Los biomateriales y sus aplicaciones en la vida diaria

Actividad de Aprendizaje Integradora

LOS BIOMATERIALES Y SUS APLICACIONES EN LA VIDA DIARIA

28 de Noviembre del 2023

Introducción

Los biomateriales desempeñan un papel cada vez más relevante en nuestra vida diaria, al integrarse de manera innovadora en diversos aspectos de la tecnología, la medicina y la industria. Estos materiales, diseñados para interactuar de forma segura y eficiente con sistemas biológicos, han revolucionado la forma en que abordamos la salud, la sostenibilidad y el bienestar general. Teniendo un gran impacto en nuestro día a día, con la evolución de la tecnología y el desarrollo de los mismos nos permite innovar cada vez más con sus aplicaciones en diversos ámbitos.

Al pensar en biomateriales, lo primero que se nos viene a la mente son aquellos materiales del área médica, donde  los biomateriales se utilizan para fabricar implantes y dispositivos que pueden ser implantados en el cuerpo humano, contribuyen a la fabricación de dispositivos médicos avanzados, sensores biométricos y tecnologías de diagnóstico. Su capacidad para interactuar con sistemas biológicos de manera específica y controlada ha llevado al desarrollo de dispositivos cada vez más sofisticados, mejorando la precisión y eficacia de los diagnósticos y tratamientos médicos, pero estas no son las únicas aplicaciones de los biomateriales.
De igual forma, la aplicación de biomateriales se extiende en otras industrias, así como la textil, deportiva o industria alimentaria, donde se utilizan en envases biodegradables y recubrimientos para preservar los alimentos de manera segura y sostenible.

Los biomateriales son componentes esenciales que han transformado la forma en que abordamos la salud, la tecnología y la sostenibilidad en nuestra vida cotidiana. Su versatilidad y capacidad para interactuar de manera armoniosa con los sistemas biológicos abren la puerta a una amplia gama de aplicaciones que tienen un impacto positivo tanto en la salud humana como en el medio ambiente.

Algunos ejemplos de la presencia de los biomateriales en nuestro dia a dia serian los siguientes:

• Tatuaje

• Los tatuajes son una expresión de las personas con un significado (normalmente), estos pueden ser una representación de las creencias religiosas, memorias situación o personas, símbolos que expresen su personalidad o simplemente un gusto, diferentes materiales donde destacan principalmente metales y carbón, esto se puede diferenciar por la etiqueta del envase o bien por el color de la tinta, siendo la tinta negra compuesta por carbón y la blanca por dióxido de titanio.

• El titanio es considerado un biometal debido a sus propiedades únicas que lo hacen compatible con el cuerpo humano. Su excelente biocompatibilidad implica que puede coexistir con los tejidos biológicos sin provocar respuestas inmunológicas negativas o rechazo. Además, su inercia química previene la corrosión y la liberación de partículas tóxicas. El titanio es conocido por su alta resistencia y durabilidad, lo que lo hace adecuado para soportar cargas mecánicas en el cuerpo, siendo esencial para implantes ortopédicos. Su baja densidad y peso ligero son beneficiosos para dispositivos que deben ser livianos, como en el caso de la columna vertebral. La formación de una capa delgada de óxido en su superficie actúa como una barrera protectora y mejora aún más su biocompatibilidad, gracias a esto sus partículas disueltas en el tinte son ideales aunque más costosas. [pic 1]
• El carbón activado, si bien no se destaca por sus propiedades de biocompatibilidad en términos de interacción directa con tejidos biológicos o implantación en el cuerpo, se utiliza en aplicaciones médicas específicas debido a su capacidad de adsorción de toxinas en el tracto gastrointestinal.

Para su uso en los tintes negros sigue siendo una investigacion, puesto que si bien no presenta reaccion en la mayoria de las personas, hay casos donde presenta cierta intoxicacion en la piel y debe ser retirado.

• Cepillo de dientes con cerdas de bambú

• La higiene personal cuenta con diversas herramientas con componentes hechos a base de biomateriales, entre estos el cepillo de dientes para el cuidado bucal, hoy en día el mercado trata de enfocarse más en el cuidado del planeta, por lo que cada vez se investiga más por sustitutos naturales que reemplazan a los plásticos, en este caso la fibra de bambú, siendo un material natural, biodegradable y con un proceso de tratado menos tóxico que el nylon.[pic 2]

• Las fibras de bambú han ganado interés como biomateriales debido a sus propiedades únicas y beneficios ambientales. Este material, obtenido de una planta de rápido crecimiento y renovable, presenta propiedades mecánicas notables, como resistencia y flexibilidad. Su sostenibilidad ambiental, con una tasa de crecimiento superior a la mayoría de los árboles madereros, lo hace respetuoso con el medio ambiente. En términos de biocompatibilidad, el bambú es compatible con el cuerpo humano y ha demostrado propiedades antibacterianas y antifúngicas. Estas características hacen que las fibras de bambú sean adecuadas para diversas aplicaciones biomédicas, como suturas y apósitos. Además, su baja huella de carbono y versatilidad en aplicaciones, desde textiles hasta materiales de construcción, contribuyen a su atractivo como biomaterial. Sin embargo, es esencial garantizar la calidad del procesamiento y la fabricación, así como cumplir con regulaciones y estándares para garantizar la seguridad y eficacia de los productos que utilizan fibras de bambú como biomateriales.

• Almohadilla de audífonos

• Hoy en dia es normal ver a personas con sus audífonos para “desconectarse” del mundo, cada vez es más frecuente su uso diario y si bien se componen de partes electrónicas también cuentan con unas almohadillas que tienen constante contacto con la piel y la cera del oído, estas se componen de Termoplástico, poliuretano o silicona, siendo materiales biocompatibles y fácilmente moldeables para darles una forma ergonómica adecuada.            [pic 3]

• Los termoplásticos pueden someterse a procesos de fusión y moldeado repetidos sin sufrir degradación, lo que facilita su manipulación y fabricación. Desde el punto de vista de la biocompatibilidad, muchos termoplásticos han demostrado ser seguros para su uso en el cuerpo humano. La capacidad de ajustar las propiedades mecánicas y la degradabilidad de estos materiales permite adaptarlos a diferentes aplicaciones, como suturas, implantes ortopédicos y dispositivos médicos.
• Los poliuretanos además de su biocompatibilidad, exhiben propiedades mecánicas que los hacen útiles en una variedad de aplicaciones. Son flexibles, resistentes al desgaste y pueden ser diseñados para imitar la elasticidad de tejidos biológicos específicos. Esto los convierte en elecciones populares para dispositivos que requieren durabilidad y capacidad de flexión, como tubos endotraqueales y catéteres.La versatilidad de los poliuretanos se extiende a su capacidad para ser moldeados en diversas formas y tamaños, lo que facilita la fabricación de dispositivos médicos personalizados. Además, algunos poliuretanos pueden ser biodegradables, lo que es ventajoso en situaciones donde se busca la absorción gradual del material en el cuerpo.
• La biocompatibilidad de la silicona es bien reconocida, y se utiliza comúnmente en una variedad de dispositivos médicos implantables y no implantables. Su textura suave y flexible, junto con su capacidad para formar elastómeros, la hacen especialmente adecuada para aplicaciones como prótesis mamarias, tubos y catéteres, sellos y juntas, así como en dispositivos de asistencia médica, como ventrículos artificiales y válvulas cardíacas. La resistencia química y la estabilidad dimensional de la silicona son propiedades clave que contribuyen a su durabilidad en entornos biológicos. Además, es resistente a la degradación por la mayoría de los productos químicos y puede soportar condiciones ambientales variadas.                          

• Medicamentos (ibuprofeno) [pic 4]

• En toda casa debe haber un botiquín de primeros auxilios , ya sea intencional o por accidente, este botiquín (cajón de medicamentos) cuenta con diversos medicamentos para distintas situaciones y cada medicamento tiene sus distintas formas de liberación tras su consumo, entre estos uno de los más comunes sería el ibuprofeno, este puede ser retenido por una cápsula de gel, la cual es un material biodegradable, siendo ácido  poliláctico o gelatina.  

• El ácido poliláctico (PLA) y la gelatina son dos biomateriales que se utilizan en la fabricación de cápsulas para medicamentos por sus propiedades específicas. El PLA es un polímero biodegradable derivado de fuentes naturales como el almidón de maíz. Se utiliza comúnmente en impresión 3D y en la fabricación de envases y cápsulas. Su biodegradabilidad es una ventaja, ya que las cápsulas de PLA pueden descomponerse en el cuerpo, eliminando la necesidad de retirar la cápsula después de administrar el medicamento.
• La gelatina, derivada del colágeno animal, ha sido históricamente utilizada en la fabricación de cápsulas. La gelatina es soluble en agua y se descompone fácilmente en el sistema digestivo, liberando así el medicamento contenido en la cápsula. La gelatina se considera segura y biocompatible, y es una opción común en la formulación de cápsulas blandas.

• Perforaciones

• En nuestra cultura actual, la joyería es algo cotidiano y puede representar estatus o ideologías, entre estas se encuentra una de las prácticas que permite adornar el cuerpo a base de perforaciones con el fin de adornar el mismo con joyería, esto ha sido parte de la humanidad por siglo y es tanto así que es normal ver a una mujer con aretes, sin embargo esta práctica ha crecido y existen otro tipo de perforaciones, para estas se hace uso de metales biocompatibles con el fin de sostener o ser ellos mismos el adorno, para estos metales pueden ser usados el titanio, el oro, acero   316L o Niobio.  

• El titanio es ampliamente preferido en el campo de la perforación corporal debido a su biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y baja probabilidad de causar reacciones alérgicas. Además, es conocido por ser ligero, lo que facilita su uso en joyería corporal.[pic 5]
• El oro es otra opción popular, especialmente para joyería de calidad. El oro de alta calidad es menos propenso a la corrosión y a las reacciones alérgicas. Sin embargo, es importante asegurarse de que el oro utilizado en perforaciones corporales sea de grado apto para uso médico para garantizar su pureza y seguridad.
• El acero inoxidable 316L es una aleación de acero que contiene cromo, níquel y molibdeno. Esta aleación es resistente a la corrosión y se utiliza comúnmente en joyería corporal. La variante 316L es elegida específicamente por su bajo contenido de carbono, lo que reduce la probabilidad de reacciones adversas en la piel.
• El niobio es un metal que se ha vuelto más popular en la joyería corporal debido a su biocompatibilidad y resistencia a la corrosión. Al igual que el titanio, es ligero y menos probable que cause reacciones alérgicas.

    [pic 6]

• Zapatos

• En un mundo donde el confort y la funcionalidad son primordiales, la espuma de poliuretano se ha convertido en un componente esencial en la fabricación de calzado. Esta espuma, aplicada en capas delgadas, no sólo da forma al interior del zapato, sino que también actúa como un amortiguador, absorbiendo el impacto del pie contra el suelo. Esto resulta en una experiencia de uso más cómoda y menos fatigante, permitiendo a los usuarios moverse  con facilidad y comodidad durante todo el día. 

• La espuma de poliuretano es conocida por su capacidad para absorber impactos de manera eficiente. Al caminar o correr, nuestros pies experimentan fuerzas repetitivas contra el suelo, y la espuma de poliuretano actúa como un amortiguador, reduciendo la presión y minimizando el estrés en los pies. Su flexibilidad y la capacidad de conformación de la espuma de poliuretano permiten que se ajuste de manera cómoda y personalizada a la forma única del pie. Esto no solo mejora la comodidad general del calzado, sino que también proporciona un soporte más eficaz, otro aspecto beneficioso es la ligereza de la espuma de poliuretano, lo que ayuda a mantener el calzado liviano y cómodo durante el uso diario. Además, su durabilidad y resistencia a la compresión contribuyen a la longevidad y eficacia del material en la capa interior del calzado.

Conclusión

Este trabajo nos demuestra que la evolución de los biomateriales y su interacción en la vida cotidiana del ser humano ha ido creciendo casi desde la primera medicina y no es algo que se note fácilmente, con el tiempo uno se acostumbra o crece sin notar la evolución del entorno.
La presencia y aplicación de biomateriales en nuestra vida diaria son omnipresentes y esenciales para la mejora de la calidad de vida. Desde dispositivos médicos hasta productos de consumo, estos materiales han demostrado ser fundamentales en una variedad de campos, ofreciendo propiedades únicas como biocompatibilidad, resistencia y versatilidad. La tecnología biomaterial ha revolucionado la medicina, la industria y la fabricación, permitiéndonos disfrutar de avances como prótesis innovadoras, tejidos artificiales, envases sostenibles y productos de consumo seguros y eficientes. En última instancia, la integración de biomateriales en nuestra cotidianidad no solo ha transformado la manera en que enfrentamos desafíos de salud, sino que también ha optimizado la funcionalidad y la durabilidad de los productos que utilizamos diariamente, destacando la importancia de estos materiales en la mejora continua de nuestra calidad de vida.

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