacuten de alto estreacutes y los efectos de concentracioacuten de estreacutes la corrosioacuten de las grietas y la corrosioacuten por estreacutes se acelera considerablemente tanto la corrosioacuten como la propagacioacuten de hendiduras sustancialmente reduciendo la fuerza de estreacutes y la vida del implante

Por Fatiga

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bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

bullLos micromovimientos que se producen entre partes ensambladas produciraacute de forma tiacutepica partiacuteculas de desgaste y en conjunto con la corrosioacuten por grieta se incrementa el desgaste y aspereza de las superficies involucradas

bullDicho micromovimiento deshace el pasivado y con ello incrementa el desgaste produce aumento en la liberacioacuten de material que puede resultar toacutexico

Por desgaste

bullLa mayoriacutea de las aleaciones no son homogeacuteneas y pueden crear alguna forma cristalina

bullAl existir mas de un metal en la aleacioacuten se crea un potencial que crea corrosioacuten galvaacutenica produciendo asiacute una grieta y ello acelerar la corrosioacuten Dicha situacioacuten es comuacuten en los metales fundidos

Intergranular

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ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

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-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

ALEACIONES DE ACEROEl acero inoxidable es el nombre geneacuterico para un gran nuacutemero de aleaciones que contienen un alto porcentaje (11-30) de cromo y cantidades variables de niacutequel

Hay cuatro grandes grupos de aleaciones de acero o aceros inoxidables clasificados de acuerdo con su microestructura y soacutelo el acero austeniacutetico o grupo III (Cr Co Mo) (316 y 316L) y con una resistencia alta a la corrosioacuten se usa para implantes ortopeacutedicos

Q CHEN METALLIC IMPLANT BIOMATERIALS MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING R 87 (2015) PP 1-57

-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

-Usado en implantes posee bajo porcentaje de carboacuten (lt003)

-Buena resistencia a la corrosioacuten previo pasivado comparado con aleaciones de CrCo y Cti o Titanio poseen baja resistencia a la corrosioacuten por grieta y galvaacutenica

- Los implantes de acero inoxidable se rompen maacutes comuacutenmente por fatiga (ciclado) que por sobrecarga mecaacutenicaLa razoacuten de la adicioacuten de ciertos metales a la aleacioacuten es mejorar la

resistencia a la corrosioacuten-Cr- protege contra corrosioacuten al formar una peliacutecula de pasivado- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Ni estabiliza la fase austeniacutetica del acero

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-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

-Aunque el acero 3|6L posee una buena resistencia a la traccioacuten (100-230 MPa) posee una resistencia a la fatiga baja en comparacioacuten con otras aleaciones

- defectos de fabricacioacuten o de disentildeo aumentan el riesgo de ruptura por fatiga

-la ventaja del acero inoxidable sobre el CoCry el Titanio es su mecanizacioacuten y mayor ductilidad

-Debido a dichas caracteriacutesticas y a la ruptura de implantes en sus inicios de fabricacioacuten no se utiliza en implantes permanentes o sometidos a friccioacuten

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ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

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Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

ALEACIONES DE TITANIOEl titanio comercial puro (Ti-60) y las aleaciones de titanio son metales de baja densidad adecuados como materiales de implante

El moacutedulo de elasticidad aproxmadamente 110 GPa es la mitad de el de acero o las aleaciones de cobalto pero al menos 5 veces mayor que el del hueso

Debido a la baja densidad la fuerza especiacutefica (fuerza por unidad por densidad) del titanio y sus aleaciones es superior a otros metales Sin embargo tiene poca resistencia al corte y al desgaste por lo que no es apropiado para implantes articulares que se encuentren bajo cizallamiento

Q CHEN METALLIC IMPLANT BIOMATERIALS MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING R 87 (2015) PP 1-57

Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

Q CHEN METALLIC IMPLANT BIOMATERIALS MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING R 87 (2015) PP 1-57

Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Las aleaciones de titanio que s eusanpriincipamente son CPTi Ti6Al-4V y TiAlNb

Posee mejor resistencia a la corrosioacuten que los materiales de Co y Aceros

Una fina capa de oacutexido ( TiO2 oacutexido de titanio ) forma espontaacutenea se forma en el superficie de los implantes a base de Ti y los protege contra la corrosioacuten Ademaacutes de TiO2 la capa de pasivadocontiene oacutexidos de otros elemtnsosconstituyentes de la aleacioacuten

Las capas de pasivado que contienen oacutexidos de Zr y Nb son maacutes resistentes a la corrosioacuten que aquellos con oacutexidos de Aluminio de Vanadio o Molibdeno y se disuelven el los fluidos fisioloacutegicos maacutes lentamente

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Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

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ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Las aleaciones de titanio poseen dos formas alotroacutepicas alfa y beta y la presencia de Vanadio en aleaciones de Ti y Aluminio tiende a propiciar la formacioacuten de una bifase alfabeta a temperatura ambiente

Los implantes de Ti poseen la ventaja de una adecuada flexibilidad y buena biocompatibilidad sin embargo los primeros componentes femorales en proacutetesis presentaron fallas debido al elevado estreacutes transmitido haca las capas maacutes proximales de cemento

Q CHEN METALLIC IMPLANT BIOMATERIALS MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING R 87 (2015) PP 1-57

ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

ALEACIONES DE CROMO COBALTOEstas aleaciones frecuentemente se suplementan con molibdeno para conseguir granos maacutes finos y asiacute obtener mayor dureza

Tienen propiedades mecaacutenicas que las hacen apropiadas para implantes que requieran tolerancia a la carga y ciclos salvo el F75 o Vitallium cuyas propiedades son insuficientes

A su vez su elevada resistencia a la traccioacuten y a la fatiga las hacen adecuadas para situaciones de alto uso sin fractura Estos hechos junto con la elevada resistencia al desgaste las hacen idoacuteneas para que se usen como superficies articulares en implantes que requieran carga elevada

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Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

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El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Para las aleaciones se usa el prensado isostaacutetico en caliente que consiste en aplicar calor y presioacuten para consolidar el polvo de la aleacioacuten y eliminar los poros de superficie

Con el prensado isostaacutetico en caliente se consigue aumentar la resistencia a la traccioacuten a la fatiga y a la corrosioacuten de las aleaciones de cobalto

- Mo mejora la resistencia a la corrosioacuten intergranular-Silicio estabilizador de pasivado

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

El moacutedulo de elasticidad de las aleaciones de cromo de cobalto oscila entre 220 y 234 GPa ( ocomaacutes alto que el acero inoxidable) lo cual puede tener algunas implicaciones en la transmisioacuten de cargas del implante al hueso

El uso de las aleacioacuten de CoCrMo ha sido extensivo en proacutetesis de rodilla y cadera debido a sus propiedades mecaacutenicas debido a su naturaleza cristalograacutefica lo cual crea una barrera para la propagacioacuten de grietas o formacioacuten de sitios de fatiga y ayuda a la adecuada distribucioacuten de carga durante la marcha

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La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

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CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

La biocompatibilidad es otra caracteriacutestica para justificar dichos resultados siendo bien tolerados en el cuerpo humano por su alto contenido de carbono y teniendo una baja tasa de desgaste en pares de friccioacuten CoCrMo-UHWMPE

BUECHELPAPPAS PRINCIPLES OF HUMAN JOINT REPLACEMENTSPRINGER-VERLAG BERLINHEIDELBERG (2011) PP 36-78

CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

CERAacuteMICAS

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Estos materiales estaacuten formados por elementos inorgaacutenicos no metaacutelicos unidos por enlaces ioacutenicos Son resistentes al desgaste y a la compresioacuten pero tambieacuten son muy fraacutegiles y faacuteciles de romper

Las propiedades mecaacutenicas de las ceraacutemicas dependen del tamantildeo del grano de la porosidad la densidad y la cristalinidad de tal manera que la resistencia se mejora cuando disminuye la porosidad

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Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Evolucioacuten de las ceraacutemicas

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Las ceraacutemicas se clasifican seguacuten su micro estructura en viacutetrea policristalinas y cristalinas

Seguacuten su comportamiento en el organismo en inertes o bioinertes (tienen una influencia nula o muy pequentildea en los tejidos vivos que la rodean aluacutemina y zirconia) y reactivos o bioactivos (pueden enlazarse a los tejidos oacuteseos vivos hidroxiapatita fosfato tricaacutelcico y biovidrios)

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

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Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ALUMINIO O ALUacuteMINA (Al2O3) El oacutexido de aluminio o aluacutemina ha sido utilizada desde hace muchos antildeos ya en artroplastia de cadera ya que es un material de alta resistencia a la friccioacuten De hecho el par o coeficiente de friccioacuten aluacutemina- aluacutemina (009) es unas 3 veces menos al de metal-UMHWPE

El moacutedulo de elasticidad de la aluacutemina es unas 2 veces mayor que el del hueso cortical (10-15 Gpa) y disminuye proporcionalmente con la cristalinidad y si se aumenta el tamantildeo del grano yo la porosidad

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Un tamantildeo de grano grande se asocia a casos de rotura catastroacutefica A todas estas caracteriacutesticas se antildeade su caraacutecter hidroacutefilo lo cual permite mantener una buena lubrificacioacuten y un espacio de unas 10-15micras (debido a la lubricacioacuten elastohidrodinaacutemica)

Si bien el uso de este biomaterial es maacutes extendido en la artroplastia de cadera donde ha mostrado buenos resultadoslas condiciones mecaacutenicas de compresioacuten y cizallamiento especiales de la articulacioacuten de la rodilla pueden limitar el uso al aumentar el riesgo de fractura precipitando en casos extremos la aparicioacuten de rotura catastroacutefica

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Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Ceraacutemicas Inertes OacuteXIDO DE ZIRCONIO O ZIRCONIA (ZrO2)

Se usa la forma tetragonal de la zirconia que si es tratada con itrio permite conseguir un tamantildeo de grano inferior a la aluacutemina y una resistencia a la fractura mayor

Existe un alto iacutendice de erosioacuten en el par zirconia-zirconia por lo que se ha descartado su uso como material uacutenico

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

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Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Ceraacutemicas reactivas HIDROXIAPATITA Es un fosfato tricaacutelcico hidratado de foacutermula Ca10 (PO4 )6 (OH)2 con una relacioacuten calcio foacutesforo= 167 Es muy parecido al mineral natural que existe en el tejido oacuteseo

La hidroxiapatita se fabrica a partir de un polvo inicial usando teacutecnicas de moldeado por compresioacuten

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Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Las ceraacutemicas densas de hidroxiapatita tienen una resistencia a la compresioacuten mayor que el hueso cortical pero su resistencia a la traccioacuten es 25 veces menor que la resistencia a la compresioacuten debido a su estructura en la que los aacutetomos se encuentran escasamente agrupados

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La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

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Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

La unioacuten metal-ceraacutemica se consigue mejorar las resistencias a la traccioacuten y cizalladura sin alterar el metal La resistencia de la interfaz metal ceraacutemica depende de la rugosidad de la superficie metaacutelica y del grosor de la capa ceraacutemica

Para un espesor de 50micras corresponden 50MPa de resistencia a la traccioacuten y 480 MPa de resistencia a la fatiga en 10 millones de ciclos de carga

El espesor ideal que se utiliza estaacute entre 30 y 50 micras ya que si se aumenta eacutesta espesor se produce un aumento por fallos por fatiga y delaminaciones

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Ceraacutemicas reactivas VitroceraacutemicasTodas son vidrios con un bloque de construccioacuten baacutesico el SiO4

4- Hay dos vitroceraacutemicas que se han desarrollado mucho como biomateriales Bioglassreg y Ceravitalreg El uso de eacutestos se debe maacutes a sus propiedades quiacutemicas que fiacutesicas tienen una baja expansioacuten teacutermica pero sus propiedades mecaacutenicas son inferiores a las de otras ceraacutemicas bioinertes

La reactividad quiacutemica de las vitroceraacutemicas las hace bioactivas con tejidos blandos y duros si se selecciona apropiadamente la composicioacuten de estas ceraacutemicas

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Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

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Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Se dividen en 2 grupos de acuerdo a sus reacciones

Al grupo A pertenecen las vitroceraacutemicas que una vez incorporadas en el paciente ayudan al proceso de regeneracioacuten oacutesea llamado osteoinduccioacuten

Al grupo B pertenecen las vitroceraacutemicas que ayudan en la osteoconduccioacuten

Debido a estas propiedades quiacutemicas que se dan en la superficie del biomaterial (en la interfasebiomaterial-tejido) se usan como proacutetesis dentales y ortopeacutedicas

M N R A H AMA N BIOMATERIALS FOR ARTIFICIAL ORGANS NEW CERAMICS AND COMPOSITES FOR JOINT REPLACEMENT SURGERY WOODHEAD PUBLISHING LIMITED (2011) PP 185-207

Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Ceraacutemicas reactivas BiocompositesLos biocompuestos contienen 2 o maacutes materiales constituyentes diferentes o fases que son capaces de actuar de manera sineacutergica

Las propiedades del material van a depender de las propiedades de los constituyentes del material compuesto Si se usan dos ceraacutemicas inertes que suelen ser muy resistentes se obtiene un material maacutes resistente que los materiales de partida

Si se quiere un material resistente a la vez que tenga propiedades bioactivas se tiene los materiales compuestosy si se mezclan dos materiales con propiedades bioactivas el biomaterial resultante combinaraacute las propiedades fisicoquiacutemicas de ambos

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Poliacutemeros

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

PoliacutemerosTambieacuten llamados plaacutesticos tiene una amplia gamma de caracteriacutesticas dada por su composicioacuten quiacutemica estructura y fabricacioacuten

Los ejemplos de poliacutemeros sinteacuteticos incluyen polimetilmetacrilatobioestables (PMMA) caucho de silicona polietileno (PE) resinas acriacutelicas poliuretanos o polipropileno cementos oacuteseos acriacutelicos

Estan formados por unidades repetidas o monoacutemeros que forman cadenas largas lineales cruzadas o ramificadas

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

CaracteriacutesticasPeso molecular composicioacuten quiacutemica grado de cristalinidad tamantildeo polaridad de los grupos grado de entrecruzamiento

Al aumentar el peso molecular y cristalinidad elevan la resistencia y traccioacuten

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Cemento oacuteseoPolimetilmetacrilato o cemento acriacutelico

Monoacutemero liquido

(97 de metilmetacrilato 26 de dimetil ptoludina como activador pquelas cantidades de hidroquinona como estabilizador)

Polvo de esferas polimerizadas

(88 de poliacutemero 10 de sulfato de bario u oxido de zirconio radioopacos y peroacutexido de benzoil como iniciador)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

FasesPolimerizacioacuten del monoacutemero y formacioacuten de pasta adherente

Fraguado y reaccioacuten exoteacutermica disminuye la adhesividad (3-4min) Relacioacuten polvo liquido

Serie marca de cemento

Humedad relativa

Temperatura ambiente

Endurecimiento y enfriamiento

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

PolimetilmetacrilatoCemento para las artroplastiacuteas totales

Complemento de la fijacioacuten vertebral

Relleno en fracturas patoloacutegicas

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Caracteriacutesticas mecaacutenicasPoco duacutectil

modulo de elasticidad 25 Gpa menor al hueso cortical

Tiene buena resistencia a la compresioacuten (90-95 MPa) y menor resistencia a la traccioacuten (30 Mpa) Mas deacutebil que el tejido oacuteseo a la traccioacuten cizallamiento y flexioacuten

Presenta una porosidad 3-10 que se debilidad por los microespacios creados por la sangre o los antibioacuteticos

Por la liberacioacuten de productos quiacutemicos forma una interfaz hueso-implante el espesor de la capa optimo es de 3-5 mm que tiene un modulo de elasticidad dispares que ocasiona muchas tensiones que condicionan aflojamiento

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MCH ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA amp ORTH) A lowast MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B AND DANIEL LEEDER MBCHB C GAUTAM CHAKRABARTY MBBS D ORTH MS ORTH MM ORTH FRCS (ED) FRCS (TRAUMA Y ORTH) A MAYANK VASHISHTHA MBBS MRCS (GLAS) B Y DANIEL LEEDER C MBCHB

Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Polietileno

El polietileno (PE) es un material termoplaacutestico blanquecino de transparente a transluacutecido y es frecuentemente fabricado en finas laacuteminas transparentes de uso comuacuten

Por la polimerizacioacuten de etileno pueden obtenerse productos con propiedades fiacutesicas muy variadas Estos productos tienen en comuacuten la estructura quiacutemica fundamental (-CH2-CH2-)n y en general tienen propiedades quiacutemicas de un alcano de peso molecular elevado

De baja densidad (LDPE)

De alta densidad (HDPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente a tres propiedades moleculares baacutesicas

Densidad

Peso molecular promedio

Distribucioacuten del peso molecular

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Peso molecularEl polietileno tiene un peso molecular medio numeacuterico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y tambieacuten superior a 80000

El polietileno con un peso molecular superior a 500000 tiene mejores caracteriacutesticas mecaacutenicas

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

PMCID PMC4411358 PMCID PMC4411358 POLYETHYLENE IN KNEE ARTHROPLASTY A REVIEW POLIETILENO EN LA ARTROPLASTIA DE RODILLA UNA REVISIOacuteN

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

PropiedadesPolietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un subconjunto de materiales de polietileno con cadenas extremadamente largas y un peso molecular entre 2 y 6 millones de unidades

Alta resistencia ductilidad biocompatibilidad y estabilidad mecaacutenica

El polietileno de alto peso molecular es un soacutelido blanco y transluacutecido

A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la untildea

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Ha demostrado mejorar las tasas de desgaste en la artroplastia de cadera pero los beneficios no se han demostrado ser de la misma medida en la artroplastia de rodilla

Los riesgos del uso de PE altamente ligado en la artroplastia de rodilla incluyen fractura tibial posterior la interrupcioacuten del mecanismo de bloqueo fractura de revestimiento que puede conducir a un mayor desgaste y osteolisis

La evidencia actual sugiere que este polietileno se deben utilizar con precaucioacuten y solamente en los pacientes maacutes joacutevenes y activos

El espesor miacutenimo recomendado de un inserto de PE es de 8 mm

J CLIN ORTHOP TRAUMA J CLIN ORTHOP TRAUMA 2015 JUN 2015 JUN 6(2) 108ndash112 6 (2) 108-112 PUBLISHED ONLINE 2015 FEB 19 DOI 101016JJCOT201501096 PUBLICADO EN INTERNET EL 2015 FEBRERO 19 DOI 101016 JJCOT201501096

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Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)

Desde que John Charnley (1963) utilizara por primera vez el nuacutecleo de polietileno para el reemplazo articular existe una preocupacioacuten por su desgaste siendo eacuteste la causa principal de osteoacutelisis en proacutetesis totales de cadera (PTC) no cementadas

Causas que influyen en su desgaste Factores bioloacutegicos como la edad peso

Factores de disentildeo de los componentes

Factores teacutecnicos quiruacutergicos

CONSIDERACIONES DE LOS DESGASTES DEL POLIETILENO APLICADOS A PROacuteTESIS TOTALES DE CADERA CONSIDERATIONS REGARDING POLYETHYLENE WEAR IN TOTAL HIP ARTHROPLASTY

H FAHANDEZH-SADDI DIacuteAZA A VILLA GARCIacuteAA A RIacuteOS LUNAA J VAQUERO MARTIacuteNAA SERVICIO DE CIRUGIacuteA ORTOPEacuteDICA Y TRAUMATOLOGIacuteA HOSPITAL GENERAL UNIVERSITARIO GREGORIO MARANtildeOacuteN

MADRID

El desgaste que experimenta el polietileno frente al metal no afecta dimensionalmente a la funcioacuten de la proacutetesis lo es respecto a la bioactividad que producen las partiacuteculas submicroscoacutepicas que se generan y que dan lugar a un proceso de peacuterdida de hueso periproteacutesico denominado osteolisis

La reticulacioacuten de las cadenas polimeacutericas mediante la radiacioacuten gamma o haces de electrones es la clave que permite disminuir el desgaste del polietileno posteriormenteson sometidos a tratamientos teacutermicos de recocido o refusioacuten o a la incorporacioacuten de 0001 de vitamina E

J Clin Orthop Trauma

101016jjcot201501096 101016 jjcot201501096

Gautam Chakrabarty Mayank Vashishtha Daniel Leeder Gautam Chakrabarty MayankVashishtha Daniel Leeder

Factores bioloacutegicos

Edad menor edad mayor desgaste

Peso mayor peso mayor desgaste

Estructura quiacutemica

PAD elevado desgaste

PAPM menor desgaste

Grosor del polietileno

lt 4 mm fatiga frecuente

Tamantildeo oacuteptimo 6-8 mm

Disentildeo de los componentes

Tamantildeo de la cabeza

Cabeza de 32 mm gran desgaste

Cabeza de 28 mm menor desgaste

Superficies articuladas PAPM-Cr-Co-Mo muy usado PAPM-Ti alto desgaste PAPM-aluacutemina usado Europa menor desgaste PAPM-zirconio usado EEUU Par metal-metal desgaste similar PAPM con Cr-Co-Mo

Esterilizacioacuten y almacenaje Esterilizacioacuten gamma air 4 Mrad Elevado desgaste

(degradacioacuten oxidativa) Esterilizacioacuten gas plasma 5 Mrad Menor desgaste

Factores tecnicoquiruacutergicos Inclinacioacuten acetabular Incorrecta desgaste maacutes precoz Correcta desgaste maacutes tardiacuteo

Erosiones ralladuras

Las alteraciones del polietileno que se pueden evidenciar en las radiografiacuteas son desgaste rotura y luxacioacuten del polietileno

Desgaste del polietileno Radiografiacutea anteroposterior de rodilla derecha que revela desgaste del polietileno (flecha roja) acompantildeado de areas radiolucentes del hueso periimplantado(flecha verde) que corresponden a granulomatosis agresiva causando la perjudicial posicioacuten en valgo de la proacutetesis total de rodilla

Las alteraciones del polietileno que se pueden evidenciar en las radiografiacuteas son desgaste rotura y luxacioacuten del polietileno

Desgaste del polietileno Radiografiacutea anteroposterior de rodilla derecha que revela desgaste del polietileno (flecha roja) acompantildeado de areas radiolucentes del hueso periimplantado(flecha verde) que corresponden a granulomatosis agresiva causando la perjudicial posicioacuten en valgo de la proacutetesis total de rodilla