descripcion de biomateriales maS FRECUENTES

1. BIOMATERIALES
(METAL, CERAMICA, POLIETILENO Y
CEMENTO)
DR. CARLOS E. ACEVEDO CHAVEZ

2. INTRODUCCION
 “MAS DE 50 MILLONES DE PERSONAS EN EL MUNDO TIENEN IMPLANTADOS ALGUN
TIPO DE PROTESIS Y ES CONOCIDO POR LA SOCIEDAD LA UTILIDAD Y LA NECESIDAD
DE LA DIVERSIDAD DE IMPLANTES”
 “… EL HECHO DE ESPERANZA DE VIDA AUMENTE FORMA CONSIDERABLEMENTE”
 LOS BIOMATERIALES DEBEN CUJPMLIR CON LAS CONDICIONES DE
BIOCOMPATIBILIDAD Y ASEGURAR UNA DETERMINADA VIDA MEDIA.

3. IMPORTANCIA
 LOS DISPOSITIVOS CONTRUIDOS CON BIOMATERIALES ESTAN COBRANDO CRECIENTE
IMPORTANCIA Y SU NUMERO AUMENTA CONTINUAMENTE
 LA PREVENCION, DIAGNOSTICO Y TRATAMIENTO DE MUCHOS TRASTORNOS DE SALUD
SE HA HECHO POSIBLE POR LA EXISTENCIA DE NUEVOS MATERIALES Y DISPOSITIVOS
 LOS BIOMATERIALES SE HAN CONVERTIDO EN LOS FACTORES QUE DETERMINAN LA
FACTIBILIDAD Y EL ÉXITO DE UNA DETERMINADA PRACTICA MEDICA

4. DEFENICION
 SE REFIERE AL MATERIAL SINTETICO O NATURAL TRATADO QUE SE USA PARA
REEMPLAZAR O AUMENTAR LOS TÉJIDOS Y LA FUNCIÓN DE LOS ORGANOS.
 BIOCOMPATIBLE QUE SEA CÁPAZ DE TENER LA MISMA FUNCIÓN SIN SER
RESPONSABLE DE PROVOCAR INTOLERANCIA TANTO LOCAL O SISTÉMICA
 SER RESISTENTE A LA CORROCIÓN Y A LA DEGRADACIÓN

5. CLASIFICACION
 SEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA:
 METALES
 POLIMEROS
 CERÁMICAS
 MATERIALES COMPUESTOS

6. CLASIFICACION
 SEGÚN SU RESPUESTA BIOLÓGICA:
 BIOTOLERANTES (POLIMETILMETACRILATO, ACERO INOXIDABLE, ALEACIONES DE CROMO-
COBALTO) SON ENCAPSULADOS
 BIOINERTES (CIRCONIA, ALÚMINA, TITANIO) LA SUPERFICIE DEL MATERIAL, RECUBIERTA POR
UNA CAPA DE ÓXIDO ESTABLE, PRESENTA CONTACTO DIRECTO CON EL HUESO Y NO
PRODUCE INHIBICIÓN DE LA OSTEOGÉNESIS
 BIOACTIVOS (CERÁMICAS DE FOSFATOS DE CALCIO, CERÁMICAS DE ÓXIDO DE SILICIO O
BIOVIDRIOS) ENLACE QUÍMICO DIRECTO CON EL HUESO CIRCUNDANTE

7. USOS EN ORTOPEDIA
 REEMPLAZOS ARTICULARES
 FIJACIÓN INTERNA DE FRACTURAS, OSTEOTOMIAS O ARTRODESIS
 CIERRE DE HERIDAS
 RECONSTRUCCION DE TÉJIDOS BLANDOS

8. PROPIEDADES MECANICAS
 ESTRESS CONTRA TENSIÓN:
 ELASTICIDAD
 PLASTICIDAD
 DUCTIBILIDAD CONTRA FRAGILIDAD
 COMBINACIÓN DE ESTADOS DE ESTRÉS
 ISOTROPICO O ANISOTROPICO
 VISCOELASTICIDAD
 FATIGA

9. PROPIEDADES MECANICAS /
ELASTICIDAD
EFECTO EXTERNO
 CAMBIO DE VELOCIDAD
EFECTO INTERNO
 DEFORMIDAD

10. PROPIEDADES MECANICAS /
PLASTICIDAD
 CUANDO SE RETIRA LA CARGA Y PERMANECE ELONGADO EL OBJETO
 SI CONTINUA LA CARGA SE PRODUCE RUPTURA DEL OBJETO

11. DUCTIBILIDAD CONTRA FRAGILIDAD
 NO TODOS LOS MATERIALES TIENEN LA CAPACIDAD PARA DEFORMARSE
PERMANENTEMENTE ANTES DE ROMPERSE
 DUCTIBILIDAD: LA CAPACIDAD PARA DEFORMARSE
 FRAGILIDAD: LA CAPACIDAD DE ROMPERSE FACILMENTE
 EL POLIETILENO ES MÁS DUCTIL QUE EL METILMETACRILATO Y EL HUESO
ES MÁS DUCTIL QUE EL METILMETACRILATO

12. ISOTROPICO O ANISOTROPICO
ISOTROPICO
 MISMAS PROPIEDAD MECÁNICA SIN
TENER EN CUENTA LA DIRECCIÓN DE
LA CARGA
 METAL, POLIMEROS Y LA CERAMICA
(ALUMNIA Y ZARCONIA)
ANISOTROPICO
 DIFERENTES PROPIEDADES
MECÁNICAS EN DIFERENTES
DIRECCIONES
 TEJIDOS BIOLÓGICOS Y ALGUN
MATERIALES

13. VISCOELASTICIDAD
 CUANDO LAS PROPIEDADES MECÁNICAS ESTAN SOMETIDOS A CAMBIOS
DEPENDIENDO DEL TIEMPO Y HAY CAMBIOS

14. FATIGA
 ACUMULACIÓN DE DAÑO EN LA MICROESTRUCTURA Y PRODUCCIÓN DE
LA FORMACIÓN DE UNA GRIETA

15. METALES
 COMBINACIÓN DE ELEMENTOS METÁLICOS Y NO METÁLICOS PARA DAR
MAYOR DUREZA, DUCTILIDAD, MALEABILIDAD, MODULO DE ELASTICIDAD,
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN Y BIOCOMPATIBILIDAD REQUERIDA

16. UNIONES
 LA FUERZA DE LAS UNIONES SE INCREMENTAN
ENTRE MÁS EMPAQUETADO SE ENCUENTREN
LOS ATÓMOS EXISTIENDO TRES TIPOS DE
CONFIGURACIÓN

17. ACERO INOXIDABLE
 ELEMENTO BÁSICO ES EL HIERRO ASOCIADO A DIVERSAS PROPORCIONES
DE NIQUEL, CROMO Y MOLIBDENO
 EL NIQUEL PROPORCIONA LA TENACIDAD, MEJORA LA RESISTENCIA A LA
CORROSIÓN, PERMITE AUMENTAR LA PROPORCIÓN DE CROMO Y
MOLIBDENO Y DISMINUYE LA TENDENCIA AL ENDURECIMIENTO DE LA
ALEACIÓN CON EL FORJADO EN FRÍO

18. ACERO INOXIDABLE
 EL CROMO AUMENTA LA RESISTENCIA Y FORMA UNA CAPA DE ÓXIDO ESTABLE EN LA
SUPERFICIE DEL MATERIAL EVITANDO LA OXIDACIÓN
 EL MOLIBDENO TAMBIÉN AUMENTA LA RESISTENCIA Y PROTEGE FRENTE A LA CORROCIÓN
POR CLORUROS
 TRES TIPOS:
 FERRITICOS (DÉBILES)
 MARTENSÍTICOS (CORROSIBLES)
 AUSTENÍTICOS (AISI 316L O ASTMF56)

19. ALEACIÓN DE ACERO
 ACERO 316L, GRADO 2
 316 LUGARES DE LA ALEACIÓN
 “L” DENOTA LA BAJA CONCENTRACIÓN DE CARBON (0.03 % PESO)
 CROMO, NICKEL, MOLIBDENO, MANGANESO, FOSFORO, SULFURO Y SILICON
 INMERSIÓN EN ACIDO NITRICO FUERTE PRODUCE UNA CAPA PASIVA DE OXIDO Y
ESTO EVITA LA CORROSIÓN

20. VENTAJAS DEL ACERO INOXIDABLE
 BAJO PRECIO
 MALEABILIDAD
 DUCTILIDAD

21. DESVENTAJAS DEL ACERO
INOXIDABLE
 TENDENCIA A LA CORROCIÓN LENTA
 NO SE PUEDEN FABRICAR SUPERFICIES POROSAS POR SU FACILIDAD DE
CORROSIÓN
 RIESGO DE INFECCIÓN MÁS ALTO QUE OTRAS ALEACIONES MÉTALICAS

22. ALEACIÓN CROMO COBALTO
 EXISTEN DIFERENTES TIPOS DE ALEACIONES:
 F75, F799, F90, F562
 POR SUS PROPIEDADES MECANICAS Y POR TRABAJAR EN FRIO
SE PREFIERE TRABAJAR CON F799 Y F562
 SE UTILIZAN PARA REEMPLAZOS ARTICULARES PARCIALES

23. VENTAJAS DE LA ALEACIÓN CROMO
COBALTO
 SON LAS ALEACIONES DE MAYOR
RESISTENCIA A LA FRACTURA, A LA FATIGA Y
AL DESGASTE
 TRAS EL TITANIO, SON LAS ALEACIONES
METÁLICAS MÁS RESISTENTES A LA
CORROSIÓN

24. DESVENTAJAS DE LA ALEACIÓN
CROMO COBALTO
 MUY RÍGIDAS QUE FACILITA LA OSTEOPOROSIS POR TRASMISIÓN
DISTAL DE CARGAS, LLAMADO OSTEOPENIA ADAPTATIVA
 ELEVADO PRECIO DEL COBALTO
 LIBERAN IONES DE NÍQUEL QUE PUEDEN SER ALERGÉNICOS
 RIESGO DE INFECCIÓN MAYOR QUE EL DE LAS ALEACIOENS DE
TITANIO

25. TITANIO Y ALEACIONES DE TITANIO
 FORMA UNA CAPA DE PASIVACIÓN DE ÓXIDO ESPECIALMENTE
RESISTENTE FRENTE A TODOS LOS TIPOS DE CORROSIÓN
 USO ORTOPEDICO ES CON TITANIO-ALUMINIO-VANADIUM
(F136)
 SE USA PARA FIJAR FRACTURAS, FIJACIÓN DE COLUMNA COMO
PLACAS, TORNILLOS Y CLAVOS, PROTESIS TOTALES DE
ARTICULACIONES

26. TITANIO Y ALEACIONES DE TITANIO
 EL TITANIO PURO ES BASTANTE MÁS DÉBIL QUE OTRAS ALEACIONES
 EL TiAlV PRESENTA UNA ELEVADA RESITENCA MÁXIMA Y POCO SENSIBLE A LA CORROSIÓN (INDUSTRIA
AEROESPACIAL) CON EL VANADIO HAY CITOTOXICIDAD
 EL TiAlNb 4 VECES MÁS RESISTENTE A LA TRACCIÓN
 EL TiAlFe PRESENTA UNA GRAN DUCTILIDAD FACILITANDO SU MECANIZACIÓN
 EL TiNbZr PRESENTA UNA RESISTENCIA MECÁNICA SIMILAR PERO EL MÓDULA DE ELASTICIDAD ES
MENOR (DISMINUYENDO LA OSTEOPOROSIS) Y NO ESTÁ COMPUESTO POR ELEMENTOS CITOTÓXICOS
(CROMO, MOLIBDENO, NÍQUEL, HIERRO, ALUMNIO Y VANADIO)

27. VENTAJAS DEL TITANIO
 SON LAS ALEACIONES DE MAYOR BIOCOMPATIBILIDAD Y NO GENERAN RESPUESTA
INMUNITARIA
 SON LOS MÁS RESISTENTES A TODOS LOS TIPOS DE CORROSIÓN
 SU MODULO DE ELASTICIDAD ES 5 VECES SUPERIOR AL DEL HUESO CORTICAL,
EVITANDO EN PARTE LA OSTEOPOROSIS POR PROTECCIÓN DE CARGAS Y LA ROTURA
POR FATIGA
 PRESENTAN MENOR RIESGO DE INFECCIÓN QUE EL CROMO-COBALTO O EL ACERO
INOXIDABLE

28. DESVENTAJAS DEL TITANIO
 ESCASA RESISTENCIA A LA FRICCIÓN Y AL DESGASTE QUE IMPIDE
UTILIZAR TITANIO EN LAS CABEZAS FEMORALES Y EN LOS CÓNDILOS
FEMORALES DE LAS PRÓTESIS DE RODILLA

29. RECUBRIMIEN TOS POROSOS
 CONSIGUEN UNA FIJACIÓN BIOLÓGICA DE LOS MATERIALES MEDIANTE CRECIMIENTO
DE HUESO, LO CUAL ANCLA EL IMPLANTE Y AUMENTA LA SUPERFICIE DE TRANSMISIÓN
DE CARGAS ENTRE EL IMPLANTE Y EL HUESO
 EL PRIMER IMPLANTE SE DESARROLLO EN 1968 Y EL TITANIO POROSO EN 1971
 EL DIÁMETRO MÍNIMO DE LOS POROS 100 µ (COMERCIALMENTE HAY ENTRE 100 Y 400
µ)
 PRESENTAN MAYOR RIESGO DE INFECCIÓN QUE LAS MISMAS SUPERFICIES METÁLICAS
LISAS

30. POLÍMEROS (POLIMETILMETACRILATO)
 DESARROLLADO EN EL REINO UNIDO POR SIR JOHN CHARNLEY EN 1958
 SIGUE SIENDO EL PROCEDIMIENTO MÁS UTILIZADO PARA FIJAR PRÓTESIS AL
HUESO
 AUMENTA LA SUPERFICIE DE CONTACTO, EVITA LA CONCENTRACIÓN DE
TENSIONES EN PUNTOS CONCRETOS, BLOQUEA LOS INTERSTICIOS ÓSEOS Y
COMPENSA LAS IMPERFECCIONES DE LA TÉCNICA QUIRÚRGICA

31. COMPONENTES DEL POLIMERO
 COMPONENTE EN POLVO
 87% POLIMETILMETACRILATO (POLÍMERO) EN POLVO, 10% DE AGENTE RADIOOPACO (SULFATO DE BARIO A
VECES ÓXIDO DE CIRCONIO) Y 2.5% DE PERÓXIDO DE BENZOILO (CATALIZADOR DE INICIO DE LA MEZCLA DE
LOS COMPONENTES, SE DEGRADA FÁCILMENTE Y DETERMINA LA CADUCIDAD DEL CEMENTO
 COMPONENTE LÍQUIDO
 97% DE METILMETACRILATO (MONÓMERO) DE AGENTE ANTIOXIDANTE Y DE UNA AMINA TERCIARIA
(NNDIMETILPARATOMIDINA), ANTIOXIDANTE (ÉSTER METÍLICO DE LA HIDROQUINONA, TOPANOL O
HIDROQUININA, ES UN CATALIZADOR ACELERADOR DE LA POLIMERIZACIÓN

32. EFECTO NOCIVO DEL CEMENTO
 LA POLIMERIZACION ES UNA REACCIÓN EXOTERMICA QUE PRODUCE
HASTA 133° C SEGÚN LA FORMA Y EL ESPESOR DE LA CAPA Y LA
DURACIÓN DE LA REACCIÓN
 DESENCADENA HIPOTENSIÓN
 ESPORADICAMENTE PRESENTA FENÓMENOS DE MICROEMBOLIAS
PULMONARES MÚLTIPLES

33. POR SU UNIDAD ESTRUCTURAL
 POLIESTER
 NAYLON POLIAMIDA
 POLICARBONATO
 POLIURETANO

34. POLIMEROS REABSORBIBLES
 BIODEGRADABLE Y BIORESORBIBLES
 SIRVEN PARA FIJAR PRIIMARIA O SOPORTE COMO UNA SUTURA,
TORNILLO, CLAVO, ANCLA

35. BIOMATERIALES CERÁMICOS
 CERÁMICA ES TODO BIOMATERIAL INORGÁNICO NO METÁLICO:
 PROPIEDADES FÍSICAS:
 GRAN RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
 POCA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ALTA TENSIÓN SUPERFICIALY POR LO
TANTO ALTO GRADO DE HUMECTACIÓN
 SUS SUPERFICIES PUEDEN SER TRATADAS HASTA OBTENER UN ELEVADO
LÍMITE DE PULIDO SON MUY RÍGIDAS SON QUEBRADIZAS

36. ALÚMINA
 SE FABRICA MEZCLANDO POLVO CRISTALINO DE GRAN PUREZA
CON AGLUTINANTE, AGUA Y LUBRICANTE, COMPRESIÓN EN
MOLDE, SECADO PARA EVAPORAR EL AGUA
 EXCELENTE RESISTENCIA A LA ABRASIÓN, MUY BAJO INDICE DE
COEFICIENTE DE FRICCIÓN
 SE UTILIZA PARA LA FABRICACIÓN DE CABEZAS FEMORALES EN
PROTESIS TOTALES DE CADERA
 SE HAN REPORTADO OSTEOLISIS SECUNDARIA A ESCOMBROS DE
ALUMINIA

37. VENTAJAS ALUMINA
 INFIMOS DESGASTES POR ADHESIÓN Y POR ABRASIÓN
 EL NÚMERO DE PARTÍCULAS PRODUCIDAS ES MÍNIMO Y NO SON
TÓXICAS
 EL DESGASTE PROMEDIO EN IMPLANTES RETIRADOS ES DE 8 – 9 µ EN
COTILO Y 5 – 6 EN CABEZA, CONSIGUIENDO SUPERVIVENCIAS DEL 88.6%
A LOS 10 AÑOS

38. DESVENTAJAS ALUMINA
 FRAGILIDAD Y RIESGO DE ROTURA QUE DEPENDEN DE:
 DE LA PUREZA Y DENSIDAD DE LA CERÁMICA
 EL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DEL POLVO BASE Y DE LA DISTRIBUCIÓN GRANULAR
 LA CALIDAD Y PRECISIÓN DE FABRICACIÓN DEL COMPONENTE METÁLICO CON EL ENSAMBLE LA PIEZA DE
CERÁMICA
 LA TÉCNICA QUIRÚRGICA Y DEL NIVEL DE ACTIVIDAD DEL PACIENTE
 LA INCIDENCIA DE FRACTURAS ES DE 0.02%, NO SE FABRICAN CABEZAS DE 22 mm NI TANTAS
LONGITUDES DE CUELLO COMO EN LAS CABEZAS METÁLICAS
 COSTO ELEVADO

39. ZIRCONIA
 OXIDO DE ZIRCONIA T
AMBIEN SE USA PARA FORMAR LA CABEZA FEMORAL EN PROTESIS TOTAL
DE CADERA, TAMBIEN TIENE UN BAJO INDICE DE FRICCIÓN