Presentado por:

Diana Elena Tahuilan Anguiano

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Química

Química del Estado Sólido

21 de Mayo 2012 1

LOS BIOMATERIALES se pueden definir como materiales biológicos comunes tales como piel, madera, o cualquier elemento que remplace la función de los tejidos o de los órganos vivos. En otros términos, un biomaterial es una sustancia farmacológicamente inerte diseñada para ser implantada o incorporada dentro del sistema vivo.

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Biomateriales Naturales o sintéticos

Metálicos

Poliméricos

Cerámicos

Compuestos

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Debe ser:

Biocompatible*

Dúctil

Durabilidad (Actualmente por 10 o 15 años)

Ligero

No tóxico

No absorbible

Elasticidad

Dureza

*capacidad de un material de generar una respuesta biológica apropiada al ser aplicado sobre un tejido.

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En la década de 1920, Reiner Erdle y Charles Orange, desarrollaron la aleación Vitallium, que fue el primer biomaterial metálico con características mecánicas de biocompatibilidad y de resistencia a la corrosión, aceptables para prótesis quirúrgicas. Esta aleación de cobalto (65% Co, 30% Cr y 5% Mo), fue el punto de partida para la investigación en el desarrollo de nuevas aplicaciones ortopédicas.

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En 1930 se desarrolla el acero inoxidable grado quirúrgico 316LQ, aleación de carbono (72% C, 18% Cr, 8% Ni y 2% Mo).

Se buscan nuevas técnicas de procesamiento para maximizar las propiedades mecánicas de las aleaciones actuales y lograr que sus superficies tengan texturas adecuadas para inducir la respuesta biológica deseada.

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Esta en estudio el desarrollo de microelectrodos para dispositivos neurológicos que resistan la corrosión y en particular, el fenómeno de tensión-corrosión inducida por el medio biológico.

Otro posible biometal debido a sus propiedades superelasticas es la aleación de níquel-titanio por su fenómeno de memoria de forma stents. Los stents son dispositivos tubulares expansibles que se usan en medicina para mantener abiertos conductos como arterias, venas, tráquea y evitar su colapso.

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Biodegradable: Se descompone después de un cierto período de tiempo dentro del organismo.

Bioabsorbible: Es aquel que el organismo es capaz de metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos, como lo son las proteínas.

Los polímeros mas utilizados son: policloruro de vinilo, polipropileno, polimetacrilato de metilo, y poliestireno. Dentro de sus aplicaciones más importantes se encuentran la elaboración de dispositivos para diálisis, válvulas de corazón, implantes oculares, dispositivos ortopédicos, partes de prótesis de oído, aplicaciones dentales, marcapasos riñones.

Películas delgadas y capas de PVC se utilizan en bolsas de almacenamiento y empaquetamiento quirúrgico de sangre, segmentos de arterias y suturas biodegradables.

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Los polímeros también son materiales ideales para el transporte y liberación de drogas (farmacos) porque son capaces de incorporar grandes cantidades y liberarlos lentamente. El polímero mas utilizado para este fin ha sido la silicona, la cual es capaz de trasportar, entre otros, benzocaína, testosterona, etc. Deben ser solubles, ser compatibles con el entorno biológico, no toxico, no antígeno y no alterar las propiedades de dicho entorno. Debe ser reconocido y dirigirse a un tipo determinado de células, biodegradable o poder ser eliminado por el organismo después de realizada su función.

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Robert Langer sintetiza polímeros que son capaces de contener en su interior moléculas que, una vez introducidos en el riego sanguíneo, se liberan de forma controlada. Junto con su equipo han realizado con éxito estudios de tratamientos contra tumores de cerebro, próstata y ovarios. Los resultados muestran que los polímeros liberan lentamente el medicamento de quimioterapia sin dañar los órganos vecinos y otras células.

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Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, son generalmente, duros y frágiles. Además de tener un alto punto de fusión y una baja conductividad térmica y eléctrica, los cerámicos se encuentran resistentes al desgaste. Los principales biocerámicos son: alúmina, zirconia, hidroxiapatita, porcelanas, vidrios bioactivos, etc. Sus principales aplicaciones están en el sistema óseo, como implantes y recubrimientos de prótesis articulares; también se utilizan en aplicaciones dentales, en válvulas artificiales, cirugía de la espina dorsal y reparaciones craneales.

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Biocerámico-absorbible: es aquel, que el organismo es capaz de metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos, normalmente elaborados de fosfatos, óxidos, etc.

Biocerámicos-no absorbibles: los cuales el organismo no es capaz de metabolizar y resintetizar en compuestos que sean absorbidos, no son tóxicos ni producen ninguna reacción alérgica, son biocompatibles y resistentes a la corrosión.

Biocerámicos con superficie de reacción: el organismo los utiliza por un periodo de tiempo debido a sus propiedades. Dentro de los cuales se encuentran el Bioglass y el Ceravital, los cuales consisten en una mezcla de óxidos de silicón, calcio, sodio, fosforo, magnesio y potasio.

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Es el cerámico bioinerte más utilizado, por su coeficiente de fricción y baja velocidad de desgaste. Entre las aplicaciones incluyen cabezas femorales para el reemplazo de cadera y placas de desgaste en remplazos de rodilla. La naturaleza porosa de estos implantes permitirá al hueso nuevo crecer en poros, la utilización eficaz de la alúmina como andamio para la formación de hueso nuevo.

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Con formula Ca10-x(PO4)6-x(OH)2-x con 0<x<1 es el principal componente del hueso de los vertebrados; también se encuentra en la dentina y el esmalte. Este fosfato cristaliza en el sistema hexagonal, grupo de simetría P63/m, con valores de red a=b=9.432 Å y c=6.88 Å. El carácter iónico de la HA la hace una cerámica dura, refractaria, con punto de fusión mayor que 1500 °C. La relación ideal Ca/P es 10:6, su densidad calculada es 3.219 g/cm3.

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Se puede obtener en forma sintética por métodos de precipitación presenta características de biocompatibilidad, no toxicidad, estabilidad química, osteoconducción y bioactividad. La HA se puede usar como remplazo de partes pequeñas de hueso, relleno de cavidades en odontología, recubrimiento de superficies de metales para implantes, refuerzo en materiales compuestos y como liberador de medicamentos

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Es empleada como esfera articular en remplazos totales de cadera. La ventaja potencial en prótesis bajo carga es su bajo módulo de elasticidad y su alta resistencia mecánica.

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Este grupo esta formado por la piel natural, arterias, venas y otros componentes que son utilizados como tejidos. Sus aplicaciones mas comunes son en cirugías plásticas, implantes de piel, reconstrucción de músculos, tendones y ligamentos. Uno de los productos mas importantes es el colágeno, el cual esta elaborado por celulosa y algunos poliaminoácidos, como la glutamina y la lisina.

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Gracias!!

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John Bu Park. Biomaterials science and engineering. New York: Plenum Press, 1984.

Hech, Larry L. Biomaterials: An interfacial sapproach. New York: Academic Press 1982.

Buddy D. Ratner, ed., Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. San Diego: Academic Press, 1996.

http://www.uam.mx/difusion/casadeltiempo/28_iv_feb_2010/casa_del_tiempo_eIV_num28_55_58.pdf

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