biomateriales resumen
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Biomateriales Metálicos
Los biomateriales son sustancias naturales o sintéticas cuya misión es reemplazar
una parte o alguna función de nuestro organismo, de forma segura y fisiológicamente
aceptable.
Composición de los Biomateriales Metalicos
Las aleaciones son un conjunto de materiales mezclados homogéneamente. Estos
materiales pueden ser metálicos o no metálicos. Si comparamos los metales puros
de las aleaciones creadas, estás llevan muchas ventajas como:
o Mayor dureza y resistencia a la tracción.
o Menor temperatura de fusión por lo menos de uno de sus componentes.
Pero si comparamos sus propiedades mecánicas, tienen desventajas visibles a la hora
de su utilización como lo son la ductilidad, la tenacidad y la conductividad térmica y
eléctrica.
Método De Fabricación Más Comunes De Los Biomateriales
1) Solidificación: es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la
materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura o
por una compresión de este material.
2) Deformacion plastica: es la deformación que sufre un metal bajo la influencia
de una fuerza de carga, que involucra de los planos atomicos en que se
encuentran las moléculas.
3) pulvimetalúrgico :es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos
y tras su compactación para darles una forma determinada, se calientan en
atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza.
Hay que señalar que la obtención de implantes mediante solidificación no es
aconsejable para el titanio y sus aleaciones, debido a que el titanio tiene una
elevada avidez por los elementos intersticiales (N, O, C, H) produciendo su
incorporación un aumento muy brusco de la resistencia mecánica y un
descenso muy importante en la ductilidad, adquiriéndose un comportamiento
frágil.
Biomateriales mas utilizados y aplicaciones
Los materiales metálicos presentan buenas propiedades mecánicas respecto a otros
materiales como los polímeros y cerámicos. Esto hace que sean los materiales más
adecuados para ciertas aplicaciones estructurales, como:
o Las prótesis articulares
o placas de osteosíntesis
o tornillos de fijación
o implantes dentales
o entre otras.
1) Acero Inoxidable: Es una aleación de de hierro y carbono, al cual se le
adicionan otros elementos como el niquela (Ni), en esta aleación se mantiene
la estructura austenita hasta temperatura ambiente, se lo denomina acero
inoxidable austenítico. También existen aleaciones con cromo (Cr) que
estabiliza la ferrita pero mejora resistencia a la corrosión. Es importante
señalar que las características microestructurales y propiedades mecánicas de
un acero inoxidable no se deben sólo a su composición química, sino también al
tratamiento térmico y mecánico aplicado en el momento de su fabricación.
Entre las aplicaciones más importantes están el área de ortopedia, el acero
inoxidable es un material sumamente utilizado para la fabricación de
implantes que funcionan como fortaleza a las estructuras óseas, pero esta a su
vez presenta una desventaja la cual es su utilización, esto es porque a largo
plazo se pueden introducir iones de Ni y Cr, dañinos para el organismo por lo
que actualmente solo se utiliza en ortopedia, en dispositivos temporarios.
2) Aleaciones base Cobalto:
2.1 CoCrMo: Los dos elementos básicos son el cobalto (65 %) y cromo (35 %
en peso) que forman una solución sólida. Se añade Mo para producir un grano
más pequeño que produce una mayor resistencia después de moldear o forjar.
Las aleaciones moldeadas fueron las primeras utilizadas para acetábulos de
prótesis total de cadera. La aleación es particularmente susceptible al
endurecimiento por trabajo de modo que el procedimiento de fabricaciones
normales utilizado con otros metales no puede ser empleado.
2.2 CoNiCrMo: esta aleación de alta resistencia mecánica, fueron, utilizadas
en vástagos de prótesis de cadera, rodilla , de hombro y de mano. Un aspecto
que se debe tener en cuenta para la aplicación de esta aleación es que el ritmo
del liberación del níquel difiere sustancialmente del acero inoxidable 316L y
por tanto debe desaconsejarse para personas susceptibles de alergia al níquel.
Deben evitarse las soldaduras en esta aleación ya que las uniones son lugares
propicios para la aparición de corrosión.
3) Aleaciones base Titanio: es el más utilizado en los implantes metálicos. Su
diferencia con otros metales proviene de sus características como mayor la
ductilidad, mayor resistencia a la tracción, su módulo de Young que nos
muestra su gran comportamiento elástico del material, resistencia a la
corrosión. Una desventaja de la aleación de titanio es su sensibilidad a las
muescas. Una concentración de tensión producida por ralladura o por el uso de
pinzas reduce la vida útil del componente causado por fatiga. Otra desventaja
es su baja dureza en comparación con las aleaciones de cobalto
Existen otros metales que se han utilizado para una variedad de aplicaciones de
implantes especializados como por ejemplo Tantalio que ha sido sometido a
estudios de implantes de animales y se ha demostrado muy biocompatible, pero
debido a sus pobre propiedades mecánicas y su alta densidad su uso se limita en
algunas aplicaciones como alambre, suturas para los plásticos y neurocirugía y
como un radioisótopo para los tumores. Otros metales utilizados son: Platino (Pt),
paladio (Pd), rodio (Rh), Iridio (Ir), Rutio (Ru) y Osmio (Os). Este grupo de es
resistente a la corrosión pero poseen pobres propiedades mecánicas, se utilizan
principalmente como aleaciones para electrodos tales como los usados en los
marcapasos debido a su alta resistencia a la corrosión.
4) Nuevas aleaciones:
4.1 Superaleación MA 956: El más esperanzador para el empleo
convencional en aplicaciones como prótesis de cadera y rodilla e implantes
dentales. La MA 956 es una superaleación ferrítica, procesada vía
pulvimetalurgia por aleado mecánico (MA) y mediante tratamientos
termomecánicos. Está diseñado para actuar interfacialmente con sistemas
biológicos a fin de evaluar, tratar, aumentar o reemplazar algún tejido, órgano
o alguna parte del cuerpo.
Especialidades Medicas En Donde Se Emplean El Uso De Estos Biomateriales
1) Ortopedia: Unas de los más destacadas áreas de aplicación son los implantes
ortopédicos. Estos incluyen dispositivos metálicos y materiales bioabsorbibles. La
utilización de estos últimos evita el trauma de una segunda operación para extraer el
dispositivo metálico, una vez que se haya soldado la fractura. Por ejemplo la aleación
CoNiCrMo la cual se ha empleado para realizar uniones muy presionadas, como los
implantes de tobillo.
2) Aplicaciones cardiovasculares: En el sistema cardiovascular o circulatorio, pueden
surgir problemas con las válvulas del corazón y las arterias, ambos de los cuales puede ser
tratados con éxito con los implantes. Por ejemplo los implantes Sten y los de válvula
Artificial.
3) Aplicaciones dentales: Dentro de la boca, tanto el diente y los tejidos de soporte puede
ser fácilmente destruido por bacterias. Los dientes puede ser tanto sustituido o
restaurados por una variedad de materiales.
Los metales son habitualmente utilizados en odontología en una gran variedad de aplicaciones
las cuales incluye:
Coronas temporales
Coronas permanentes
bandas de ortodoncia
restauraciones directas de los dientes.
Actualmente se busca nuevas técnicas de procesamiento para maximizar las propiedades
mecánicas de las aleaciones para sí lograr que sus superficies obtengan una textura más
adaptable para inducir la respuesta biológica deseada
Un ejemplo de esto sería: el estudio del desarrollo de microelectrodos para dispositivos
neurológicos que resistan la corrosión provocada por el medio biológico, por otra parte se está
poniendo mucha atención a las propiedades superelásticas de aleaciones que tienen los
elementos como el niquel y titanio.
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