Nanotecnologia. Biomateriales

Biomateriales

Los biomateriales son  Materiales capaces de estar en contacto con tejidos vivos, durante un periodo de tiempo, como parte del tejido, con la finalidad de completar al tejido y/o ayudar para mejorar al funcionamiento de este cuando forma parte de un sistema, sin afectar el resto del organismo y sin ser afectado por el, a menos que así se hubiera diseñado, como ocurre con los hilos de sutura para tejidos internos que están diseñados para ser absorbidos por el organismo. 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.

Para poder hablar de un biomaterial, es necesario que este cumpla con los requisitos, muchos de los cuales dependerán de que el tejido sea substituido por el material estos requisitos están divididos en características de biocompatibilidad y de biofuncionalidad; en el caso de los materiales para la obturación de dientes, sea oro, plata , resina o amalgama estos materiales no pueden ser tóxicos, ni absorbibles, deben permanecer con el mínimo de cambio en su tamaño en un intervalo de temperaturas de 0° a 100°c  .

Se puede definir la biocompatibilidad de un material como la aceptabilidad biológica del material por el organismo del paciente. Del mismo modo la biofuncionalidad se entiende como el detalle con el que está fabricado el biomaterial este tiene que tener características optimas en su fabricación para al ser implantado en un paciente este no lo rechace.

Clasificacion general de los biomateriales

Los biomateriales se clasifican principalmente en aquellos que son sintéticos y los naturales. En los sintéticos encontramos a los metales, polímeros y cerámicos, en el caso de los naturales encontramos a el pericardio bovino y la hidroxiapatita.

Dentro de los polímeros encontramos al silicón, teflón, dacron, nylon, son elásticos de fácil fabricación pero que tienen poca resistencia mecánica y degradación con el tiempo. Usado principalmente en suturas, arterias, dientes, tendones, entre otros.  En los metales podemos hallar 316, 316LS.S, aleaciones de titanio, aceros de bajo contenido de carbón su ventaja radica en la alta resistencia a esfuerzos de alto impacto y al desgaste; su desventaja esta en que tiene muy baja biocompatibilidad, propensa a corrosión en medios fisiológicos, alta densidad y perdida de propiedades mecánicas con tejidos conectivos suaves, en este tipo de material se pueden ver las fijaciones ortopédicas: tornillos, clavos , alambres, placas ,barras intermedulares, o también ,implantes dentales  .  En el caso de la cerámica encontramos oxidas de aluminio, aluminatos de calcio, óxidos de titanio, carbonos es una buena alternativa debido a su buena biocompatibilidad y resistencia a la corrosión pero muy propenso a fracturarse por esfuerzos de alto impacto, además que es de difícil fabricación, inelástica y baja resistencia mecánica en este material se fabrican principalmente las prótesis de cadera, dientes y dispositivos transcutaneos.

Ademas de los materiales ya mencionados existe un cuarto material que es el compuesto que comprende principalmente a la cerámica-metal y su fuerte esta en la buna compatibilidad y resistencia tanto a la corrosión como a los esfuerzos la desventaja radica en que carecen de una buena consistencia a la hora de fabricar dicho material en este tipo de material se destacan las válvulas cardiacas, las uniones Oseas y los marcapasos.

Propiedades

La caracterización física de las propiedades requeridas de un material para aplicaciones médicas, varía de acuerdo con la aplicación particular.

La estructura de la materia es la que le otorga a cada biomaterial sus características. Este término incluye cuatro aspectos específicos o propiedades a considerar y estudiar:

Biológicas: resultado o reacción de un tejido duro o blando frente a un material

Químicas: reacciones que sufre el material frente a cambios de pH, iónicos o frente a estímulos eléctricos

Físicas o biofísicos: engloban las propiedades de manipulación, adhesión, variaciones dimensionales (térmicas o eléctricas), etc.

Mecánicas y biomecánicas: son propiedades físicas que aparecen cuando se ejerce una fuerza sobre el material

La naturaleza (iónico, covalente y metálico), y la fuerza de los enlaces atómicos determinan qué tan estable es el material cuando se le aplica una carga, es decir, cuando se le somete a un esfuerzo de tipo mecánico; este tipo de propiedades son conocidas como mecánicas. Cuando se determina la estabilidad del material en función de cambios en la temperatura, se habla de propiedades térmicas.

Aplicaciones

Las siguientes son solo algunas de las muchas aplicaciones de los biomateriales en la sociedad:

La prótesis total de cadera

La solución para este tipo de fracturas, y enfermedades como la artritis, entre otras, puede ser una prótesis total de cadera vista en el inciso b). Esta articulación está formada por una copa acetabular (UHMWPE, Co-Cr, Al2O3, ZrO2), la cual se fija en la pelvis y sirve como asiento para una esfera cuyo vástago (Co-Cr, 316LQ, Ti6Al4V) es empotrado en el fémur. Los dos elementos artificiales restauran el sistema articular tipo rótula, con el cual el paciente puede volver a caminar.

Implante de rodilla

El reemplazo de rodilla es uno de los avances más importantes en la cirugía ortopédica, y fue realizado por primera vez en el año 1968.

Válvulas de corazón

El corazón es una parte vital de la anatomía humana, dado que es una bomba de recirculación de la sangre a través del cuerpo. Las válvulas del corazón permiten que éste bombee sangre eficientemente. Estas válvulas son propensas a fallar por enfermedades; sin embargo, pueden ser sustituidas por las válvulas prostéticas artificiales.

Las válvulas mecánicas son excelentes en términos de durabilidad, pero son obstaculizadas por su tendencia a coagular la sangre. Las válvulas biológicas son de menor durabilidad y se deben sustituir periódicamente.

Nanomateriales

El material con una o más dimensiones externas o una estructura interna , a nanoescala y que podrían exhibir características novedosas en comparación con el mismo material a una escala mayor . Los nanomateriales son uno de los productos principales de las nanotecnologías, como partículas, tubos o fibras a nanoescala. Las nanopartículas generalmente se definen por ser menores de 100 nanómetros en al menos una dimensión.

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