Biomateriales: Conceptos, Interacciones y Materiales Aplicaciones
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Del libro Introducción a la Ingeniería Biomédica de Nelly Gordillo Biomateriales
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- 2. Biomaterial Material destinado a tener una interfaz con un sistema biológico para evaluar, favorecer, aumentar o remplazar algún tejido, órgano o función del cuerpo
- 3. Reseña Histórica 600 a. C. 1949 1960 1990 1 2 3 4 5 6
- 4. Conceptos Básicos • Biocompatibilidad Es la habilidad de un material para desempeñar con un huésped apropiado una respuesta a una aplicación especifica. • Material Biológico Se diferencia del biomaterial por ser producido por el sistema biológico.
- 5. Conceptos Básicos • Material biomimético Abstracción del buen diseño de la naturaleza o sustracción de las ideas de la naturaleza. • Implante Material no biológico injertado intencionalmente dentro del cuerpo para realizar una función específica.
- 6. Conceptos Básicos • Trasplante Intercambio de algún órgano o tejido de un ser vivo a otro mediante un procedimiento quirúrgico complicado. • Prótesis Dispositivo artificial que remplaza un miembro perdido; es fijada comúnmente por medios mecánicos.
- 7. Conceptos Básicos • Citotoxicidad Es la toxicidad sufrida por las células. • Inmunohistoquímica Se realiza para observar las reacciones inmunes cerca del área implantada. • Trombogénesis Formación de un trombo o coágulo sanguíneo. • Mutagénesis y carcinogénesis Partículas liberadas por el material. El material ocasiona que la célula pase a un estado de reproducción acelerada y descontrolada.
- 8. Interacciones con el cuerpo • Biocompatibilidad es la capacidad de un material para no interferir ni degradar el medio biológico en el cual son utilizados. • Para ser implantado un material tiene que ser evaluado exhaustivamente in vitro e in vivo.
- 9. Pruebas in vitro • El material se somete a condiciones que tratan de emular el medio ambiente al que estaría expuesto al ser implantado.
- 10. Alteraciones del material a nivel celular • El material puede ocasionar una serie de efectos negativos, estos efectos son variables, pero los más comunes son: - Citotoxicidad - Mutagénesis - Carcinogénesis
- 11. Pruebas in vivo • Mide la biocompatibilidad del material dentro de un ser vivo. - Trombogénesis - Inmunohistoquímica Pequeñas especies Especies grandes
- 13. • Alumina y circonia de alta densidad • Minerales de calcio • Biovidrios 1.
- 14. • Aceros inoxidables • Aleaciones de titanio • Cobalto-cromo • Aleaciones titanio-niquel • Otros: Au, Ag, Pd, Rh, Ir 2.
- 15. • Polimetil metacrilato • Poliuretanos • Tereftalato de polietileno • Politetrafluoretileno expandido • Cloruro de polivinilo • Polidimetilsiloxano (PDMS) • Poliésteres • Nailons 3.
- 16. • Se combinan en un laboratorio las propiedades dos o más materiales de distintas clasificaciones (polímeros, metales, cerámicos) formando un nuevo material. 4.
- 17. • Materiales de origen biológico, obtenido de seres vivos. El uso principal es recrear células y reconstruir tejidos u órganos. 5.
Notas del editor
- Biomiméticos viene de mímica, tratar de imitar y bio se refiere a estructuras encontradas en los objetos vivos. Sus aplicaciones pueden ser para usos biológicos o no biológicos pero siempre creados bajo la inspiración del mundo natural combinándolos con lo hecho por el hombre. El implante tiene contacto con los tejidos y fluidos corporales.
- Requiere de un donante y un receptor que deben tener un alto grado de compatibilidad. Es más frecuente en remplazos externos pero como prótesis dentales removibles, piernas, brazos y manos artificiales. También se usa en remplazos internos o endoprotesis por ejemplo las de cadera o rodilla.
- Ahora vamos a revisar los materiales con aplicaciones biomédicas Existen tres grandes grupos de materiales: los ceramicos, metales y los polimeros Y otras clasificaciones que podemos tomar en cuenta para biomateriales son compuestos y material biologico
- Son duros y frágiles, tienen resistencia a la corrosion y bioactividad. La alumina y circonia de alta densidad se usan en protesis de cadera, cabeza del femur y piezas dentales, debido a que resisten el desgaste por fricción Dentro de los minerales de calcio están los fosfatos de calcio, apatita e hidroxiapatita. Pueden fabricarse en forma porosa para hacer scaffolds, se usan en reparación de hueso dañado, reparaciones maxilofaciales, defectos dentales, implantes oculares y recubrimientos de implantes metalicos (resistir corrosión). Los biovidrios estimulan la producción de osteoblastos (celula de tejido oseo), y son capaces de unirse a tejido duro (hueso) o blando.
- Los metales a diferencia de los ceramicos no son fragiles y son poco resistentes a la corrosion El acero inoxidable es una aleación ferrosa, es resistente a la corrosión, su costo es moderado comparado con otras aleaciones. Se usa mayormente en ortopedia como elementos de fijación para compostura de fracturas de hueso como clavos, tornillos, alambre, placas, abrazaderas. Aleaciones no ferrosas La aleación más usada en implantes es la de titanio-aluminio-vanadio, si es resistente a la corrosion y biocompatible. Se usa en implantes de cadera, rodilla y otras articulaciones, implantes dentales y para fijación de discos y vertebras Una caracteristica importante en las aleaciones titanio-niquel es la memoria de forma (es decir que permite cambiar su forma) gracias a que su temperatura de transformación es muy cercana a la del medio ambiente.
- Los polímeros son la clase más abundante de biomateriales, son de bajo costo y sus procesos de manufactura son sencillos. El polimetil metacrilato se usa en lentes intraoculares y de contacto, y cementos óseos para prótesis ortopédicas Los poliuretanos se utilizan en prótesis faciales y dispositivos de interfaz tejido-sangre El tereftalato de polietileno es conocido como dracón se usa en infartos vasculares de gran diámetro. El politetrafluoretileno expandido es el material más exitoso para reconstrucción de arterias con diámetro pequeño. Cloruro de polivinilo es usado en tubos de trasfusión de sangre, alimentación y diálisis. El polidimetilsiloxano se utiliza en componentes del oído y corazón, huesos y articulaciones. Los poliésteres se usan en pulmones, riñones, hígado y vasos sanguíneos. Los nailons se utilizan en articulaciones, vasos sanguíneos y diálisis de riñon.