ALEACIONES METALICAS PARA PROTESIS DE HUESO

Introducción.

Para empezar a hablar sobre las aleaciones metálicas que existen para prótesis de hueso primero necesitamos saber cuáles son los metales que se pueden utilizar para crear dichas prótesis y porque, con el paso del tiempo, los médicos cirujanos han ido cambiando las distintas opciones para crearlas.

Los materiales metálicos utilizados en aplicaciones médicas eran fundamentalmente el oro y la plata hasta el siglo XVIII. Posteriormente comenzaron a utilizarse los aceros, y ya en el siglo XX aparecieron los aceros inoxidables y las aleaciones de Co-Cr-Mo, ya que los cirujanos no contaban con metales inertes que pudieran ser implantados, pues el oro era demasiado blando y las aleaciones de hierro se degradaban con facilidad además de que no eran inertes. Las mencionadas aleaciones se diferenciaban de las utilizadas hasta el momento por el porcentaje de cromo incorporado en alrededor de un 20-30 %, lo que impedía la degradación del metal y un mejor comportamiento ante la acción de fuerzas.

Durante el siglo XX aparecieron los materiales funcionales; es decir; aquellos que cumplen con una función específica en los sistemas modernos eléctricos, electrónicos, ópticos, mecánicos, sensores y también en el cuerpo humano. Los biomateriales son, por excelencia, materiales funcionales.

La principal aplicación de los biomateriales, incluyendo las aleaciones metálicas, es reparar o reconstruir las partes del cuerpo humano que han sufrido daño o se han perdido, con lo que se busca relevar el sufrimiento y prolongar la vida (La intervención al cuerpo humano, conocida como cirugía, se ha practicado desde la antigüedad en civilizaciones de América, India, Medio Oriente, Grecia y Roma; quienes la llevaban a cabo combinando magia, religión y medicina).

La ingeniería biomédica, como integración de la medicina y la ingeniería de materiales, ha avanzado con pasos gigantescos en las últimas décadas. Los biomateriales cumplen funciones básicas en el cuerpo humano, asegurando la calidad de vida de las personas enfermas o de quienes hayan sufrido accidentes traumáticos, proveyéndolas de implantes ortopédicos, reguladores de sistemas cardiovasculares y biosensores, por mencionar algunos ejemplos.

El uso de materiales biocompatibles que se integren al organismo en reemplazo de una pieza dental, o de partes óseas, ha aumentado notablemente en los últimos años, lo que ha mejorado las condiciones de vida de las personas.

La biocompatibilidad y la oseointegración son dos conceptos de vital importancia al considerar la temática de los implantes dentales, el primero está dado por el grado de tolerancia de un organismo vivo al material, así como la posibilidad de estimular la formación de hueso en íntimo contacto con el implante, respectivamente.

El conocimiento y la aplicación de los biomateriales involucra un amplio espectro de disciplinas, tales como: medicina, biología, química, física, mecánica, metalurgia, informática y computación; así como numerosas áreas de actividad, algunas bien establecidas y otras nuevas o innovadoras, las cuales se desarrollan en instituciones de estudio, investigación o servicios (hospitales, policlínicos especializados y escuelas de medicina), donde se implementan los conocimientos acerca de la especialidad de biomateriales.

Aleaciones metálicas biocompatibles.

El cuerpo humano está constituido por una estructura ósea rígida siendo ésta el soporte mecánico de los tejidos blandos: músculos, piel, mucosas y, por supuesto, los órganos: corazón, hígado, páncreas, pulmones, etc. Dentro y entre todos estos elementos se encuentran o circulan numerosos fluidos corporales como sangre, plasma, jugos gástricos, saliva, orina, etc. El fluido extracelular, localizado entre los diferentes tejidos, se mantiene a una temperatura de 37 ºC, es una solución acuosa, salina, con conductividad eléctrica y pH 7.4, que contiene 1% de cloruro de sodio, así como cantidades menores de otras sales y componentes orgánicos.

I.1 Materiales Biocompatible

En cirugía un biomaterial es el material que puede ser utilizado en algún implante o prótesis. Como su nombre lo identifica, tiene buenas condiciones para su interacción con el cuerpo humano o cualquier parte de él.

"En términos médicos un biomaterial es un compuesto farmacológicamente inerte diseñado para ser implantado o incorporado dentro del sistema vivo. En este sentido el biomaterial se implanta con el objeto de sustituir y/o regenerar tejidos vivientes y sus funciones". (Diccionario de la Lengua Española, XXII Ed.)

Los implantes pueden ser de colocación interna y/o externa. Estos materiales son sometidos a situaciones adversas dado que están expuestos de modo temporal o permanente a fluidos del cuerpo, donde son afectado por la corrosión generada de los componentes del implante, o bien, puede causar el envenenamiento del organismo vivo.

Los biomateriales contribuyen a restituir las funciones de los tejidos vivos y órganos en el cuerpo. Por lo tanto es importante entender las relaciones existentes entre las propiedades, funciones y estructuras de los materiales biológicos dado que las propiedades requeridas de un material biocompatible varían de acuerdo con la aplicación particular de cada caso. Las pruebas fisicoquímicas de los materiales para implante in vivo son casi imposibles. Sin embargo las pruebas in vitro deben ser realizadas antes del implante.

Los biomaterial se utilizan básicamente en implantes y fijaciones ortopédicas; los plásticos flexibles para corregir tejidos blandos, cartílagos, venas y arterias, los plásticos rígidos para reemplazar la cabeza del fémur que gira dentro de la concavidad de la pelvis; asimismo, los materiales cerámicos se emplean en el reemplazo de huesos y como recubrimientos sobre metales.

También se aplican materiales avanzados como las aleaciones con memoria, de forma, las cuales pueden cambiar por efecto de la temperatura dentro del cuerpo humano, amoldándose a las cavidades en las que han sido insertadas. Los materiales porosos, por su parte, permiten el crecimiento del hueso dentro de los poros y su posterior unión con las fibras de los tejidos adyacentes. Las espirales elásticas de acero inoxidable introducidas en venas o arterias cubren el objeto de evitar que estas se colapsen.

La composición química de los metales y aleaciones afecta en forma significativa el comportamiento de corrosión en el cuerpo humano; un ejemplo puede ser el caso del contenido de carbono y nitrógeno, así como su microestructura, el tamaño del grano, la presencia de inclusiones no metálicas y la rugosidad de la superficie, factores que se rigen por normas nacionales y en particular por el estándar ISO 5832.

...