Congreso Investigación Científica Multidisciplinaria. 15 de noviembre de 2013

Nuevos Materiales y Avances Tecnológicos de Uso Biomédico, Desarrollados en Chihuahua.

Dr. Alfredo Nevárez Rascón, Dra. Martina Margarita Nevárez Rascón, Dr. Víctor Adolfo Ríos-Barrera.

Profesores investigadores de la Universidad Autónoma de Chihuahua e integrantes del Cuerpo Académico: Investigación Médico- Estomatológica Universidad Autónoma de Chihuahua. Campus 1. C. Pascual Orozco y Avenida Universidad Chihuahua. Chihuahua. México C.P. 31000

Resumen.

Desarrollo de nuevos materiales. Existen materiales de naturaleza cerámica y polimérica empleados en la biomedicina y la estomatología como materiales de implantes, protésicos y rehabilitatorios. Trabajos experimentales realizados en el Centro de Investigación en materiales Avanzados de la Ciudad de Chihuahua han analizado sus efectos y propiedades mecánicas. Se llevaron a cabo síntesis y caracterización de materiales cerámicos y poliméricos, para luego ser optimizados; los resultados obtenidos permitieron proponer nuevos compuestos propuestos como materiales de rehabilitación ósea y dental. Trabajos experimentales analizaron las propiedades mecánicas de compuestos cerámicos de zirconia-alúmina de diferentes mezclas de polvos derivando en compuestos cerámicos de alúmina reforzada por zirconia y zirconia reforzada por alúmina bajo condiciones estándares de mezclado, prensado y sinterizado. El análisis de viabilidad se realizó por conteo celular mediante el método MTT in vitro, empleando células embrionarias de ratón 3T3-L1. El Análisis de bioactividad de compuestos de –hidroxiapatita-Poliuretano se realizó mediante estudios biomiméticos con fluido fisiológico simulado. La caracterización de propiedades físicas y de biocompatibilidad significa una herramienta útil para analizar los nuevos materiales requeridos por la biomedicina actual. Desarrollos tecnológicos. Actualmente se viene desarrollando un nuevo sistema de vibro estimulación palatina para tratar problemas

de lenguajes que aplica ondas vibratorias a determinadas frecuencias, el aparato ha sido patentado ya por el CIMAV; así mismo, se encuentran en etapa experimental diferentes sensores para ser empleados como implementos de registro quimio-digital de biomarcadores en aliento humano y que serán propuestos como herramientas de diagnóstico de alteraciones sistémicas como la diabetes entre otras.

Introducción.

El Cuerpo Académico: Investigación Médico- Estomatológica Universidad Autónoma de Chihuahua, cuenta entre sus líneas de investigación y generación del conocimiento con las dos siguientes: “investigación en biotecnología y patogénesis médico-estomatológica”, producto de ello desarrolla colegiadamente investigación en esas dos vertientes.

El tema de la investigación científica y el desarrollo tecnológico en Chihuahua desde la Universidad Autónoma de Chihuahua, resulta cada vez más amplio y nutrido debido a los esfuerzos individuales de los investigadores y a los esfuerzos institucionales.

A continuación se mencionan algunas de las aportaciones en biomedicina, que desde la vinculación UACH-CIMAV se han logrado cultivar, algunas de ellas han tomado años en explorarse y desarrollarse.

Terminología básica:

Biomaterial: Material no biológico destinado a interactuar con sistemas biológicos bajo tolerancia del huésped.

Biocompatibilidad: Propiedad de un material de provocar una respuesta biológica adecuada ante una aplicación determinada en el organismo vivo.

Biointegracion: Proceso por el cual un tejido vivo se integra con un material implanatado sin interfase de rechazo durante su integración.

Existen materiales de naturaleza metálica, cerámica y polimérica empleados en la biomedicina y la estomatología como materiales de implantes, protésicos y rehabilitatorios.

Metales de uso biomédico.

los metales empleados como biomateriales, son aquellos inertes no tóxicos y que se presentan como nobles o básicas dependiendo de su aleación, los más empleados son el oro, la plata, el platino y el paladio con diferentes dopantes que mejoran sus cualidades físicas y químicas. En la implantología en particular son empleados como reforzantes de estructuras

óseas dañadas o como elementos de uniones en fracturas, en la odontología el material más empleado es el titanio por sus cualidades de biointegración y resistencia estructural.

Figura 1. Aditamento de titanio implantado en hueso humano

Polímeros de uso biomédico.

Los polímeros son macromoléculas que se repiten en diferentes órdenes estructuralmente y se agrupan geométricamente, algunos de los compuestos poliméricos empleados en la biomedicina como materiales de rehabilitación dental, ósea, cardiaca, etc. Siendo los principales los siguientes:

Acrílico, Acrilatos, Metacrilatos, Polímeros biodegradables, polimetilmetacrilatos (PMMA), Dimetacrilato alifáticos y/o aromáticos: Bis-GMA, Trietilenglicol-dimetacrilato (TEGDMA), Dimetacrilato de uretano (UDMA), Teflón, Polipropilenos (PP), Siliconas, Elastómeros, Poliuretanos, Policarbonatos, poliestirenos, Biopolímeros copoliméricos, hidroxiácidos reabsorbibles, etc.

Figura 2. Materiales poliméricos como restauradores de piezas dentales

Cerámicos  de uso biomédico.

Los materiales cerámicos empleados en la biomedicina son aquellos que manifiestan propiedades de inocuidad, estabilidad estructural y resistencia, y son aplicados como implantes, materiales restaurativos y como soportes de células madre para la ingeniería de tejidos, siendo los principales los siguientes:

Cerámicos densos. Cerámicos de óxidos: Cerámicos Aluminosos, Cerámicos Zirconiosos, Cerámicos ATZ, ZTA, Cerámicos de Ceria, Aluminato de calcio, Sílices, Cerámicos porosos, reabsorbibles, Hidroxiapatita, Chitosan, nanochitosán, Cerámicos híbridos.

Figura 3. α Cerámico desarrollado por investigadores CIMAV, UACH

Síntesis de investigaciones realizadas.

Nuevos materiales cerámicos desarrollados

.En laboratorios del Centro de Investigación en materiales Avanzados de la Ciudad de Chihuahua investigadores del CIMAV y de la UACH, desarrollamos nuevas composiciones cerámicas empleando mezclas de zirconia tetragonal estabilizada con itria al 3 mol % (ZrO2)(3Y-TZP), combinadas con partículas de Alumina y nanofibras sinterizadas, encontrando altos valores de resistencia son obtenidos por estos materiales. De entre todas las combinaciones ha sido identificada una en particular , la cual ya está en proceso de patente, dicho composite cerámico ya ha aprobado análisis de biocompatibilidad in vivo e in vitro. Los resultados obtenidos se han publicado en revistas internacionales.

Recubrimientos con nanopartículas.

Se han estudiado las propiedades de diferentes nanopartículas de entre las cuales las de plata se han empleado como cubiertas de fibras poliméricas para proponer nuevos materiales restaurativas en tratamientos de conductos de órganos dentales.

Desarrollos tecnológicos.

Sistema de vibro estimulación palatina para tratar problemas de lenguajes.

Se diseñaron con éxito prototipos de aparatos estimuladores del lenguaje que han sido probados con éxito en terapias interdisciplinares de lenguaje en población infantil, uno de los prototipos ya ha sido patentado.

Figura 4. α Estimulador de lenguaje desarrollado por investigadores CIMAV, UACH

Sistemas sensores como olfatos electrónicos.

Luego de años de investigación se ha logrado desarrollar un prototipo sensores como olfato electrónico para ser empleado como olfato electrónico con un comportamiento sigmoidal y una interpretación logarítmica de registros que actualmente se encuentra en proceso de propuesta a CONACYT el desarrollo de prototipos más sofisticados por medio de un proyecto de investigación interinstitucional, denominado como:

“Desarrollo de olfatos electrónicos para la evaluación de la Diabetes Mellitus mediante el aliento del paciente”.

En dicho proyecto, participamos investigadores de las tres instituciones: CIMAV, UACH, así como IMSS.

Consideraciones finales.

El desarrollo de la ciencia y la tecnología en el Estado de Chihuahua avanza con firmeza y entrega de las instituciones y sus investigadores, la  Universidad Autónoma de Chihuahua por su parte realiza alianzas y vínculos con diferentes institutos y centros de investigación para complementarse y producir los indicadores necesarios para su desarrollo. Resulta complejo producir ciencia a todos los niveles pero muy satisfactorio lograrlo, le vínculo CIMAV, UACH ha permitido explorar nuevos áreas en común desde enfoques interdisciplinares que han demostrado efectividad. Si se pretende llegar a buenos niveles en la investigación biomédica, hay que manifestar la disposición de trabajo y perseverancia para lograrlo.

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[9] http://www.oem.com.mx/elheraldodechihuahua/notas/n2929743.htm

Autor de correspondencia:

Dr. Alfredo Nevárez Rascón Facultad de Odontología, UACH Tel. (52) 4391834 Ext. 1638 Av. Universidad y Pascual Orozco Campus I Chihuahua. Chihuahua. México C.P 31130 alfredonevarez@hotmail.com