1. Biomateriales
Materiales avanzados
INSTITUTO TECNOLOGICO DE TIJUANA

2. 5.1 Introducción a los biomateriales
5.1.1 Importancia
5.1.2 Estado del arte
5.1.3 Tipos de biomateriales
5.2 Biomateriales duros
5.2.1 Estructura y propiedades de los biomateriales
5.2.2 Materiales metálicos: Acero inoxidable, Co-Cr, Ti, aleaciones con memoria
de forma Nb, Ta, etc.
5.2.3 Materiales cerámicos: alúmina, hidroxiapatita, Biovidrios, Zirconias, etc.
5.3 Modificación superficial de implantes: implantación iónica,
plasma, PVD, CCVD, sol-gel, electroquímicas, etc.
5.4 Caracterización: Incompatibilidad, requerimientos para
biomateriales (toxicidad, corrosión, fatiga, densidad)
5.5 Biomateriales suaves
5.5.1 Biomateriales poliméricos
5.5.2 Biomateriales para transporte de drogas
5.5.3 Caracterización de biomateriales poliméricos
5.5.4 Biocopatibilidad de los materiales
INDICE

3. 5.6 Interacción con proteínas y células
5.6.1 Respuesta inmunológica
5.6.2 Estudios In-Vitro e In-Vivo
5.7 Aplicaciones de biomateriales
5.7.1 Implantes ortopédicos
5.7.2 Aplicaciones dentales
5.7.3 Aplicaciones cardiovasculares
5.7.4 Fallas en implantes.

4. 5.1 Introducción a los Biomateriales
Que es un Biomaterial?
El termino Biomaterial puede definirse a partir de la palabra
material como como una sustancia útil para hacer objetos y del
prefijo bio que se emplea generalmente para indicar su relación
con la vida.
Si bien existen numerosas definiciones de termino biomaterial,
la comunidad científica ha propuesto que un biomaterial es ¨un
material no vivo usado en un dispositivo medico, destinado a
interaccionar con el sistema biológico¨.

5. Esta definición incluye diversos tipos de materiales: metales,
cerámicos o polímeros tanto naturales como sintéticos, que se
usan para el diseño de materiales compuestos. Y se clasifican
por su duración y forma de contacto con el organismo.
Introducción

6. Introducción
La necesidad de ofrecer una mejor calidad de vida a personas que sufren
ciertos padecimientos crónicos sin solución médica, ha llevado a la
búsqueda de materiales que puedan sustituir las diferentes partes del
cuerpo humano.
La investigación y desarrollo de los materiales de "repuesto" para nuestro
organismo ha permitido que hoy se puedan reemplazar numerosos órganos
y tejidos con resultados satisfactorios.

7. En la actualidad, los biomateriales se han convertido en los
factores determinantes de la factibilidad y del éxito de una
determinada práctica médica.

9. Origen
Naturales
Gomas
Fibras
proteicas
Metales
Sintéticos
Polímeros
y plásticos

10. En función de la respuesta del
organismo
Sin respuesta
Respuesta
especifica
“prediseñada”
Respuesta
como a tejido
normal

11. Metales y
aleaciones
La aplicación principal de estas
aleaciones, son remplazar sistemas de
unión como la cadera y la rodilla, se
utilizan también para realizar placas
para huesos, tornillos, clavos, etc., así
como en la elaboración de
instrumental quirúrgico.
En esta categoría las aleaciones más
importantes son las de: Acero
inoxidable, Cobalto-Cromo, Aluminio-
zinc y las de titanio.

12. Los polímeros mas utilizados son: poli
(cloruro de vinilo), polipropileno, poli
(metacrilato de metilo), poliestireno y sus
copolimeros. Dentro de sus aplicaciones
más importantes se encuentran la
elaboración de dispositivos para diálisis,
válvulas de corazón, implantes oculares y
dispositivos ortopédicos entre otros.
Biodegradable, es aquel, que
se descompone después de un
cierto período de tiempo dentro
del organismo.
Bioabsorbible, es aquel, que el
organismo es capaz de metabolizar y
resintetizar en compuestos que puedan
ser absorbidos, como lo son las
proteínas.

14. Bioceramico-absorbible es aquel, que el
organismo es capaz de metabolizar y
resintetizar en compuestos que puedan ser
absorbidos, normalmente son elaborados de
fosfatos, óxidos, etc.
Bioceramico absorbible o inerte es aquel, que el
organismo no es capaz de metabolizar y
resintetizar en compuestos que puedan ser
absorbidos, estos son no tóxicos, no producen
ninguna alergia ni reacción secundaria, son
totalmente bio-compatibles y resistentes a la
corrosión.
Los cerámicos que se utilizan en la
elaboración de biomateriales
normalmente reciben el nombre de
bioceramicos

15. Biocerámico Con Superficie de
Reacción

16. Biomateriales duros
sustancias naturales o sintéticas que se pueden poner en contacto con los tejidos
vivos sin provocar daños o alteraciones mientras mantiene sus efectividad física y
biológica

17. Material biomédico
Cualquier sustancia o combinación de sustancias, de origen natural o sintético, que
pueden ser usados por algún período, como todo o como parte de un sistema que
trata, aumenta, o reemplaza algún tejido, órgano o función del cuerpo

18. Clasificación
-Según tiempo de permanencia:
1. Material de osteosíntesis: tornillo, clavo, roscados, clavos intra medulares, placas, clavos-
placas, etc. La función de estos implantes es el sostén o soporte interno, intra medular,
transóseo, adosado o fijado al hueso. En general pueden ser extraídos cuando el proceso
biológico reparativo ha terminado, puesto que el hueso es capaz de soportar las exigencias
habituales sin su auxilio.
2. Prótesis: se las emplea para reemplazar total o parcialmente un hueso o una articulación
irreparablemente dañados en su morfología, estructura o función.
-Según la naturaleza química de los biomateriales:
1. Polímeros
2. Cerámicas
3. Materiales derivados de procesos biológicos
4. Metales
5. Compuestos (combinación de polímeros, cerámicos y metales)

19. REQUISITOS PARA LOS IMPLANTES
1-Biocompatibilidad.
2-Resistencia a la corrosión en el medio biológico.
3-Propiedades mecánicas y físicas compatibles con su función específica en el cuerpo humano.
4-Resistentes a la fatiga para las aplicaciones de cargas cíclicas.
5-Óseo integración.

20. Tipos de metales utilizados
Los metales puros no tienen las resistencias, elasticidad, ductilidad y purezas que
requieren los distintos tipos de implantes actualmente utilizados en traumatología y
ortopedia. Por esa razón se recurre a la adición de uno o mas metales al elemento
base para modificar su estructura cristalina y por lo tanto sus propiedades físicas.
Cada estructura cristalina se denomina fase; las aleaciones que tienen mas de una
fase se llaman alotrópicas o polimorfas. El numero de fases de una aleación depende
del numero y cantidad de elementos de que consta, así como el tratamiento en que
ha sido sometido.
Las tres mayores familias de aleaciones empleadas son:
•Aleaciones de Cobalto-Cromo-Molibdeno (Co-Cr-Mo)
•Titanio-Aluminio-Vanadio (Ti-Al-V) y Ti casi puro
•Aceros inoxidables tipo AISI 316 (L) (en base a Fe-Ni-Mo)

21. Implantes hechos de Aceros inoxidables tipo AISI 316 (L)
(en base a Fe-Ni-Mo)
Aleaciones de Fe (hierro) y en distintas proporciones de:
• Ni (níquel) (proporciona resistencia a la corrosión y al endurecimiento).
• Cr (cromo) y Mo (molibdeno) (mayor resistencia y menor corrosión).
Se clasifican según su microestructura:
• Martensíticos (11,5-18% Cr).
• Ferríticos (14-27% Cr).
• Austeníticos (Cr y Ni 23%).
Las ventajas de estos materiales son el bajo precio, su ductilidad y maleabilidad;
y sus inconvenientes la tendencia a la corrosión, la imposibilidad de hacerlos
porosos y el riesgo más alto de infección que con otros metales

23. ESTRUCTURASolido cristalino
Solido amorfo
Estructura
Cristalina Cúbica
Centrada en las
Caras
FCC Estructura
Cristalina Cúbica
Centrada en el
Cuerpo
BCC
Estructura
Cristalina
Hexagonal
Compacta
HCP

24. SÓLIDOS CRISTALINOS
Los sólidos cristalinos están constituidos por minúsculos cristales individuales
cada uno con forma geométrica y poseen la característica de que al romperse
producen caras y planos definidos, al igual presentan puntos de fusión
definidos. Como ejemplos podemos destacar: el NaCl, la sacarosa, metales y
aleaciones, y también algunos cerámicos.
Los átomos o iones de un sólido se ordenan en una disposición que se repite
en tres dimensiones, forman un sólido del que se dice tiene una estructura
cristalina, se dice también que es un sólido cristalino o un material cristalino.

25. SÓLIDOS AMORFOS
Son todos aquellos sólidos en los cuales sus partículas constituyentes presentan atracciones lo
suficientemente eficaces como para impedir que la sustancia fluya, resultando una estructura rígida
y más o menos dura.
No presentan una disposición interna ordenada por lo tanto no tienen ningún patrón determinado.
También se les denomina vidrios ó líquidos sobreenfriados.
A temperaturas altas los amorfos se transforman en líquidos y sus partículas constituyentes tienen
libertad de movimiento, al disminuir lentamente la temperatura, la energía cinética de las partículas
se va haciendo tan baja que se puede producir un acomodamiento entre ellas; pero si el
enfriamiento se produce rápidamente y por debajo del punto de fusión (sobreenfiramento), se
origina, como resultado de las menores vibraciones, una contracción térmica que no permite el
ordenamiento de las partículas aumentando la viscosidad que ya no es posible apreciar flujo y la
sustancia adquiere las características de un sólido: rigidez, dureza, forma y volumen definidos, etc.
Como ejemplos cabe resaltar: el asfalto, ceras, la brea, vidrio y la mayoría de los polímeros.
Cuando un sólido amorfo se quiebra produce caras y bordes irregulares y al fundirse lo hace en un
rango de temperaturas cambiando lentamente del estado sólido al estado líquido.

26. Estructura Cristalina Cúbica Centrada en las Caras FCC. En esta celda hay un punto
reticular en cada vértice del cubo y otro en el centro de cada cara del cubo. El modelo
de esferas sólidas indica que los átomos de esta estructura están unidos del modo más
compacto posible. El APF de esta estructura de empaquetamiento compacto es 0.74.
Esta celda tiene el equivalente a cuatro átomos por celda unidad. Un octavo de átomo
en cada vértice (8 x 1/8=1) y seis medios átomos en el medio (1/2 x 6= 3).
Los átomos en la celda FCC contactan entre sí a lo largo de la diagonal de la cara del
cubo, de tal forma que la relación entre la longitud de la cara del cubo y el radio
atómico es:
Metales como el Aluminio, el Cobre, el Plomo, el Níquel y el Hierro a temperaturas
elevadas (912 a 1394°C) cristalizan según la estructura FCC.

27. Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo BCC
En esta celda unidad las esferas sólidas representan los centros donde los
átomos están localizados e indican sus posiciones relativas. En esta celda
unidad el átomo central esta rodeado de 8 vecinos más cercanos y se dice
que tiene por lo tanto un número de coordinación de 8. Cada una de estas
celdas unidad tiene el equivalente de 2 átomos por celda unidad. Un átomo
completo esta localizado en el centro de la celda unidad, y un octavo de
esfera esta localizado en cada vértice de la celda unidad, haciendo el
equivalente de otro átomo. De este modo, hay un total de 1 (en el centro) + 8
x 1/8 (en los vértices) = 2 átomos por celda unidad.

28. Estructura Cristalina Hexagonal Compacta HCP
Los metales no cristalizan en la estructura hexagonal sencilla porque el APF es
demasiado bajo. El APF es 0.74 ya que los átomos están empaquetados de un modo
lo más cercano posible. Cada átomo esta rodeado de otros 12 átomos y por tanto su
número de coordinación es 12.
La celda HCP posee 6 átomos, tres forman un triángulo en la capa intermedia, existen
6*1/6 secciones de átomos localizados en las capas de arriba y de abajo, haciendo un
equivalente a 2 átomos más, finalmente existen 2 mitades de átomo en el centro de
ambas capas superior e inferior, haciendo el equivalente de un átomo más.
La relación c/a de una estructura cristalina HCP ideal es de 1.633 que indica esferas
uniformes tan próximas como sea posible. Los metales Cinc, Cadmio poseen una
relación c/a más alta que la ideal, lo que indica que los átomos en estas estructuras
están ligeramente elongados a lo largo del eje c en la celda unidad HCP. Los metales
como el Titanio, Berilio, Magnesio Y Circonio entre otros tienen relaciones c/a menores
que la ideal.

29. 5.2.2 materiales metálicos:
aceros inox. Co-Cr, Ti, aleaciones
con memoria de forma Nb, Ta, etc.

30. 5.2.2. MATERIALES METALICOS
• Vitallium fue el primer
biomaterial metálico en 1920
• Esta aleación de cobalto
(65 % de Co, 30 % de Cr y
5 % de Mo),
• fue el punto de partida para una
serie de investigaciones
multidisciplinarias en el
desarrollo de nuevas
aplicaciones ortopédicas, como
clavos, tornillos y fijadores de
huesos fracturados,
• además de varios tipos de
implantes de reemplazo
articular, como cadera, rodilla,
hombro, codo, entre otras.

31. 5.2.2.1 Aceros inoxidables
• Los primeros aceros
inoxidables para
implantes utilizados
auteniticos fue en 1930,
tipo 18% Cr- 8% Ni.
• Posteriormente se paso
añadir 2% Molibdeno que
mejora la resistencia ala
corrosión en agua
salina.

32. Tipos de aceros inoxidables
martensiticos
Para la
fabricación de
material
quirúrgicos.
eso solo se utiliza
y recomienda en
implantes
temporales.
Auteniticos
tipo 316L
Se corroe a la
larga en el
interior del
cuerpo humano

33. 5.2.2.2 Aleaciones base Co-Cr
• Estas aleaciones se utiliza para odontología.
• Existen 3 tipos los mas usados son:
CoCrMo CoNiCrMo
la aleación colable y forjadas
Los 2 principales elementos Co y Cr
Forman una solución solida del 65% Co
Y 35% Cr. El Mo se añade para obtener
Un tamaño de grano mas fino.
Se acostumbra a moldear los implantes
en
Cera perdida.
Contiene 35% de Co como
De Ni. Posee una excelente
Resistencia a la corrosión
Bajo tención en agua de
Mar. Difícil trabajar en frio
En consecuencia se forja
En caliente.
Estas aleaciones
poseen un pobre
comportamiento a
fricción, tanto consigo
mismo como con
otros materiales.
tienen tanto mayor
ductilidad como
mayor resistencia a la
tracción, no estando
claro si existen
ventajas en cuanto al
comportamiento a
fatiga.

34. 5.2.2.3 Ti
 Otras aleaciones que han tomado gran importancia en
aplicaciones médicas para implantes quirúrgicos, son las
de base titanio, especialmente la aleación Ti6Al4V.
 la cual presenta ventajas superiores en peso,
propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión
con respecto a las aleaciones base cobalto y acero
inoxidable.

35. • Sin embargo, tiene una resistencia baja al desgaste, así
como un alto costo.
(En las prótesis de uniones entre huesos, el desgaste es muy importante, y resulta del
movimiento y recolocación de los materiales usados. )
Esta aleación ha sido modificada, intercambiando el Vanadio por el
Niobio, lo cual ha dejado una notable mejora en el índice de
biocompatibilidad.

37. 5.2.3. BIOMATERIALES CERAMICOS
• biomateriales cerámicos (los 70):
• Su ventaja es su baja reactividad química, por
lo tanto, su carácter inerte, que conlleva una
clara biocompatibilidad.

38. Materiales cerámicos:
• Además de tener un alto punto de fusión y una baja
conductividad térmica y eléctrica, los cerámicos se
consideran resistentes al
• desgaste.

39. Hay que tener presente que las
biocerámicas podrían ser los
biomateriales ideales, ya que poseen
una buena biocompatibilidad y ose
integración y, a su vez, son los
materiales más parecidos al
componente mineral del hueso

40. • Los implantes biocerámicos harán más
resistentes y duraderas las articulaciones
reemplazadas y evitarán en gran medida
la degradación presente en los implantes
actuales.

41. Los principales cerámicos
alúmina
zirconia
vidrios
bioactivos
hidroxyapatita

42. • La fragilidad de las biocerámicas restringió, en
gran medida, su campo de aplicación,
seleccionando sólo funciones que no
necesitaran elevadas prestaciones mecánicas,
a excepción de la alúmina y la zirconia, que se
emplearon y emplean en articulaciones de
cadera.

43. Aplicaciones
• Sus principales aplicaciones están en el sistema óseo
• con todo tipo de implantes y recubrimientos en prótesis
articulares;
• también se utilizan en aplicaciones dentales
en válvulas artificiales
• cirugía de la espina dorsal y reparaciones craneales.

44. 5.2.3.1. Alúmina
Debido a su capacidad de ser
pulidas con un alto acabado
superficial y su excelente
resistencia al desgaste.
la alúmina se utiliza a menudo
para las superficies de
desgaste de las prótesis de
sustitución conjunta.
Su elevada dureza combinada con propiedades de baja fricción
y bajo desgaste, hacen de éste, un material idóneo para
prótesis articulares, a pesar de su fragilidad y de las
dificultades de fabricación.

45. Aplicación
• Estas aplicaciones incluyen cabezas femorales para el
reemplazo de cadera y placas de desgaste en reemplazos de
rodilla.
• En sustitución de cadera, la cabeza femoral de alúmina
• se utiliza en conjunción con un vástago femoral metálico y
una copa acetabular hecho de ultra alto peso molecular de
polietileno para oponerse a la articulación de la superficie

46. 5.2.3.2. HIDROXIAPATITA
• El fosfato de calcio más utilizado en la fabricación
de implantes es la hidroxiapatita,
• por ser el compuesto más parecido al
componente mineral de los huesos, presenta
buenas propiedades como biomaterial, tales
como biocompatibilidad, bioactividad,
osteoconductividad y unión directa al hueso.
• hidroxiapatita (un mineral que, además de encontrarse
en la naturaleza, lo producimos en nuestro cuerpo a 37
°C)
POR EJEMPLO:
• Se ha demostrado su buena adhesión sobre el Ti asi
como a materiales vitroceramicos.

47. El componente principal del hueso natural es
la hidroxiapatita, material que puede
fabricarse artificialmente y ser procesado
en un sustituto poroso de hueso llamado
“Neo hueso”.
El cuerpo humano acepta fácilmente la
prótesis y con el tiempo se forma tejido
alrededor de ello.

48. 5.2.3.3. BIOVIDRIOS
• En 1971, Hench y col. descubrieron que ciertas
composiciones de vidrios se enlazaban al hueso.
• A dichos vidrios se les denominó vidrios bioactivos y han
sido objeto de numerosos estudios, con vistas a su
utilización clínica como implantes para la sustitución y
reparación de tejidos óseos.

49. • Ya que estimulan la formación del hueso y se
usan mucho para:
 injertos
elevación de cresta ósea o defectos más que
 para el recubrimiento de implantes ya que la
unión es débil entre los biovidrios y el metal u
otros sustratos cerámicos.
• son también muy frágiles, por lo que son
inapropiados para aguantar todas las tensiones .

50. 5.2.3.4 Zirconias
También es empleada como esfera articular en
reemplazos totales de cadera.
La ventaja potencial de la zirconia
en prótesis bajo carga es su bajo modulo
de elasticidad, su alta resistencia mecánica
y su buena tenacidad.

51. • Los pilares de zirconia siendo su color blanco
similar al de los dientes, otorgan beneficios
estéticos ante los de titanio cuyo color oscuro
(gris metálico) generalmente se transluce a
través de la encía y la corona.

53. • Dentro de la bioingeniería, la modificación química a nivel
superficial de los implantes (poliméricos, o de otro material)
ha cobrado gran importancia.
• Actualmente existen técnicas como la radiaciones ultravioleta
UV, plasma, “grafting” químico, etc. Con el fin de introducir
grupos funcionales que mejore o introduzcan el total
reconocimiento por parte de los tejidos de la superficie
soporte y que reduzca cualquier proceso de irritación,
inflamación, sensibilidad, toxicidad, mutagenicidad,
carcinogenicidad, irritación con la sangre y otras que induzcan
al rechazo del implante: es decir que incremente la
biocompatibilidad a nivel de la interfase biomaterial-tejido.

54. 5.3.1 IMPLANTACION IONICA

55. • Una de las razones por las que se utiliza
la implantación iónica es que puede
aplicarse sobre herramientas ya
acabadas, sin riesgos de deformaciones y
como último paso antes de su utilización
industrial.

56. Las características
particulares de la
implantación iónica
convierten este proceso
como el idóneo para
ciertas aplicaciones
médicas, sobre todo en
prótesis de cadera, rodilla,
etc..

57. Es un gas ionizado (parcial o totalmente) que
contiene casi la misma cantidad de iones y
electrones pero en el que pueden coexistir
atomos neutros, con una gran capacidad
de neutralizar carga introducida
extremamente, macroscopicamente se
considera un medio neutro y el efecto de
estas cargas externas solo se aprecia a
nivel microscopico.

59. • La técnica PVD implica la evaporación, por
algún medio físico, del material a recubrir en
atmosfera reducida inerte para depositar el
mismo material (ejemplo N2, O2) para
depositar un compuesto del material
evaporado (nitruro, oxido).

62. Método sol-gel
VENTAJAS INCONVENIENTES

64. • La liberación de productos de corrosión y de
iones metálicos producida por la corrosión
electroquímica, y en especial por la retirada
mecánica de la capa de paliación y la
corrosión galvánica, son causa de
preocupaciones en las aplicaciones de los
metales como biomateriales debido a sus
posibles efectos citoxicos.
Corrosión
electroquímica

65. La formación de pilas galvánicas por contacto
eléctrico de implantes dentales de titanio con
superestructuras de otro material, o efectos
producidos por los micro movimientos en
prótesis de cadera modulares de vástagos de
Ti6A14V con cabezas de CoCrMo, que
muestran evidencias de efectos citotóxicos por
parte de algunos iones metálicos.

66. 5.4 CARACTERIZACION
5.4 BIOCOMPATIBILIDAD
REQUERIMIENTOS PARA LOS
BIOMATERIALES

67. BIOCOMPATIBILIDAD
Podemos considerar la Biocompatibilidad
de un material como “el estado en el cual
un material se encuentra en íntimo
contacto con un organismo vivo,
ejerciendo su función, sin dañarlo y sin ser
dañado por él”.
Un ejemplo: el implante no debe alterar la
composición y las propiedades de los
componentes de la sangre (glóbulos rojos
y blancos, proteínas, lípidos) y tampoco
coagular la sangre, para evitar trombos

68. BIOCOMPATIBILIDAD
Para poder catalogar un material como
biocompatible:
Lo primero que tenemos que determinar es
que no sea tóxico, es decir que no haga daño.
En segundo lugar que sea capaz de cumplir la
función del tejido al que sustituye, es decir que
sirva para algo.
Por último, que resista funcional y
estructuralmente
Pero además, cualquier diseño debe
presentar buenas características
biofuncionales, pues debe ofrecer la
suficiente estabilidad e integridad para
mantener unas condiciones óptimas del
proceso curativo.

69. BIOCOMPATIBILIDAD EN IMPLANTES
Características de la superficie del implante:
Rugosidad
Grado de pulido
 Porosidad
Potencial eléctrico
Humectación
Comportamiento hidrofóbico o hidrófilo
Son factores decisivos que afectan la compatibilidad
determinarán la interacción del implante con las bacterias y su capacidad de colonizar
su superficie, puesto que éste es el primer contacto con el cuerpo humano que va a
determinar el proceso de asimilación o rechazo del implante, así como la velocidad del
proceso curativo y, finalmente, la falla o éxito de la implantación

70. 5.5 Biomateriales Suaves
Los Biomateriales suaves son sistemas formados por diversos
componentes que presentan propiedades fluidas. Estos materiales,
aparentemente distintos entre si, poseen propiedades estructurales y
dinamicas.
•Bioinertes.
•Biocompatibles.
•Bioactivos.

71. 5.5.1 Biomateriales Polimericos
Biomateriales
Polimeros
Metales Ceramicas
Implantes
Ortopedico
Implantes
Dentales
Implantes
Oculares
Transporte
de Drogas
Implantes
Oseos
Valvulas de
Corazon

72. Los Biomateriales Polimericos deben cumplir, como todo
biomaterial, dos restricciones principales: respuesta mecanica y propiedades
de superficie.
Mecanica: Adaptable mediante
eleccion del polimero y mediante
el diseño.
Propiedades de superficie:
Impuestas tambien por la
eleccion del polimero
modificables mediante distintos
tratamientos

73. 5.5.2 Biomateriales para
Transporte de Drogas.
Entre las aplicaciones temporales dentro del organismo de los
biomateriales hay que destacar también los sistemas de liberación de fármacos.
Los polímeros son esenciales para todos los nuevos sistemas de liberación
desarrollados.

74. Los hidrogeles son materiales con un
excelente potencial para esta aplicación puesto
que su grado de hidratación, porosidad, densidad
de entrecruzamiento y resistencia mecánica
pueden alterarse y controlarse fácilmente, con el
fin de modificar la velocidad de liberación de un
fármaco determinado.
Estos materiales han sido utilizados como
vehículos para inmovilizar, encapsular y liberar de
manera controlada un gran número de sustancias
con actividad fisiológica, tales como: antibióticos,
anticoagulantes, antineoplásicos, anticuerpos,
antagonistas de fármacos, anticonceptivos, etc.

75. 5.5.3 Caracterización de
biomateriales polimericos.
En el caso de los biomateriales poliméricos, se puede hacer una
clasificación según el tiempo que deben mantener su funcionalidad cuando se
aplican como implantes quirúrgicos.
En el primer grupo se incluyen todos aquellos implantes que deben
tener un carácter permanente, como son los sistemas o dispositivos utilizados
para sustituir parcial o totalmente a tejidos u órganos destruidos como
consecuencia de una enfermedad o trauma.

76. En el segundo grupo, se incluyen los biomateriales degradables de
aplicación temporal, es decir, aquellos que deben mantener una
funcionalidad adecuada durante un periodo de tiempo limitado, ya que el
organismo humano puede desarrollar mecanismos de curación y
regeneración tisular para reparar la zona o el tejido afectado.

77. Caracteristicas de los Biopolimeros:
Estabilidad a varias temperaturas.
Baja tension superficial.
Pureza y esterilidad total.
Buena capacidad dialectrica.
Hidrorepelencia.
Atoxicidad total.

78. 5.5.4 Biocompatibilidad de los
Biomateriales
Podemos considerar la Biocompatibilidad de un material como “el
estado en el cual un material se encuentra en íntimo contacto con un
organismo vivo, ejerciendo su función, sin dañarlo y sin ser dañado por él”.

79. 5.6 Interacción Con Proteínas Y
Células.

80. Los tejidos blandos son:
Músculos Piel
Órganos
Corazón.
Hígado.
Páncreas.
Pulmones.
Mucosas
5.6 Interacción Con Proteínas Y Células.

81. Saliva
Sangre
Orina
En Su Interior Se Encuentran Fluidos
Corporales
Jugos
Gástricos
5.6 Interacción Con Proteínas Y Células.

82. • Las Interacciones Entre El Implante Y El Cuerpo Extraño.
• “Determinan El Periodo De Tiempo Necesario” Para Su:
1. Reconocimiento
2. Intensidad De La Reacción Del Organismo Para Rechazar o
Aceptar.
• Hasta Restablecer El Equilibrio Interno.
• Se debe garantizar un total reconocimiento por parte del
sistema fisiológico
5.6 Interacción Con Proteínas Y Células.

83. 5.6 Interacción Con Proteínas Y Células.
Las superficies de los
biomateriales pueden
ser:
1. Grupos de moléculas
que carecen de
afinidad con el agua y
que al encontrarse en
su seno, tienden a ser
rechazadas por sus
moléculas.
1. Se dice de la
materia que puede
absorber mucha
agua
Propiedades
condicionadas a
que las proteínas
sean absorbidas
por la superficie del
material.

84. 5.6.1 Respuesta Inmunológica

85. • La característica primordial de un biomaterial:
1. Es que sea biológicamente inerte
2. Que no presente daño celular donde se aplique
3. No ser tóxico
4. No carcinógeno
5. Ser químicamente estable
6. No presentar degradación en el tiempo
5.6.1 Respuesta Inmunológica

86. • Existen factores que
deciden si un material será
aceptada por el sistema
inmunológico.
• Entre ellos esta:
• La forma
• El tamaño
• La rugosidad superficial
• La localización
• La fijación de la prótesis
• La función que desempeña
5.6.1 Respuesta Inmunológica

87. 5.6.2 Estudios In-Vivo e In-Vitro

88. 5.6.2 Estudio “In-Vitro”
• Es Cualquier Manipulación que se hace con células o
sistemas aislados de células.
• Se hacen en los laboratorios en donde se trata de
simular las condiciones que tendrían en los
organismos de los que fueron aislados.

89. 5.6.2 Estudio “In-Vitro”
• Se realizan en un tubo de ensayo.
• En bandeja de cultivo celular
• En otro recipiente pero siempre fuera del organismo.
• Se realizan colocando el material en contacto directo
con poblaciones celulares o bacteriales.

90. 5.6.2 Estudio “In-Vitro”
• Se debe medir:
1. El grado de citotoxidad o crecimiento celular
2. Funciones metabólicas de las células.
3. El efecto del material sobre el material
genético de la célula.

91. El Brécol hace que las células cancerigenas se
suiciden.
• Células precancerosas se autodestruyen.
• Proceso de suicidio que se conoce como apoptosis:
1. El cual es una forma de muerte celular, que está
regulada genéticamente.
• En las pruebas de laboratorio realizadas, con
cultivos de células se ha demostrado que el brécol
triturado añadido a las células cancerosas puede
provocar apoptosis.
5.6.2 Estudio “In-Vitro”

93. Se pueden clasificar segun:
El tiempo de permanencia
Material de osteosíntesis: tornillo, clavo, roscados, clavos intra medulares,
placas, clavos-placas, etc. La función de estos implantes es el sostén o
soporte interno, intra medular, transóseo, adosado o fijado al hueso.
En general pueden ser extraídos cuando el proceso biológico reparativo
ha terminado, puesto que el hueso es capaz de soportar las exigencias
habituales sin su auxilio.

94. Prótesis
Se las emplea para reemplazar total o parcialmente un hueso o una
articulación irreparablemente dañados en su morfología, estructura o
función. Los materiales utilizados en las prótesis totales están diseñados
para permitir una movilidad similar a la de la articulación normal.
Los componentes artificiales suelen estar compuestos por un elemento
metálico que encaja exactamente en un elemento de plástico.

95. Sus principales caracteristicas:
• Acero inoxidable, aleaciones de cobalto, cromo, ceramicas, materiales
compuestos y titanio.
• El plastico es polietileno, extremadamente duradero y resistente al
desgaste.
• Se utiliza cemento para fijar el componente artificial al hueso.
• Tambien existen protesis no cementadas, que son directamente
encajadas al hueso

97. La prótesis consta de 3 partes fundamentales,
llamadas corona, perno o muñón que soportara
a la corona y el implante propiamente dicho que
reemplazara la raíz del diente.

98. En la actualidad, existe una gran variedad de
materiales que pueden utilizarse para la
fabricación de implantes siendo la mayoría de
Titanio o unas de sus aleaciones Ti6AI4V

99. 5.7.3 Aplicaciones
cardiovasculares.

100. Angioplastia y colocación de stent.
• Se utiliza el stent para mantener abierta la arteria
carotica y mejora el flujo de sangre al musculo
cardiaco y reduce el dolor de angina de pecho.
Video

101. Desfibrilador.
• Se utiliza para aquellas personas que han
tenido una frecuencia cardiaca alta anormal,
que les produjo un desmayo y afecto la
capacidad de bombeo del corazón.

102. Marcapasos.
• Se utilizan para ayudar al corazón a latir con un ritmo
constante, y además monitorean la actividad eléctrica cardiaca
espontanea y según su programación desencadenan impulsos
eléctricos o no.

103. Válvulas cardiacas.
• Debido a que el corazón bombea la sangre en
una sola dirección. Las válvulas cardiacas
desempeñan un papel clave en este flujo al
abrirse y cerrarse con cada latido.

104. Injertos vasculares.
• Se utilizan para el tratamiento de aneurisma
de aorta abdominal.
• Están constituidos por 50% de polímeros
sintéticos y el otro 50% de proteínas.

105. Filtros venales.
• Estos filtros se introducen en la vena cava
inferior de los pacientes que han tenido o
están en riesgo de sufrir una embolia
pulmonar.
• Bajo anestesia local a través del cuello. (la
yugular) con ayuda de un catéter.

106. Anillo de anulo plastia.
• Se utiliza para mantener el diámetro de la
abertura de la válvula del corazón. Esto debido
a que si el diámetro es mayor las válvulas se
pueden cerrar y entonces hay riesgo de flujo
de retorno de la sangre.

107. Aparato de asistencia ventricular.
• Se utiliza para ayudar a bombear sangre desde
el ventrículo izquierdo a la aorta.
• El procedimiento se aplica para pacientes con
debilidad en los músculos cardiacos que no
pueden bombear la sangre hacia la aorta.

108. Catéteres.
• Son los primeros dispositivos que hacen
contacto con el tejido al interior del cuerpo. La
función es ofrecer un pasaje ininterrumpido
para los cirujanos hacia las profundidades del
cuerpo.

109. Soporte cardiaco.
• Se utilizan para proporcionar presión positiva
desde el exterior. Esto para mantener su
forma normal.
• También se utilizan para corregir las
condiciones como un agujero en el corazón.

110. Suturas.
• Se utilizan para la reparación del tejido con un
dispositivo implantable.
• Están disponibles en varios tamaños de
diámetros, absorbibles y no absorbibles.

111. Corazón artificial.
• Este es el numero uno en la actualidad, para
pacientes con insuficiencia cardiaca
intratable.
• La supervivencia es de cinco años, con un 70%
o 80% de éxito.

113. La primera incluye deformaciones permanentes,
fracturas por sobrecarga, fracturas por fatiga,
corrosión, desgaste, etc.

114. Crecimiento óseo acelerado
mediante bioingeniería
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han
descubierto una manera de ayudar a acelerar el crecimiento
del hueso mediante el uso de nanotubos y células madre.
Células madre mesenquimales en la parte
superior de unos muy delgados nanotubos de
óxido de titanio, controlaran la conversión de
caminos, en osteoblastos o hueso en construcción
de celdas
Los nanotubos con un diámetro mayor causa células que
crecen a lo largo de su superficie, mucho más que aquellos
con un diámetro más pequeño. El diámetro más grande,
más rápido y más fuerte de nanotubos promueve el
crecimiento óseo.