Your SlideShare is downloading. ×
0
UNIDAD 5<br />BIOMATERIALES<br />
Integrantes<br /><ul><li>Escalona Claudia
Huizar Alan
Montes Crys
Ochoa Violeta
Reyes Andrea
Valdez Herolinda
Villar Paloma</li></li></ul><li>5.1Introduccion a los biomateriales<br />
¿Se está hablando de ciencia-ficción?<br />¿Dónde termina la ciencia-ficción y empieza el hecho científico?<br />¿Hasta dó...
Más de cincuenta millones de personas en todo el mundo tienen implantado algún tipo de prótesis y es un hecho bien conocid...
Una motivación importante para ello ha sido el hecho de que la esperanza de vida aumente de forma considerable.<br />
Los biomateriales deben cumplir con las condiciones de partida de ser biocompatibles y asegurar una determinada vida media...
En la actualidad, el mundo de los biomateriales se formula tres importantes cuestiones:<br />¿Qué calidad de vida proporci...
A los biomateriales, materiales implantables intra-corporalmente, se les exige que lleven a cabo una función adecuada, y n...
5.1.1Importancia de los biomateriales<br />
Los dispositivos construidos con biomateriales están cobrando creciente importancia y su número aumenta continuamente. <br />
La prevención, el diagnóstico y el tratamiento de muchos trastornos de la salud se han hecho posibles a la existencia de n...
En la actualidad, en muchos casos, los biomateriales se han convertido en los factores determinantes de la factibilidad y ...
5.1.2 Estado del arte <br />
El estado del arte incluyen los avances tecnológicos que se están llevando a cabo en los últimos años para mejorar la apar...
Los experimentos en animales<br />Cangrejo herradura – Endotoxinas<br />Puerco – implantes<br />Bacterias - genotoxicidad<...
Conejos – Oídos, piel, pirógenos<br />Ratones de guinea– piel, <br />ratones – genotoxicidad<br />
Personas – largo tiempo<br />
Muhammad Wasim Akhtar<br />
Manufacturing Of Biomaterials<br />Roots of manufacturing of materials<br /><ul><li>Fundido
Forjado
Metalurgia de polvos</li></li></ul><li>Propiedades mecanicas<br /><ul><li>Ductibilidad
Elasticidad
Dureza
Resistencia a la traccion</li></ul>             ELASTICITY <br />DUCTILITY<br />           HARDNESS<br />TENSILE STRENGTH<...
Ultimos avances tecnologicos y esteticos en:<br />
Las articulaciones artificiales de caderaAluminaTi 6Al4V, Co-Cr, 316L acero inoxidable<br />
Biomateriales para implantes<br />
Lentes intraoculares<br />3 materiales basicos: - PMMA, acrylico, silicon <br />
Injertos vasculares y protesis<br />
Protesis sensibles<br />
Los andamios de polímeros sintéticos<br />En la forma de la nariz (a la izquierda) es &quot;sembrado&quot; con las células...
Soportes para la ingenieria de tejidos<br />
Diseño Asistido por Computadora de la vasculatura<br />Necesitamos una estructura que se ahorra espacio, es fuerte pero po...
3-D<br />
Porque el colageno?<br />Es el material ideal :<br />ECM es una molécula importante y es el componente estructural importa...
Valvulas del corazon<br />Celdas de la valvula<br />Matriz de colágeno de la válvula del corazón<br />Valvula despues de l...
Ortopedia y Odontologia<br />
Piel artificial<br />
5.1.3 Tipos de Biomateriales<br />
En función de la respuesta del organismo<br />Inertes<br />Sin respuesta<br />Respuesta especifica “prediseñada”<br />Inte...
En función de su estructura<br />En esta categoría las aleaciones<br />más importantes son las de: Acero inoxidable, Cobal...
Polímeros<br />Pueden ser tanto naturales como sintéticos<br />Biodegradable, es aquel, que se descompone después de un ci...
Cerámicos<br />Los cerámicos que se utilizan en la elaboración de biomateriales, normalmente reciben el nombre de biocerám...
biocerámico-con superficie de reacción, es aquel, que el organismo utiliza sólo por un período de tiempo, esto debido a su...
Compuestos<br />Un biomaterial es un compuesto sólido que contiene dos o más componentes unidos para formar una estructura...
Material Biológico<br />Este grupo esta formado por piel natural, arterias, venas y otros componentes que<br />son utiliza...
5.2 Biomateriales Duros<br />
Definición:<br />	Sustancias naturales o sintéticas que se pueden poner en contacto con los tejidos vivos sin provocar dañ...
En función de su estructura:<br />Metales<br />	Átomos unidos por enlaces metálicos<br />Cerámicos<br />	Compuestos inorgá...
Polímeros<br />Metales<br />Cerámicas<br />Skin/cartilage<br />DrugDeliveryDevices<br />Implantes Oculares<br />Reemplazo ...
5.2.1 Estructura y Propiedades de los materiales <br />
Propiedades de los materiales<br />Dureza<br />Tenacidad<br />Fragilidad<br />Elasticidad<br />Plasticidad<br />Maleabilid...
El empleo de un determinado biomaterial en el diseño de un dispositivo biomédico obliga a evaluar su capacidad de soportar...
 fuerza de corte
 momento de flexión
 momento de torsión.</li></li></ul><li>     Existen otros fenómenos que se manifiestan a más largo plazo y pueden llevar a...
Estrucutura<br />Solido cristalino<br />Solido amorfo<br />Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo BCC<br />Est...
5.2.2 Materiales metalicos<br />
Acero inoxidable, Cobalto-Cromo, Titanio, aleaciones con memoria de forma Niobio, Tantalio<br />
En la década de 1920, ReinerErdle y<br />Charles Orange, quienes unieron sus<br />conocimientos de médico dentista y metal...
Esta aleación de cobalto (65 por ciento de<br />Co, 30 por ciento de Cr y 5 por ciento de Mo), fue el punto de partida par...
Posteriormente, en la década de 1930 se desarrolla el acero inoxidable grado<br />quirúrgico 316LQ, que es un acero con ba...
Otras aleaciones que han tomado gran importancia en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, así como en aplicaciones m...
Sin embargo, tiene una resistencia baja al<br />desgaste, así como un alto costo. Esta<br />aleación ha sido modificada, i...
Por otra parte, con el objeto de incrementar<br />la resistencia al desgaste, se ha<br />implementado el uso de recubrimie...
Se buscan nuevas técnicas de procesamiento para<br />maximizar las propiedades mecánicas de las aleaciones actuales y logr...
También se está prestando atención a las propiedades superelásticas de aleaciones de níquel y titanio, y al fenómeno de me...
El término superelásticos describe la capacidad<br />de algunas aleaciones metálicas de sufrir<br />grandes deformaciones ...
5.2.3 Materiales Cerámicos<br />
Aunque las cerámicas y los vidrios no sufren corrosión, presentan alguna forma de degradación cuando son expuestas al medi...
Alumina<br />Es la cerámica bioinerte mas frecuentemente utilizada. <br />El uso de la alúmina como biomaterial esta motiv...
Debido a su capacidad de ser pulidas con un alto acabado superficial y su excelente resistencia al desgaste, la alúmina se...
Poroso de alúmina también pueden utilizarse para sustituir a una gran parte de los huesos que se han eliminado por razones...
Hidroxiapatita<br />El mineral hidroxiapatita, también llamado hidroxiapatito, está formado por fosfato de calcio cristali...
El Instituto de Investigaciones en Materiales ha desarrollado compuestos terapéuticos a partir de dos minerales (hidroxiap...
&quot;El hueso es un tejido conjuntivo duro; su parte orgánica está constituida por colágena, nervios, grasa y vasos sangu...
Obtención <br />de la <br />Hidroxiapatita<br />&quot;La hidroxiapatita de las minas no sirve para elaborar implantes óseo...
Tipos de Hidroxiapatita<br />Fosfato de Calcio Hidratado Ca10[PO4]6[OH]2<br />
La hidroxiapatita también permite elaborar prótesis oculares (han sido probadas en el Centro Médico Nacional y el Hospital...
Cuando el paciente es diabetico, la piel corre el riesgo de sufrir diferentes tipos de heridas o alteraciones como quemadu...
Biovidrios<br />El vidrio bioactivo es considerado actualmente como el material más biocompatible en el área de regeneraci...
Biovidrios basados en sílice constituyen la parte esencial de esos materiales bioactivos, ya han sido usados en diversas a...
Zirconias<br />También es empleada como esfera articular en reemplazos totales de cadera. Es fundamentalmente ZrO2 con el ...
5.3Modificacion superficial de implantes<br />
Concepto<br />La implantación iónica es una técnica de modificación superficial que consiste en la introducción de átomos ...
Con el tiempo, se han descubierto un buen número de procesos de implantación iónica capaces de aumentar:<br />   De difere...
Ventajas de la implantación iónica<br />
Implantación iónica en el sector mecánico<br />Una de las razones por las que se utiliza la implantación iónica es que pue...
Ejemplos de herramientas tratadas<br />
Aplicaciones en la medicina<br />Las características particulares de la implantación iónica convierten este proceso como e...
Aplicación de PLASMA<br />Plasma: es un gas ionizado (parcial o totalmente).<br />
   Se comprobó que por esta técnica había una elevación sustancial de la dureza superficial de la resistencia al desgaste ...
Aplicación de PVD<br />Conocido como: Deposición en fase de vapor <br />Objetivo<br />Depositar capas de elevada dureza qu...
   Su color dorado abrió grandes expectativas en cuanto a su uso en aplicaciones decorativas: al atractivo del color se su...
    Posteriormente se realizaron recubrimientos tribológicos, que son los que buscan no sólo mejorar la dureza de los mate...
  Técnicas de deposición química en fase de vapor.<br />    La técnica de CVD consiste en la reacción de una mezcla de gas...
    Los subproductos de la reacción son evacuados hacia el exterior mediante un sistema de alta velocidad de bombeo (bomba...
Plasma.
Fotones</li></ul>Subproductos<br />(Sistema de vacio)<br />Gases<br />Deposición química en fase de vapor<br />Substrato<b...
La gran gama de posibilidades de aplicación, especialmente en las herramientas de conformación sometidas a grandes esfuerz...
   El método Sol-Gel es un método donde uno o varios elementos son usados en la forma de sol y/o gel con el fin de obtener...
Es una reacción química, donde un liquido se va condensando hasta formar un sólido.<br />
sol<br />gel<br />Sistema condensado<br />Sol- Gel<br />La química del proceso sol-gel esta basado en la hidrólisis y cond...
<ul><li>Materiales compuestos
Recubrimientos
Cerámica
Vidrios
Fibras</li></ul>Donde los podemos utilizar<br />
   Técnica electroquímica se ha usado para el  control o  el estudio de procesos donde tiene lugar una reacción de transfe...
   En la corrosión de los metales, cuyo desarrollo se produce a través de un proceso electro-químico, y también en la corr...
Estos procesos electro-químicos han      sido empleados en el campo de la energía, con el diseño y fabricación de las pila...
La electroquímica se viene aplicando en la protección ambiental, con métodos electroquímicos de recuperación de metales.<b...
5.4Biocompatibilidad<br />
Biocompatibilidad<br />La biocompatibilidad se define como la capacidad de un material de generar una respuesta biológica ...
Imagen 1. ilustra como el color del objeto percibido cambia según la posición del observador y la fuente de luz.<br />
Por ejemplo, existen muchos materiales utilizados para obturar cavidades retrógradas en una apexificación, como son el MTA...
La amalgama es un material que ha mostrado buenos resultados clínicos aunque se ha demostrado que es corrosivo, tóxico y q...
La bicompatibilidad es un proceso dinámico continuo ya que la respuesta del cuerpo a los materiales sufre cambios con el p...
Pruebas de biocompatibilidad<br />
Pruebas In vitro<br />Se llevan acabo en un tubo de ensayo o en una placa de cultivo, fuera de un organismo vivo.<br />Den...
Pruebas de citotoxicidad<br />Estos ensayos evalúan el efecto de los materiales sobre diferentes poblaciones celulares mid...
Pruebas indirectas (uso de barreras)<br />Un ejemplo de ensayos indirectos es Método de cubierta de Agar. El Agar forma un...
Pruebas de Mutagénesis y carcinogénesis<br />Estas pruebas estudian el efecto de los materiales sobre el material genético...
Pruebas In vivo (en animales)<br />Se realizan directamente sobre mamíferos como  ratones, ratas, hamseters y conejillos d...
Prueba de Irritación de mucosas<br />Determina si un material puede generar inflamación a nivel de mucosas o piel erosiona...
Prueba de Implantación<br />Estos ensayos sirven para evaluar los materiales que entrarán en contacto con tejidos subcután...
La toxicidad de un material es la capacidad, real o potencial, que tiene dicho material de actuar como estímulo nocivo en ...
Reacción Local<br />   Es la que se produce en la zona de contacto entre el material y los tejidos donde está colocado. La...
Reacción Sistémica<br />	Es la que se produce de forma generalizada en todo el organismo o bien localizada en tejidos conc...
    En función de esto podemos hablar de toxicidad a: <br />corto, <br />medio y <br />largo plazo.<br />
Corto plazo. Es la que suele aparecer en la reacción inflamatoria local. La sintomatología desaparece en cuanto  se elimin...
Uno de los primeros en proponer una forma estructurada para el estudio de la biocompatibilidad fue Autian, y lo esquematiz...
Langeland propuso otro esquema, el cual fue adoptado como Reporte técnico 7405 en 1984, que consistía de tres etapas (13):...
5.5 Biomateriales Suaves<br />
Biomateriales Suaves<br />Sustancias pueden poner en contacto con los tejidos vivos sin provocar daños o alteraciones mien...
Los materiales blandos, algunas veces conocidos como fluidos complejos, incluyen a los polímeros.<br />Bioinertes: ausenci...
5.5.1 Biomateriales Poliméricos<br />
Metales<br />Ceramicas<br />Polimeros<br />Biomateriales Poliméricos<br />Skin/cartilage<br />Drug Delivery Devices<br />O...
		El biopolímero es básicamente un implante mecánico con función exclusivamente de relleno permanente. Por lo cual se requ...
		Los biopolímeros son implantes que han revolucionado la medicina estética, cuya génesis es el silicio y que guardan anal...
Los biopolímeros tienen las siguientes características: <br />		*Ni antigenicidad ni Bio-degradación	*Atoxicidad total	*Ba...
	La gran variedad de fórmulas y la versatilidad de diseño de estos materiales los han convertido en los componentes más fr...
	Los homopolímeros están compuestos por la repetición de un solo tipo de monómero y en la siguiente figura se muestran las...
Homopolímeros<br />POLIETILENO<br />	En su forma de altadensidadesempleado en tubosparadrenajes y cateteres, hilos de sutu...
CLORURO DE POLIVINILO (PVC)<br />	Es usadoprincipalmente en mangueras y bolsasparatransfusiones de sangre , alimentación y...
Copolímeros<br />Son otra clase importante de materiales biomédicos.<br />En la siguiente figura se muestran dos de los co...
POLIGLICOLILACTIDA (PGL)<br />Es un copolímeroempleadoparasuturasquirúrgicasreabsorbibles (el organismo se encarga de diso...
5.5.2 Biomateriales para transporte de drogas<br />
Introduccion<br /> las aplicaciones medicas y farmaceuticas de los biopolimeros constituyen actualmente uno de los campos ...
Los polimerostambien son materialesidealespara el transporte y liberacion de drogas (farmacos) porque son capaces de incor...
Un “polímero transportador” debe exhibir ciertas propiedades como:<br />Ser soluble, facil de sintetizar y con unamasa mol...
Debe ser reconocido o dirigirse a un tipo predeterminado de células.
Debe ser biodegradable o poder ser eliminado por el organismo después de realizada su función.</li></li></ul><li>Liberacio...
Langer y su equipo ya han realizado con éxito tratamientos contra tumores de cerebro, próstata y ovarios. Los resultados m...
Las investigaciones de Langer sobre polímeros no se detienen en la llamada medicación inteligente, sino que han conducido ...
5.5.4 Biocompatibilidad en Biopolimeros<br />
¿Mi cuerpo lo va a aceptar?<br />¿Hacen algún daño?<br />¿Me dañara otros organos?<br />¿y si el cuerpo lo rechaza?.<br />...
   La biocompatibilidad de un material implantado o un dispositivo prostético es un proceso dinámico con dos vertientes:<b...
Características de un material Biocompatible<br />No toxico.<br />Resistencia mecánica.<br />No termoconductor (que no con...
Factores que influyen en la compatibilidad de implantes:<br />Tamaño del implante, Forma, Composición del material, y La h...
5.6 Interacción con proteínas y células<br />
 El cuerpo humano está constituido por una estructura ósea rígida el esqueleto, siendo éste el soporte mecánico de los tej...
En el interior de los anteriores elementos se encuentran o circulan numerosos fluidos corporales como sangre, plasma, jugo...
El cuerpo y sus tejidos<br />
Fluido extracelular<br /> El fluido extracelular, localizado entre los diferentes tejidos, se mantiene a una temperatura d...
     La saliva producida por diversas glándulas bucales es una solución acuosa compuesta por varias sales orgánicas e inor...
 El compuesto más común dentro del cuerpo humano es el colágeno, y otras proteínas  que incluyen elastina, queratina, reti...
Gracias a la compleja organización el organismo humano tiene capacidad para identificar, rechazar o admitir cualquier cuer...
Las interacciones entre el implante o cuerpo extraño y el medio fisiológico determinan el período de tiempo necesario para...
En este sentido ha de considerarse que al introducir un implante en el seno de un tejido, se produce la separación física ...
 La implantación de un dispositivo en  el  organismo humano, requiere  que se garantice su total reconocimiento por parte ...
Las  superficies de los biomateriales pueden ser: <br />
Esquema<br />Superficie cubierta por una matriz extracelular<br />Superficie hidrófoba<br />Superficie  modificada<br />
    Los materiales dentales ubicados en la cavidad oral, en contacto con la saliva que contiene sales, por ejemplo los sul...
5.6.1 Respuesta inmunológica<br />
   La capacidad del cuerpo humano para reconocer objetos físicos o sustancias químicas que le son ajenas, es el principal ...
Los  biomateriales  ideales  no  existen.   Es  verdad  que  hay materiales  que  se  adaptan mejor al sistema  inmunológi...
La característica primordial de un biomaterial es que sea biológicamente inerte, es decir que no presenten respuesta inmun...
5.6.2 Estudios in-vitro e in- vivo<br />
Estudios in-vitro<br />Estudio in vitro: es cualquier manipulación que se hace con células o sistemas aislados de células,...
Las pruebas in- Vitro se realizan fuera del organismo , históricamente, estas pruebas han sido utilizadas como las primera...
Pruebas de citotoxicidad<br />Estos ensayos evalúan el efecto de los materiales sobre diferentes poblaciones celulares mid...
Número y crecimiento celular<br />Cuando se evalúa el crecimiento o número celular, el material es colocado directamente e...
Pruebas de Mutagénesis y carcinogénesis<br />Estas pruebas estudian el efecto de los materiales sobre el material genético...
Pruebas in vivo<br />Las pruebas in- vivo ponen en contacto un material con un organismo intacto de algún tipo. En esta se...
Prueba de Sensibilización cutánea<br />Estos ensayos evalúan si un material genera una respuesta inflamatoria<br />Prueba ...
5.7 Aplicaciones Biomateriales<br />
La razón  principal del empleo de biomateriales se encuentra en reemplazar físicamente  a un tejidoblando  o duro, que  ha...
Evolución de los Biomateriales<br />Estructural<br />Reemplazo de Tejidos<br />Functional Tissue Engineering Constructs<br />
Primera Generación de Implantes: <br /><ul><li>Implantes “ad hoc”
Ad hoc= son hechos con un solo fin
Especificadosporfísicosusandomaterialescomunes o de ingeniería
La mayoria de los exitosfueronaccidentalesmásqueplanificados
Rellenos de oro, dientesbasados en madera, </li></ul>piezasdentales de PMMA, acero, oro, marfil, etc<br />
Segunda Generación de Implantes: <br />Implantesdesde la ingenieríausandomaterialescomunes de ingeniería.<br />Desarrollo ...
Tercera Generación de Implantes: <br /><ul><li>Implantesdesde la bioingenieríausandomaterialesdiseñadosparaeste fin.
Algunosyadisponibles en el mercado
Instrumentosmodificados y basados en polímeros
Todavíasigue en desarrollo</li></ul>Sustituciones para válvulas del corazón<br />
5.7.1 Implantes Ortopédicos<br />
Introduccion<br />La finalidad de estetemaes la exposision y analisis de los metales en implantesortopedicos, teniendo un ...
Clasificacion<br />Se puedenclasificarsegun:<br />El tiempo de permanencia<br />    Material de osteosíntesis: tornillo, c...
Prótesis<br />    Se las emplea para reemplazar total o parcialmente un hueso o una articulación irreparablemente dañados ...
Colocacion de unaprotesis<br />     Los materiales utilizados en las prótesis totales están diseñados para permitir una mo...
Susprincipalescaracteristicas:<br />Aceroinoxidable, aleaciones de cobalto, cromo, ceramicas, materialescompuestos y titan...
Medios en los que se encuentran los implantes<br />MedioBioquimico: Las condiciones en lasquetienenqueactuar los implantes...
MedioDinámico:<br />     La perfecta reducción del huesopermitequetodo el implante sea soportadoporél, restituyendo de nue...
Ceramicas en aplicacionesbiomedicas<br />     Las ceramicastambientienenusoextensivo en el campo biomedico, como en implan...
Alumina en implantesortopedicos<br />     La alumina de altapurezatieneresistecia a la corrosion, al desgaste, altasolidez...
Requisitospara los implantes<br />Biocompatibilidad.<br />Resistencia a la corrosión en el mediobiológico.<br />Propiedade...
Tipos de metales utilizados<br />     Los metales puros no tienenlasresistencias, elasticidad, ductilidad y purezasquerequ...
5.7.2 Aplicaciones dentales<br />
Dentro de la boca, tanto los dientes como los<br />tejidos que los sostienen pueden deteriorarse a<br />causa de:<br /><ul...
Por el paso de tiempo</li></li></ul><li>Causas de la perdida parcial o total de la dentadura<br />Caries dentales<br />La ...
Mediante técnicas quirúrgicas especificas es<br />posible reemplazar pieza dentales perdidas por<br />otras sintéticas, co...
La prótesis consta de 3 partes fundamentales,<br />llamadas corona, perno o muñón que soportara<br />a la corona y el impl...
En la actualidad, existe una gran variedad de<br />materiales que pueden utilizarse para la<br />fabricación de implantes ...
Asegurarse de que el medio biológico responda<br />correctamente a los estímulos y disturbios<br />bioquímicos producidos ...
5.7.3 Aplicacionescardiovasculares.<br />
Sistema Cardiovascular<br />
Elementos<br />Corazon<br />Venas<br />Arterias<br />Valvulas<br />Vasossanguineos<br />Sistemalinfatico<br />http://www.a...
Aplicaciones de biomateriales<br />Biomateriales cardiovasculares pueden dividirse básicamente en tres catogories amplio: ...
Los polímeros absorbibles se utilizan generalmente en situaciones donde la parte polimérica del dispositivo ya no es neces...
La mayoría de los dispositivos cardiovasculares utilizar estos tipos de polímeros. <br />En el injerto de stentendovascula...
El metal más utilizado es &apos;NickelTitanium &quot;, que se denomina como&apos; Nitino<br />Esta es la aleación de memor...
Caracteristicasrequeridas<br />Interaccion de la sangre con Material<br />En el caso de aparatos cardiovasculares, se debe...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Biomateriales

40,180

Published on

Published in: Business
0 Comments
9 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
40,180
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
6
Actions
Shares
0
Downloads
1,001
Comments
0
Likes
9
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Biomateriales"

  1. 1. UNIDAD 5<br />BIOMATERIALES<br />
  2. 2. Integrantes<br /><ul><li>Escalona Claudia
  3. 3. Huizar Alan
  4. 4. Montes Crys
  5. 5. Ochoa Violeta
  6. 6. Reyes Andrea
  7. 7. Valdez Herolinda
  8. 8. Villar Paloma</li></li></ul><li>5.1Introduccion a los biomateriales<br />
  9. 9. ¿Se está hablando de ciencia-ficción?<br />¿Dónde termina la ciencia-ficción y empieza el hecho científico?<br />¿Hasta dónde puede llegar la ciencia en la elaboración de prótesis, dispositivos y cementos óseos?.<br />¿Qué son los Biomateriales?<br />¿Seremos Robots?<br />¿Sirven, Funcionan?<br />
  10. 10.
  11. 11. Más de cincuenta millones de personas en todo el mundo tienen implantado algún tipo de prótesis y es un hecho bien conocido en nuestra sociedad la utilidad y necesidad de todo tipo de implantes, siendo raro que en nuestro entorno próximo no conozcamos algún caso de familiar o amigo que los necesite.<br />
  12. 12. Una motivación importante para ello ha sido el hecho de que la esperanza de vida aumente de forma considerable.<br />
  13. 13. Los biomateriales deben cumplir con las condiciones de partida de ser biocompatibles y asegurar una determinada vida media. A su vez, tienen que aportar las prestaciones específicas que requiera la aplicación a que vayan destinados.<br />
  14. 14. En la actualidad, el mundo de los biomateriales se formula tres importantes cuestiones:<br />¿Qué calidad de vida proporcionarán?<br />¿Cuánto durarán?<br />¿Cuál es su precio?<br />
  15. 15. A los biomateriales, materiales implantables intra-corporalmente, se les exige que lleven a cabo una función adecuada, y no ocasionen ningún daño al organismo. <br />Entre sus características no puede faltar la de ser biocompatibles, esto es, biológicamente aceptables. Factores decisivos a la hora de evaluar los biomateriales son su biocompatibilidad y su duración.<br />
  16. 16. 5.1.1Importancia de los biomateriales<br />
  17. 17. Los dispositivos construidos con biomateriales están cobrando creciente importancia y su número aumenta continuamente. <br />
  18. 18. La prevención, el diagnóstico y el tratamiento de muchos trastornos de la salud se han hecho posibles a la existencia de nuevos materiales y de formulaciones, y dispositivos que participan en ellos.<br />
  19. 19. En la actualidad, en muchos casos, los biomateriales se han convertido en los factores determinantes de la factibilidad y del éxito de una determinada práctica médica.<br />
  20. 20. 5.1.2 Estado del arte <br />
  21. 21. El estado del arte incluyen los avances tecnológicos que se están llevando a cabo en los últimos años para mejorar la apariencia estética de los biomateriales y poder utilizarlos en diversos ámbitos industriales y médicos, las mejoras en respuesta al organismo y adaptabilidad con el mismo, el estudio de sus propiedades y aplicaciones.<br />
  22. 22. Los experimentos en animales<br />Cangrejo herradura – Endotoxinas<br />Puerco – implantes<br />Bacterias - genotoxicidad<br />
  23. 23. Conejos – Oídos, piel, pirógenos<br />Ratones de guinea– piel, <br />ratones – genotoxicidad<br />
  24. 24. Personas – largo tiempo<br />
  25. 25. Muhammad Wasim Akhtar<br />
  26. 26. Manufacturing Of Biomaterials<br />Roots of manufacturing of materials<br /><ul><li>Fundido
  27. 27. Forjado
  28. 28. Metalurgia de polvos</li></li></ul><li>Propiedades mecanicas<br /><ul><li>Ductibilidad
  29. 29. Elasticidad
  30. 30. Dureza
  31. 31. Resistencia a la traccion</li></ul> ELASTICITY <br />DUCTILITY<br /> HARDNESS<br />TENSILE STRENGTH<br />
  32. 32. Ultimos avances tecnologicos y esteticos en:<br />
  33. 33. Las articulaciones artificiales de caderaAluminaTi 6Al4V, Co-Cr, 316L acero inoxidable<br />
  34. 34. Biomateriales para implantes<br />
  35. 35. Lentes intraoculares<br />3 materiales basicos: - PMMA, acrylico, silicon <br />
  36. 36. Injertos vasculares y protesis<br />
  37. 37. Protesis sensibles<br />
  38. 38. Los andamios de polímeros sintéticos<br />En la forma de la nariz (a la izquierda) es &quot;sembrado&quot; con las células llamadas condrocitos que sustituyen a los de polímero de cartílago en el tiempo (a la derecha) para hacer una adecuada implantación.<br />
  39. 39. Soportes para la ingenieria de tejidos<br />
  40. 40. Diseño Asistido por Computadora de la vasculatura<br />Necesitamos una estructura que se ahorra espacio, es fuerte pero poroso para permitir el crecimiento de los vasos sanguíneos ... Aprender de la naturaleza y utilizar una estructura de panal <br />
  41. 41. 3-D<br />
  42. 42. Porque el colageno?<br />Es el material ideal :<br />ECM es una molécula importante y es el componente estructural importante en el cuerpo. <br />poseen superficie ideal para la adhesión de las células en el cuerpo. <br />biocompatible y se degrada en productos inofensivos, que se metabolizan o excretan. <br />un antígeno muy pobres, no tóxico. <br />
  43. 43. Valvulas del corazon<br />Celdas de la valvula<br />Matriz de colágeno de la válvula del corazón<br />Valvula despues de la implantacion<br />
  44. 44. Ortopedia y Odontologia<br />
  45. 45. Piel artificial<br />
  46. 46. 5.1.3 Tipos de Biomateriales<br />
  47. 47.
  48. 48. En función de la respuesta del organismo<br />Inertes<br />Sin respuesta<br />Respuesta especifica “prediseñada”<br />Interactivos<br />Respuesta como a tejido normal<br />Viables<br />Respuesta armónica<br />Reimplantados<br />
  49. 49. En función de su estructura<br />En esta categoría las aleaciones<br />más importantes son las de: Acero inoxidable, Cobalto-Cromo, Aluminio-zinc y las de<br />titanio.<br />Metales y aleaciones<br />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.<br />
  50. 50. Polímeros<br />Pueden ser tanto naturales como sintéticos<br />Biodegradable, es aquel, que se descompone después de un cierto período de tiempo dentro del organismo.<br />Bioabsorbible, es aquel, que el organismo es capaz de metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos, como lo son las proteínas.<br />Los polímeros mas utilizados son: poli (cloruro de vinilo), polipropileno, poli (metacrilato de metilo), poliestireno y sus copolimeros. Dentro de sus<br />aplicaciones más importantes se encuentran la elaboración de dispositivos para diálisis,<br />válvulas de corazón, implantes oculares y dispositivos ortopédicos entre otros.<br />
  51. 51. Cerámicos<br />Los cerámicos que se utilizan en la elaboración de biomateriales, normalmente reciben el nombre de biocerámicos.<br />biocerámico-absorbible, es aquel, que el organismo es capaz de metabolizar y<br />resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos, normalmente son elaborados de<br />fosfatos, óxidos, etc.<br />biocerámico-no absorbible o inerte, es aquel, que el organismo no es capaz de<br />metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos, estos son no tóxicos,<br />no producen ninguna alergia ni reacción secundaria, son totalmente biocompatibles y<br />resistentes a la corrosión.<br />
  52. 52. biocerámico-con superficie de reacción, es aquel, que el organismo utiliza sólo por un período de tiempo, esto debido a sus propiedades. Entre estos materiales se encuentran el Bioglass y el Ceravital, los cuales consisten en una mezcla de óxidos de silicón, calcio, sodio, fósforo, magnesio y potasio.<br />
  53. 53. Compuestos<br />Un biomaterial es un compuesto sólido que contiene dos o más componentes unidos para formar una estructura integra. <br />Ejemplos de estos tipos de compuestos son los utilizados en el área médico-dental, tales como: inclusiones inorgánicas de cuarzo con una matriz acrílico-polímero; Componentes ortopédicos como pueden ser: inclusiones de fibra de carbón con una matriz de polietileno.<br />
  54. 54. Material Biológico<br />Este grupo esta formado por piel natural, arterias, venas y otros componentes que<br />son utilizados como tejidos. Sus aplicaciones más comunes son en cirugías plásticas, implantes de piel, reconstrucción de músculos, tendones y ligamentos. Uno de los productos mas comerciales dentro de este grupo es el colágeno, el cual, esta elaborado por celulosa y algunos poli-aminoácidos, como la glutamina y la lisina.<br />
  55. 55. 5.2 Biomateriales Duros<br />
  56. 56. Definición:<br /> Sustancias naturales o sintéticas que se pueden poner en contacto con los tejidos vivos sin provocar daños o alteraciones mientras mantienen su efectividad física y biológica. <br />
  57. 57. En función de su estructura:<br />Metales<br /> Átomos unidos por enlaces metálicos<br />Cerámicos<br /> Compuestos inorgánicos unidos por enlaces iónicos y covalentes.<br />
  58. 58. Polímeros<br />Metales<br />Cerámicas<br />Skin/cartilage<br />DrugDeliveryDevices<br />Implantes Oculares<br />Reemplazo de huesos<br />Orthopedicscrews/fixation<br />Válvulas para el Corazón<br />BIOMATERIALES<br />Implantes Dentales<br />Implantes Dentales<br />
  59. 59. 5.2.1 Estructura y Propiedades de los materiales <br />
  60. 60. Propiedades de los materiales<br />Dureza<br />Tenacidad<br />Fragilidad<br />Elasticidad<br />Plasticidad<br />Maleabilidad<br />Ductilidad<br />
  61. 61. El empleo de un determinado biomaterial en el diseño de un dispositivo biomédico obliga a evaluar su capacidad de soportar las cargas mecánicas a las que va a estar sometido durante el cumplimiento de su función específica.<br />Cualquier estado de carga complejo puede expresarse en función de los siguientes modos de solicitación básicos: <br /><ul><li> fuerzas axiales (tracción y compresión)
  62. 62. fuerza de corte
  63. 63. momento de flexión
  64. 64. momento de torsión.</li></li></ul><li> Existen otros fenómenos que se manifiestan a más largo plazo y pueden llevar a la falla de los materiales. Entre ellos se pueden mencionar:<br />fatiga<br />fluencia<br />relajación de tensiones<br />desgaste<br />sus combinaciones.<br />
  65. 65. Estrucutura<br />Solido cristalino<br />Solido amorfo<br />Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo BCC<br />Estructura Cristalina Cúbica Centrada en las Caras FCC.<br />Estructura Cristalina Hexagonal Compacta HCP<br />
  66. 66. 5.2.2 Materiales metalicos<br />
  67. 67. Acero inoxidable, Cobalto-Cromo, Titanio, aleaciones con memoria de forma Niobio, Tantalio<br />
  68. 68. En la década de 1920, ReinerErdle y<br />Charles Orange, quienes unieron sus<br />conocimientos de médico dentista y metalurgia<br />respectivamente, desarrollaron la aleación<br />Vitallium, que fue el primer biomaterial metálico<br />aleado con características mecánicas de<br />biocompatibilidad y de resistencia a la<br />corrosión, aceptables para aplicaciones en<br />prótesis quirúrgicas.<br />
  69. 69. Esta aleación de cobalto (65 por ciento de<br />Co, 30 por ciento de Cr y 5 por ciento de Mo), fue el punto de partida para una serie de investigaciones multidisciplinarias en el desarrollo de nuevas aplicaciones ortopédicas,<br />como clavos, tornillos y fijadores de huesos<br />fracturados, además de varios tipos de<br />implantes de reemplazo articular, como cadera, rodilla, hombro, codo, entre otras.<br />
  70. 70. Posteriormente, en la década de 1930 se desarrolla el acero inoxidable grado<br />quirúrgico 316LQ, que es un acero con bajo contenido de carbono, 18 por ciento de cromo, 8 por ciento de níquel, y 2 por ciento de molibdeno.<br />
  71. 71. Otras aleaciones que han tomado gran importancia en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, así como en aplicaciones médicas para implantes quirúrgicos, son las de<br />base titanio, especialmente la aleación Ti6Al4V,<br />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.<br />
  72. 72. Sin embargo, tiene una resistencia baja al<br />desgaste, así como un alto costo. Esta<br />aleación ha sido modificada, intercambiando el Vanadio por el Niobio, lo cual ha dejado una notable mejora en el índice de biocompatibilidad.<br />
  73. 73. Por otra parte, con el objeto de incrementar<br />la resistencia al desgaste, se ha<br />implementado el uso de recubrimientos<br />duros en cabezas femorales, aplicados<br />mediante técnicas de depositación física en<br />fase vapor (PVD), además de utilizar<br />materiales cerámicos como alúmina (Al2O3)<br />o circonia (ZrO2).<br />
  74. 74. Se buscan nuevas técnicas de procesamiento para<br />maximizar las propiedades mecánicas de las aleaciones actuales y lograr que sus superficies tengan texturas adecuadas para inducir la respuesta biológica deseada. Por ejemplo, está en estudio el desarrollo de microelectrodos para dispositivos<br />neurológicos que resistan la corrosión y en particular, el fenómeno de tensión-corrosión (stress corrosion cracking) inducida por el medio biológico. <br />
  75. 75. También se está prestando atención a las propiedades superelásticas de aleaciones de níquel y titanio, y al fenómeno de memoria de<br />forma para &quot;stents&quot;. Los &quot;stents&quot; son<br />dispositivos tubulares expansibles que se usan en medicina para mantener abiertos a conductos tales como arterias, venas, uretra, tráquea y evitar su<br />colapso.<br />
  76. 76. El término superelásticos describe la capacidad<br />de algunas aleaciones metálicas de sufrir<br />grandes deformaciones y retornar a la forma<br />original una vez que la fuerza que genera la<br />deformación desaparece. Por ejemplo, un acero<br />inoxidable común sufre deformaciones elásticas de<br />un 0,5%, mientras que las aleaciones utilizadas en<br />los stents, alcanzan deformaciones de hasta un<br />11%.<br />
  77. 77. 5.2.3 Materiales Cerámicos<br />
  78. 78.
  79. 79. Aunque las cerámicas y los vidrios no sufren corrosión, presentan alguna forma de degradación cuando son expuestas al medio biológico.<br /> Aunque las cerámicas consideradas inertes químicamente (alúmina, por ejemplo) experimentan una degradación de sus propiedades mecánicas como consecuencia del contacto con la solución salina del medio biológico.<br />
  80. 80. Alumina<br />Es la cerámica bioinerte mas frecuentemente utilizada. <br />El uso de la alúmina como biomaterial esta motivado por su excelente biocompatibilidad y su excepcional coeficiente de fricción y baja velocidad de desgaste.<br />
  81. 81. 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. <br />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<br />
  82. 82. Poroso de alúmina también pueden utilizarse para sustituir a una gran parte de los huesos que se han eliminado por razones tales como el cáncer. <br />Estas pueden adoptar la forma de anillos concéntricos que son alrededor de un pasador metálico, añade el centro de sí mismo el resto de los huesos. <br />La naturaleza porosa de estos implantes permitirá al hueso nuevo crecer en los poros, la utilización eficaz de la alúmina como un andamio para la formación de hueso nuevo.<br />
  83. 83. Hidroxiapatita<br />El mineral hidroxiapatita, también llamado hidroxiapatito, está formado por fosfato de calcio cristalino y representa un depósito del 99% del calcio corporal y 80% del fósforo total.<br /> El hueso desmineralizado es conocido como osteoide. Constituye alrededor del 60-70% del peso seco del tejido óseo, haciéndolo muy resistente a la compresión. <br />El esmalte que cubre los dientes contienen el mineral hidroxiapatita. Ese mineral, muy poco soluble, se disuelve en ácidos. <br />
  84. 84. El Instituto de Investigaciones en Materiales ha desarrollado compuestos terapéuticos a partir de dos minerales (hidroxiapatita y zeolita enriquecida con calcio y zinc); algunos también sirven para hacer prótesis oculares.<br />Se utilizan para tratar, aumentar, completar o reemplazar tejidos vivos y órganos, como hueso, piel, ligamentos, tendones, nariz, orejas, ojos... <br />El calcio del hueso se presenta en forma de un compuesto denominado HIDROXIAPATITA .<br />Sirven para reemplazar <br />hueso e incluso piel herida o quemada.<br />hidroxiapatita (un mineral que, <br />además de encontrarse en la naturaleza, <br />lo producimos en nuestro cuerpo a 37 °C) <br />
  85. 85. &quot;El hueso es un tejido conjuntivo duro; su parte orgánica está constituida por colágena, nervios, grasa y vasos sanguíneos, principalmente; y su parte inorgánica, por hidroxiapatita&quot;, explica la especialista. <br /> En caso de pérdida por accidente, infección u otra causa, los médicos recurren al llamado homoinjerto: al paciente le quitan una parte de hueso (generalmente de la cadera) para implantársela en el sitio afectado. Sin embargo, con los biocerámicos ya se puede evitar este procedimiento.<br />
  86. 86. Obtención <br />de la <br />Hidroxiapatita<br />&quot;La hidroxiapatita de las minas no sirve para elaborar implantes óseos porque está muy contaminada. Por eso se obtiene en laboratorio mediante reacciones químicas, en forma de polvo cristalino de alta pureza. Posteriormente, éste se compacta y se somete a altas temperaturas (más de 1200 °C) para sintetizarlo y formar con él piezas geométricas de <br />gran resistencia y dureza&quot;. <br />
  87. 87. Tipos de Hidroxiapatita<br />Fosfato de Calcio Hidratado Ca10[PO4]6[OH]2<br />
  88. 88. La hidroxiapatita también permite elaborar prótesis oculares (han sido probadas en el Centro Médico Nacional y el Hospital de la Luz). Así, a los tuertos se les puede implantar, en vez de un ojo de vidrio fijo y pesado, una esfera de este mineral ligero y poroso. <br />Se usa, además, en implantes dentales, sistemas percutáneos, tratamientos periodentales, otorrinolaringología y cirugía maxilofacial y espinal. Inyectada bajo la piel, quita arrugas y rellena huecos óseos en cara o cabeza. <br />
  89. 89. Cuando el paciente es diabetico, la piel corre el riesgo de sufrir diferentes tipos de heridas o alteraciones como quemaduras, abrasiones, contusiones, laceraciones y punciones. La Hidroxilopatita , a partir de zeolita enriquecida con calcio y zinc, sirven para regenerar y lograr una cicatrización más rápida. <br />Este biomaterial tiene otra ventaja: estimula el crecimiento normal de pelo.<br />
  90. 90. Biovidrios<br />El vidrio bioactivo es considerado actualmente como el material más biocompatible en el área de regeneración ósea debido a su bioactividad, osteoconductividad y hasta mismo osteoinductividad.<br />Ese material, que muestra excelente bioactividad, podrá abrir las puertas para el desarrollo de nuevos materiales de regeneración ósea nanoestructurados para la medicina regenerativa e ingeniería de los tejidos.<br />
  91. 91. Biovidrios basados en sílice constituyen la parte esencial de esos materiales bioactivos, ya han sido usados en diversas aplicaciones ortopédicas y dentarias.<br />
  92. 92. Zirconias<br />También es empleada como esfera articular en reemplazos totales de cadera. Es fundamentalmente ZrO2 con el agregado de algún oxido metálico.<br /> La ventaja potencial de la zirconia en prótesis bajo carga es su bajo modulo de elasticidad, su alta resistencia mecánica y su buena tenacidad.<br /> Hasta ahora hay insuficiente cantidad de datos para determinar si esas propiedades conducirán a un éxito clínico luego de varios años de uso.<br />
  93. 93. 5.3Modificacion superficial de implantes<br />
  94. 94. Concepto<br />La implantación iónica es una técnica de modificación superficial que consiste en la introducción de átomos de un elemento escogido, dentro de las primeras capas superficiales de un material.<br />
  95. 95. Con el tiempo, se han descubierto un buen número de procesos de implantación iónica capaces de aumentar:<br /> De diferentes aleaciones metálicas, materiales cerámicos y polímeros.<br />
  96. 96. Ventajas de la implantación iónica<br />
  97. 97. Implantación iónica en el sector mecánico<br />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.<br />
  98. 98. Ejemplos de herramientas tratadas<br />
  99. 99. Aplicaciones en la medicina<br />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.. <br />
  100. 100. Aplicación de PLASMA<br />Plasma: es un gas ionizado (parcial o totalmente).<br />
  101. 101. Se comprobó que por esta técnica había una elevación sustancial de la dureza superficial de la resistencia al desgaste y a la corrosión, así como la utilización del proceso en aceros inoxidables que sin estas mejoras no serían potencialmente útiles para muchas aplicaciones industriales.<br />
  102. 102. Aplicación de PVD<br />Conocido como: Deposición en fase de vapor <br />Objetivo<br />Depositar capas de elevada dureza que mejoraran el rendimiento al desgaste. Estas capas están formadas por compuestos cerámicos. <br />
  103. 103. Su color dorado abrió grandes expectativas en cuanto a su uso en aplicaciones decorativas: al atractivo del color se suma la elevada dureza superficial. De este modo se inició la deposición de capas PVD.<br />Aplicación decorativa<br />
  104. 104. Posteriormente se realizaron recubrimientos tribológicos, que son los que buscan no sólo mejorar la dureza de los materiales sino también las características de deslizamiento, rozamiento y autolubricación en contactos metal-metal <br />
  105. 105. Técnicas de deposición química en fase de vapor.<br /> La técnica de CVD consiste en la reacción de una mezcla de gases en el interior de una cámara de vacío (reactor) para dar lugar a la formación de un material en forma de capa delgada.<br />Aplicación de CDV<br />
  106. 106. Los subproductos de la reacción son evacuados hacia el exterior mediante un sistema de alta velocidad de bombeo (bomba &apos;roots&apos; apoyada con rotatoria).<br />Activación de gases:<br /><ul><li>Térmica.
  107. 107. Plasma.
  108. 108. Fotones</li></ul>Subproductos<br />(Sistema de vacio)<br />Gases<br />Deposición química en fase de vapor<br />Substrato<br />Recubrimiento<br />
  109. 109. La gran gama de posibilidades de aplicación, especialmente en las herramientas de conformación sometidas a grandes esfuerzos se obtienen rendimientos muy buenos, alta dureza, excelente resistencia a la adherencia.<br />
  110. 110. El método Sol-Gel es un método donde uno o varios elementos son usados en la forma de sol y/o gel con el fin de obtener un sólido homogéneo.<br />Aplicación de Sol-Gel<br />
  111. 111. Es una reacción química, donde un liquido se va condensando hasta formar un sólido.<br />
  112. 112. sol<br />gel<br />Sistema condensado<br />Sol- Gel<br />La química del proceso sol-gel esta basado en la hidrólisis y condensación del precursor molecular, donde primeramente un sistema condensado, llamado sol, se transforma mediante un proceso de polimerización continua a un gel.<br /> Al combinar ambos métodos nos da una nueva técnica que la denominamos sol gel.<br />
  113. 113. <ul><li>Materiales compuestos
  114. 114. Recubrimientos
  115. 115. Cerámica
  116. 116. Vidrios
  117. 117. Fibras</li></ul>Donde los podemos utilizar<br />
  118. 118. Técnica electroquímica se ha usado para el control o el estudio de procesos donde tiene lugar una reacción de transferencia de carga.<br />Aplicaciones ELECTROQUIMICAS<br />
  119. 119. En la corrosión de los metales, cuyo desarrollo se produce a través de un proceso electro-químico, y también en la corrosión a altas temperaturas, que transcurre mediante reacciones químicas, donde las transferencias de materia y de carga son objeto de estudio de la electroquímica del estado sólido.<br />
  120. 120. Estos procesos electro-químicos han sido empleados en el campo de la energía, con el diseño y fabricación de las pilas, los acumuladores o las pilas de combustible.<br />
  121. 121. La electroquímica se viene aplicando en la protección ambiental, con métodos electroquímicos de recuperación de metales.<br />
  122. 122. 5.4Biocompatibilidad<br />
  123. 123. Biocompatibilidad<br />La biocompatibilidad se define como la capacidad de un material de generar una respuesta biológica apropiada al ser aplicado sobre un tejido, ya que no existe un material inerte, dependiendo de la función física y de la respuesta biológica que deseamos de un material. Esta definición implica la interacción entre un huésped, el material y la función esperada del material <br />
  124. 124. Imagen 1. ilustra como el color del objeto percibido cambia según la posición del observador y la fuente de luz.<br />
  125. 125. Por ejemplo, existen muchos materiales utilizados para obturar cavidades retrógradas en una apexificación, como son el MTA (Mineral Trióxido Agregado), la amalgama y el Super EBA. <br />
  126. 126. La amalgama es un material que ha mostrado buenos resultados clínicos aunque se ha demostrado que es corrosivo, tóxico y que libera mercurio. <br />
  127. 127. La bicompatibilidad es un proceso dinámico continuo ya que la respuesta del cuerpo a los materiales sufre cambios con el paso del tiempo, además todos los materiales sufren cambios, ya sea por procesos de corrosión, fatiga entre otros.<br />
  128. 128. Pruebas de biocompatibilidad<br />
  129. 129. Pruebas In vitro<br />Se llevan acabo en un tubo de ensayo o en una placa de cultivo, fuera de un organismo vivo.<br />Dentro de las ventajas que tienen estas pruebas es que son rápidas, fáciles de realizar y relativamente menos costosas <br />se realizan colocando el material en contacto directo con poblaciones celulares o bacterias y miden: el grado de citotoxicidad o crecimiento celular, funciones metabólicas de la célula y el efecto del material sobre el material genético de la célula <br />
  130. 130. Pruebas de citotoxicidad<br />Estos ensayos evalúan el efecto de los materiales sobre diferentes poblaciones celulares midiendo el número o crecimiento celular luego de la exposición a los materiales. Además estas pruebas determinan daños a nivel de la membrana celular, biosíntesis o actividad enzimática y el material genético<br />
  131. 131. Pruebas indirectas (uso de barreras)<br />Un ejemplo de ensayos indirectos es Método de cubierta de Agar. El Agar forma una barrera entre las células y el material, el cual es colocado encima del agar. Nutrientes, gases y sustancias tóxicas solubles pueden difundirse a traves del agar, si el material es citotóxico, las células serán lesionadas y el rojo neutro será liberado, dejando así una zona de inhibición de crecimiento celular <br />
  132. 132. Pruebas de Mutagénesis y carcinogénesis<br />Estas pruebas estudian el efecto de los materiales sobre el material genético tanto en células como en bacterias y posteriormente se evalúan los materiales en mamíferos. Se realizan en un orden específico y se detienen cuando existe cualquier indicio de mutagenicidad por parte del material o químico.<br />
  133. 133. Pruebas In vivo (en animales)<br />Se realizan directamente sobre mamíferos como  ratones, ratas, hamseters y conejillos de indias, aunque se utilizan muchos otros animales. Se mide la  alteración en la fx hepática y el aumento en  en la inducción tumoral por una reacción química.<br />
  134. 134. Prueba de Irritación de mucosas<br />Determina si un material puede generar inflamación a nivel de mucosas o piel erosionada.<br />Prueba de Sensibilización cutánea<br />Estos ensayos evalúan si un material genera una respuesta inflamatoria ya sea con eritema, edema o puede no generar respuesta alguna. <br />
  135. 135. Prueba de Implantación<br />Estos ensayos sirven para evaluar los materiales que entrarán en contacto con tejidos subcutáneos o hueso, ya que determinan la alergenicidad, inflamación crónica o formación de tumores.<br />
  136. 136. La toxicidad de un material es la capacidad, real o potencial, que tiene dicho material de actuar como estímulo nocivo en contacto con un organismo vivo. El material puede lesionar al organismo a dos niveles, local o sistémico.<br />Toxicidad<br />
  137. 137. Reacción Local<br /> Es la que se produce en la zona de contacto entre el material y los tejidos donde está colocado. La etiología de la reacción local puede ser diversa, fundamentalmente agentes químicos, reacción inmunológica, agentes infecciosos o mecánicos.<br />
  138. 138. Reacción Sistémica<br /> Es la que se produce de forma generalizada en todo el organismo o bien localizada en tejidos concretos a distancia. <br />
  139. 139. En función de esto podemos hablar de toxicidad a: <br />corto, <br />medio y <br />largo plazo.<br />
  140. 140. Corto plazo. Es la que suele aparecer en la reacción inflamatoria local. La sintomatología desaparece en cuanto se elimina la causa.<br />Largo plazo. Como largo plazo consideramos varias décadas. En esta situación es muy difícil establecer la relación causa efecto, ya que incluso pueden aparecer en generaciones posteriores. <br />Medio plazo. Aquí se podría englobar las reacciones sistémicas secundarias a la acción cancerígena, alérgica, o a depósitos. <br />
  141. 141. Uno de los primeros en proponer una forma estructurada para el estudio de la biocompatibilidad fue Autian, y lo esquematizó en tres niveles<br />Toxicidad Inespecífica (en cultivos celulares o en pequeños animales). <br />Toxicidad Específica (pruebas de uso por ejemplo en primates subhumanos). <br />Pruebas clínicas en humanos. <br />
  142. 142. Langeland propuso otro esquema, el cual fue adoptado como Reporte técnico 7405 en 1984, que consistía de tres etapas (13):<br /> <br />Pruebas de inicio o primarias (citotoxicidad, toxicidad sistémica, mutagénesis). <br />Pruebas secundarias (sensibilidad cutánea, pruebas de implantación, irritación de mucosas e inflamación). <br />Pruebas de Uso (equivalentes a las pruebas clínicas). <br />
  143. 143. 5.5 Biomateriales Suaves<br />
  144. 144. Biomateriales Suaves<br />Sustancias pueden poner en contacto con los tejidos vivos sin provocar daños o alteraciones mientras mantienen su efectividad física y biológica. <br />Los materiales suaves son sistemas formados por diversas componentes que presentan propiedades fluidas.<br />Estos materiales, aparentemente distintos entre sí, poseen propiedades estructurales y dinámicas.<br />
  145. 145. Los materiales blandos, algunas veces conocidos como fluidos complejos, incluyen a los polímeros.<br />Bioinertes: ausencia de una respuesta del tejido en el que se implanta.<br />Biocompatibles: unión con el tejido del lugar<br />de implantación pero con una intercara bien definida.<br />Bioactivos: permiten un crecimiento del tejido es su interior<br />Los biopolímeros deben cumplir, como todo biomaterial,<br />dos restricciones principales: respuesta mecánica y unas<br />propiedades de superficie adaptadas al tejido receptor:<br />-Mecánica: adaptable mediante elección del polímero y mediante el diseño.<br />-Propiedades de superficie: impuestas también por la elección del polímero. Modificables mediante distintos tratamientos<br />
  146. 146. 5.5.1 Biomateriales Poliméricos<br />
  147. 147. Metales<br />Ceramicas<br />Polimeros<br />Biomateriales Poliméricos<br />Skin/cartilage<br />Drug Delivery Devices<br />Ocular implants<br />Bone replacements<br />Orthopedic screws/fixation<br />Heart valves<br />BIOMATERIALES<br />Dental Implants<br />Dental Implants<br />
  148. 148. El biopolímero es básicamente un implante mecánico con función exclusivamente de relleno permanente. Por lo cual se requiere un buen adiestramiento para su adecuado uso, pues si bien sus resultados positivos son permanentes, también son permanentes los defectos que puedan quedar por el mal uso o abuso del producto. <br /> Tiene una gran ventaja, no produce reacciones alérgicas, y su efecto es prácticamente permanente <br />
  149. 149. Los biopolímeros son implantes que han revolucionado la medicina estética, cuya génesis es el silicio y que guardan analogía con productos orgánicos. La diferencia estriba en que en los biopolímeros el silicio reemplaza al carbono. Esta analogía, aunado a su inercia y fluidez, contribuye al amplio margen de tolerancia que, como implante facial, tienen los biopolímeros. El silicio orgánico es un protector metabólico y evita la peroxidaciónlipídica.<br />
  150. 150. Los biopolímeros tienen las siguientes características: <br /> *Ni antigenicidad ni Bio-degradación *Atoxicidad total *Baja tensión superficial *Pureza y esterilidad totales *Estabilidad a varias temperaturas *Buena capacidad dieléctrica *Hidro-repelencia *Capacidad de buen enfibrosamiento *Permanencia indefinida<br />
  151. 151. La gran variedad de fórmulas y la versatilidad de diseño de estos materiales los han convertido en los componentes más frecuentemente utilizados en la fabricación de dispositivos biomédicos. <br /> A continuación veremos algunos de los usos y propiedades de los polímeros empleados en medicina, dividiendo para ello a los polímeros en dos grupos:<br /> Homolímeros<br /> Copolímeros <br />
  152. 152. Los homopolímeros están compuestos por la repetición de un solo tipo de monómero y en la siguiente figura se muestran las estructuras químicas de alguno de ellos.<br />
  153. 153. Homopolímeros<br />POLIETILENO<br /> En su forma de altadensidadesempleado en tubosparadrenajes y cateteres, hilos de sutura, cirugiaplástica, etc. Se empleacomocomponenteacetabular en reemplazos de cadera y en reemplazos de rodillas.<br /> Este material tienebuenatenacidad, resistencia a lasgrasas y tiene un costorelativamentebajo.<br />POLIPROPILENO<br />Tieneunaaltarigidez, buenaresistenciaquímica y altatensión de ruptura. Su resistencia a la fisuraciónportensioneses superior a la del polietileno y esempleado en lasmismasaplicaciones.<br />
  154. 154. CLORURO DE POLIVINILO (PVC)<br /> Es usadoprincipalmente en mangueras y bolsasparatransfusiones de sangre , alimentación y diálisis. El PVC puroes un material duro y frágil, pero con la adición de plastificantes, se transforma en flexible y blando.<br />POLIMETILMETACRILATO (PMMA)<br /> Tienen una muy buena transparencia a la luz, tenacidad y estabilidad, lo que hacen de el un excelente material para lentes ultraoculares y lentes de contactos duras.<br />POLIDIMETILSILOXANO (PDMS)<br /> Se emplea en las membrabas oxigenadoras debido a su alta permeabilidad de oxígeno. Por su excelente flexibilidad y estabilidad es utilizado en una variedad de protesis tales como articulaciones de dedos, válvulas de corazón, implantes de pechos, narices, orejas y barbillas.<br />
  155. 155. Copolímeros<br />Son otra clase importante de materiales biomédicos.<br />En la siguiente figura se muestran dos de los copolímeros frecuentemente empleados en dispositivos biomédicos.<br />
  156. 156. POLIGLICOLILACTIDA (PGL)<br />Es un copolímeroempleadoparasuturasquirúrgicasreabsorbibles (el organismo se encarga de disolverlas). Y retienesuresistenciadurantemás de 14 días.<br />POLIURETANOS<br />Son copolímeros que pueden ser de dos tipos flexibles o rigidos, dependiendo del poliol usado. Son empleados en aislamiento de conductores en marcapasos, injertos vasculares , vejigas artificiales, etc.<br />
  157. 157.
  158. 158.
  159. 159.
  160. 160.
  161. 161. 5.5.2 Biomateriales para transporte de drogas<br />
  162. 162. Introduccion<br /> las aplicaciones medicas y farmaceuticas de los biopolimeros constituyen actualmente uno de los campos de mayor interes en los desarrollos de macromoleculas, por su utilizacion como dispositivos terapeuticos cardiovasculares, ortopedicos, oftalmologicos y dentales, sustitutos de la piel, sistemas de liberacion de farmacos y sensores para propositos de diagnostico.<br />Los polimeros fueron incluidos oficialmente en el campo farmaceutico en 1980 en la Farmacopea Americana y desde entonces se han empleado como auxiliares de formulacion en medicamentos y como materiales de envaces y empaques.<br />La aplicación de estos materiales en el campo biomedico y en sistemas terapeuticosfarmaceuticos conlleva la formacion de una interface con el sistema biologico.<br />
  163. 163. Los polimerostambien son materialesidealespara el transporte y liberacion de drogas (farmacos) porque son capaces de incorporargrandescantidades y liberarlos lentamente.<br />El polimeromasutilizadoparaeste fin ha sido la silicona, la cual es capaz de transportar, entre otros, benzocaína, testosterona y difosfato de cloroquina (antimalaria).<br />
  164. 164. Un “polímero transportador” debe exhibir ciertas propiedades como:<br />Ser soluble, facil de sintetizar y con unamasa molecular precisa.<br />Debe contener sitios de unión y liberación del fármaco, o la posibilidad de incorporar residuos de unión.<br /><ul><li>Ser compatible con el entorno biológico, no tóxico, no antigénico y no alterar propiedades de dicho entorno.
  165. 165. Debe ser reconocido o dirigirse a un tipo predeterminado de células.
  166. 166. Debe ser biodegradable o poder ser eliminado por el organismo después de realizada su función.</li></li></ul><li>Liberacion de farmacos de forma controlada<br /> La clave está en el diseño de unos innovadores polímeros, largas cadenas de moléculas pesadas compuestas por repetidas unidades estructurales conectadas mediante enlaces químicos. Los polímeros de Langer son capaces de contener en su interior moléculas de medicamentos que, una vez introducidos en el riego sanguíneo, se liberan de forma controlada.<br />Robert Langer<br />“ Estatecnicapermiteatacarcelulastumorales sin afectar al resto del organismo.”<br />
  167. 167. Langer y su equipo ya han realizado con éxito tratamientos contra tumores de cerebro, próstata y ovarios. Los resultados muestran que los polímeros liberan lentamente el medicamento de quimioterapia justo en el tumor, es decir, eliminan las células cancerígenas sin dañar lo más mínimo otros órganos y células sanas, todo lo contrario de lo que sucede con los actuales tratamientos de quimioterapia, que no discriminan entre células y afectan a todo el organismo.<br />
  168. 168. Las investigaciones de Langer sobre polímeros no se detienen en la llamada medicación inteligente, sino que han conducido al diseño de biomateriales que permiten crear tejidos artificiales, como piel. La tecnología puede revolucionar el mundo de la medicina. &quot;Es posible --explica Langer-- que con esta técnica podamos crear en el futuro órganos completamente nuevos&quot;. Actualmente ya se ha usado con resultados positivos piel artificial generada mediante esta técnica. La idea tras la ingeniería de los tejidos es crear una estructura artificial y temporal de polímeros en la que las células puedan crecer alrededor y en el interior de estos polímeros.<br />
  169. 169. 5.5.4 Biocompatibilidad en Biopolimeros<br />
  170. 170. ¿Mi cuerpo lo va a aceptar?<br />¿Hacen algún daño?<br />¿Me dañara otros organos?<br />¿y si el cuerpo lo rechaza?.<br />¿Sirven, Funcionan?<br />
  171. 171. La biocompatibilidad de un material implantado o un dispositivo prostético es un proceso dinámico con dos vertientes:<br /> La implantación de un dispositivo (bioinerte o biodegradable) en el organismo humano, requiere que se garantice su total reconocimiento por parte del complejo sistema fisiológico.<br />Una comprende los efectos que provoca el organismo receptor en el material implantado.<br />Y otra los efectos producidos por el implante o sus productos de degradación en el organismo receptor.<br />
  172. 172. Características de un material Biocompatible<br />No toxico.<br />Resistencia mecánica.<br />No termoconductor (que no conduzca cambios de temperatura).<br />Estético (preferentemente que adopte fielmente las diferentes tonalidades del diente).<br />Nula o baja irritación a tejidos bucales.<br />Hipoalergénico (baja capacidad para desencadenar alergias).<br />Resistencia a la corrosión y pigmentación.<br />Altamente durable sin perder sus características.<br />Indeformable.<br />Fácil de manipular por el operador.<br />Insípido (que no provoque sabores).<br />
  173. 173. Factores que influyen en la compatibilidad de implantes:<br />Tamaño del implante, Forma, Composición del material, y La humectación de la superficie, La aspereza y la carga<br />
  174. 174.
  175. 175.
  176. 176. 5.6 Interacción con proteínas y células<br />
  177. 177. El cuerpo humano está constituido por una estructura ósea rígida el esqueleto, siendo éste el soporte mecánico de los tejidos blandos<br />
  178. 178.
  179. 179. En el interior de los anteriores elementos se encuentran o circulan numerosos fluidos corporales como sangre, plasma, jugos gástricos, saliva, orina, etc. <br />
  180. 180. El cuerpo y sus tejidos<br />
  181. 181. Fluido extracelular<br /> El fluido extracelular, localizado entre los diferentes tejidos, se mantiene a una temperatura de 37oC, 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.<br />
  182. 182. La saliva producida por diversas glándulas bucales es una solución acuosa compuesta por varias sales orgánicas e inorgánicas, ácidos orgánicos, proteínas, carbohidratos y lípidos, con una concentración total de 5 g/L y un pH 7.0. En la boca se produce un litro de saliva por día, utilizada principalmente durante la masticación de alimentos.<br />
  183. 183. El compuesto más común dentro del cuerpo humano es el colágeno, y otras proteínas que incluyen elastina, queratina, reticulita, miosina y actina. En contraste con las proteínas estructurales, proteínas globulares o enzimas.<br />
  184. 184. Gracias a la compleja organización el organismo humano tiene capacidad para identificar, rechazar o admitir cualquier cuerpo extraño (implante) introducido en él.<br />
  185. 185. Las interacciones entre el implante o cuerpo extraño y el medio fisiológico determinan el período de tiempo necesario para su reconocimiento y la intensidad de la reacción del organismo para rechazar o asimilarle, hasta restablecer el equilibrio interno .<br />
  186. 186. En este sentido ha de considerarse que al introducir un implante en el seno de un tejido, se produce la separación física de los perfiles en contacto con la prótesis, disminuyendo al menos a la mitad las vías de alimentación y oxigenación celular de la interfase tejido-implante . <br />
  187. 187. La implantación de un dispositivo en el organismo humano, requiere que se garantice su total reconocimiento por parte del complejo sistema fisiológico.<br />
  188. 188. Las superficies de los biomateriales pueden ser: <br />
  189. 189. Esquema<br />Superficie cubierta por una matriz extracelular<br />Superficie hidrófoba<br />Superficie modificada<br />
  190. 190. Los materiales dentales ubicados en la cavidad oral, en contacto con la saliva que contiene sales, por ejemplo los sulfuros, corroen, manchan o empañan las amalgamas de plata y oro, así como las prótesis dentales; alterando el color natural del esmalte de los dientes. <br />
  191. 191. 5.6.1 Respuesta inmunológica<br />
  192. 192. La capacidad del cuerpo humano para reconocer objetos físicos o sustancias químicas que le son ajenas, es el principal problema que enfrenta la ciencia médica. Por ello, se fabrican con materiales inertes y sin ningún grado de toxicidad.<br />
  193. 193. Los biomateriales ideales no existen. Es verdad que hay materiales que se adaptan mejor al sistema inmunológico que otros. Pero estos materiales no pueden insertarse en el cuerpo de cualquier manera y no esperar rechazo por parte del sistema inmunológico.<br />
  194. 194. La característica primordial de un biomaterial es que sea biológicamente inerte, es decir que no presenten respuesta inmunológica o daño celular donde se aplique, no ser tóxico, ni carcinógeno, ser químicamente estable (no presentar degradación en el tiempo), tener propiedades mecánicas adecuadas.<br />Para que un material pueda sustentar el nombre de biomaterial debe pasar pruebas de <br />bio-compatibilidad<br />
  195. 195. 5.6.2 Estudios in-vitro e in- vivo<br />
  196. 196. Estudios in-vitro<br />Estudio in vitro: es cualquier manipulación que se hace con células o sistemas aislados de células, en equipos de laboratorio con los que se trata de simular las condiciones que tendrían en los organismo de los que fueron aislados. <br />
  197. 197. Las pruebas in- Vitro se realizan fuera del organismo , históricamente, estas pruebas han sido utilizadas como las primeras pruebas de evaluación de un material nuevo. Se pueden realizar en un tubo de ensayo, en una bandeja de cultivo celular, o en otro recipiente pero siempre fuera de un organismo.<br />Se realizan colocando el material en contacto directo con poblaciones celulares o bacterias y miden: el grado de citotoxicidad o crecimiento celular, funciones metabólicas de la célula y el efecto del material sobre el material genético de la célula <br />
  198. 198. Pruebas de citotoxicidad<br />Estos ensayos evalúan el efecto de los materiales sobre diferentes poblaciones celulares midiendo el número o crecimiento celular luego de la exposición a los materiales. Además estas pruebas determinan daños a nivel de la membrana celular, biosíntesis o actividad enzimática y el material genético<br />
  199. 199. Número y crecimiento celular<br />Cuando se evalúa el crecimiento o número celular, el material es colocado directamente en contacto son un cultivo celular. Si el material no es citotóxico, las células permanecen en contacto con el material y continúan creciendo normalmente, por otra parte si el material es citotóxico, el crecimiento celular se detiene y se observará un halo de inhibición alrededor del material.<br />
  200. 200. Pruebas de Mutagénesis y carcinogénesis<br />Estas pruebas estudian el efecto de los materiales sobre el material genético tanto en células como en bacterias y posteriormente se evalúan los materiales en mamíferos. Se realizan en un orden específico y se detienen cuando existe cualquier indicio de mutagenicidad por parte del material o químico.<br />
  201. 201. Pruebas in vivo<br />Las pruebas in- vivo ponen en contacto un material con un organismo intacto de algún tipo. En esta se utiliza un animal intacto en vez de células o tejidos. Los animales que mas se utilizan en este tipo de prueba son : ratones, ratas, hurones, conejillos de indias, aunque también se han utilizado otros animales entre los que incluyen: ovejas, monos, cerdos, perros y gatos.<br />Prueba de Irritación de mucosas<br />Determina si un material puede generar inflamación a nivel de mucosas o piel erosionada.<br />
  202. 202. Prueba de Sensibilización cutánea<br />Estos ensayos evalúan si un material genera una respuesta inflamatoria<br />Prueba de Implantación<br />Estos ensayos sirven para evaluar los materiales que entrarán en contacto con tejidos subcutáneos o hueso, ya que determinan la alergenicidad, inflamación crónica o formación de tumores.<br />
  203. 203. 5.7 Aplicaciones Biomateriales<br />
  204. 204. La razón principal del empleo de biomateriales se encuentra en reemplazar físicamente a un tejidoblando o duro, que ha sidodañado o destruido a través de un proceso patológico (enfermedad) o accidental.<br />
  205. 205. Evolución de los Biomateriales<br />Estructural<br />Reemplazo de Tejidos<br />Functional Tissue Engineering Constructs<br />
  206. 206. Primera Generación de Implantes: <br /><ul><li>Implantes “ad hoc”
  207. 207. Ad hoc= son hechos con un solo fin
  208. 208. Especificadosporfísicosusandomaterialescomunes o de ingeniería
  209. 209. La mayoria de los exitosfueronaccidentalesmásqueplanificados
  210. 210. Rellenos de oro, dientesbasados en madera, </li></ul>piezasdentales de PMMA, acero, oro, marfil, etc<br />
  211. 211. Segunda Generación de Implantes: <br />Implantesdesde la ingenieríausandomaterialescomunes de ingeniería.<br />Desarrollo a través de colaboraciones entre físicos e ingenieros.<br />Construidos a partir de la experienciaprevia. <br />
  212. 212. Tercera Generación de Implantes: <br /><ul><li>Implantesdesde la bioingenieríausandomaterialesdiseñadosparaeste fin.
  213. 213. Algunosyadisponibles en el mercado
  214. 214. Instrumentosmodificados y basados en polímeros
  215. 215. Todavíasigue en desarrollo</li></ul>Sustituciones para válvulas del corazón<br />
  216. 216. 5.7.1 Implantes Ortopédicos<br />
  217. 217. Introduccion<br />La finalidad de estetemaes la exposision y analisis de los metales en implantesortopedicos, teniendo un especial cuidado en aludir a los tipos de metales, sustratamientos, propiedadesquimicas y mecanicasasicomotambiensusfallas y caracteristicas.<br />
  218. 218. Clasificacion<br />Se puedenclasificarsegun:<br />El tiempo de permanencia<br /> 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. <br /> 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. <br />
  219. 219. Prótesis<br /> Se las emplea para reemplazar total o parcialmente un hueso o una articulación irreparablemente dañados en su morfología, estructura o función. <br />
  220. 220. Colocacion de unaprotesis<br /> Los materiales utilizados en las prótesis totales están diseñados para permitir una movilidad similar a la de la articulación normal. <br /> Los componentes artificiales suelen estar compuestos por un elemento metálico que encaja exactamente en un elemento de plástico.<br />
  221. 221. Susprincipalescaracteristicas:<br />Aceroinoxidable, aleaciones de cobalto, cromo, ceramicas, materialescompuestos y titanio.<br />El plasticoespolietileno, extremadamenteduradero y resistente al desgaste.<br />Se utilizacementoparafijar el componente artificial al hueso.<br />Tambienexistenprotesis no cementadas, que son directamenteencajadas al hueso<br />
  222. 222. Medios en los que se encuentran los implantes<br />MedioBioquimico: Las condiciones en lasquetienenqueactuar los implantesquirúrgicosdentro del cuerpohumano, son muyseveras, ya que se trata de un medio con predisposición a producircorrosion en los metales de estosdispositivos. <br />
  223. 223. MedioDinámico:<br /> La perfecta reducción del huesopermitequetodo el implante sea soportadoporél, restituyendo de nuevo el equilibriodefuerzas. En estecaso solo existensobre los implantescargasrelativamentepequeñas y no críticas, y lascomplicacionesrelacionadas con los implantes son mínimas. <br />
  224. 224. Ceramicas en aplicacionesbiomedicas<br /> Las ceramicastambientienenusoextensivo en el campo biomedico, como en implantesortopedicos, lentes, utensilios de laboratorio y de modomasimportante en aplicacionesdentales. Algunos de los factoresquehacen de los biomaterialesceramicosexcelentescandidatosparasusaplicaciones son su biocompatibilidad, resistencia a la corrosion, altadureza, resistencia al desgaste en aplicacionesdonde hay articulacion de superficies (materiales de protesisdentales, de cadera y rodilla) ademassu principal ventaja de algunosbiomaterialesceramicos es que se unenmuybien al hueso, lo cual es importante en aplicacionesortopedicas y dentales.<br />
  225. 225. Alumina en implantesortopedicos<br /> La alumina de altapurezatieneresistecia a la corrosion, al desgaste, altasolidez y es biocompatible, es poresoque ha aumentadosuusocomo el material preferidoparareemplazos de cadera. Son reemplazos con protesisartficiales<br />
  226. 226. Requisitospara los implantes<br />Biocompatibilidad.<br />Resistencia a la corrosión en el mediobiológico.<br />Propiedadesmecánicas y físicas compatibles con sufunciónespecífica en el cuerpohumano.<br />Resistentes a la fatigaparalasaplicaciones de cargascíclicas.<br />Óseointegración.<br />
  227. 227. Tipos de metales utilizados<br /> Los metales puros no tienenlasresistencias, elasticidad, ductilidad y purezasquerequieren los distintostipos de implantesactualmenteutilizados en traumatología y ortopedia. Poresarazón se recurre a la adición de uno o mas metales al elemento base paramodificarsuestructuracristalina y por lo tantosuspropiedadesfísicas.<br />Cadaestructuracristalina se denominafase; lasaleacionesquetienenmas de unafase se llamanalotrópicas o polimorfas. El numero de fases de unaaleacióndepende del numero y cantidad de elementos de queconsta, asícomo el tratamiento en que ha sidosometido.<br />Las tresmayoresfamilias de aleacionesempleadas son:<br />•Aleaciones de Cobalto-Cromo-Molibdeno (Co-Cr-Mo)<br />•Titanio-Aluminio-Vanadio (Ti-Al-V) y Ti casipuro<br />•Acerosinoxidablestipo AISI 316 (L) (en base a Fe-Ni-Mo) <br />
  228. 228. 5.7.2 Aplicaciones dentales<br />
  229. 229. Dentro de la boca, tanto los dientes como los<br />tejidos que los sostienen pueden deteriorarse a<br />causa de:<br /><ul><li>Enfermedades bacterianas
  230. 230. Por el paso de tiempo</li></li></ul><li>Causas de la perdida parcial o total de la dentadura<br />Caries dentales<br />La desmineralización<br />Placa dental<br />
  231. 231. Mediante técnicas quirúrgicas especificas es<br />posible reemplazar pieza dentales perdidas por<br />otras sintéticas, con las mismas funciones y gran<br />duración<br />
  232. 232. La prótesis consta de 3 partes fundamentales,<br />llamadas corona, perno o muñón que soportara<br />a la corona y el implante propiamente dicho que<br />reemplazara la raíz del diente.<br />
  233. 233. En la actualidad, existe una gran variedad de<br />materiales que pueden utilizarse para la<br />fabricación de implantes siendo la mayoría de<br />Titanio o unas de sus aleaciones Ti6AI4V<br />
  234. 234. Asegurarse de que el medio biológico responda<br />correctamente a los estímulos y disturbios<br />bioquímicos producidos por el material Implantado <br />En el caso del titanio, una capa de óxido<br />superficial se forma espontáneamente, y luego de<br />muchos años de investigación, se ha comprobado<br />la biocompatibilidad de dicho óxido.<br />
  235. 235.
  236. 236.
  237. 237. 5.7.3 Aplicacionescardiovasculares.<br />
  238. 238. Sistema Cardiovascular<br />
  239. 239. Elementos<br />Corazon<br />Venas<br />Arterias<br />Valvulas<br />Vasossanguineos<br />Sistemalinfatico<br />http://www.anatomiahumana.ucv.cl/efi/modulo24.html<br />
  240. 240. Aplicaciones de biomateriales<br />Biomateriales cardiovasculares pueden dividirse básicamente en tres catogories amplio: Ellos son: <br />Los polímeros absorbibles <br />Los polímeros no absorbibles <br />Metales <br />
  241. 241. Los polímeros absorbibles se utilizan generalmente en situaciones donde la parte polimérica del dispositivo ya no es necesario. Por ejemplo en el caso de las suturas quirúrgicas, el uso de suturas absorbibles elimina la necesidad de que el paciente vaya al cirujano para quitar la sutura después de una herida se cura<br />Algunos de los polímeros conocidos y utilizados son en realidad co-polímeros a partir de diferentes tipos de monómeros mezclados en proporciones diferentes. El ácido poliláctico, ácido poliglicólico, polidioxanona son algunos de los ejemplos.<br />
  242. 242. La mayoría de los dispositivos cardiovasculares utilizar estos tipos de polímeros. <br />En el injerto de stentendovascular, el injerto vascular (prótesis), anillo anuloplastia, parche cardíaco, o el anillo en la base de una válvula cardiaca para la colocación de sutura, todos lo general utilizan el polímero de poliéster.<br />En el caso de los materiales de sutura no absorbible, nylon y polipropileno son los más comúnmente utilizados. <br />
  243. 243. El metal más utilizado es &apos;NickelTitanium &quot;, que se denomina como&apos; Nitino<br />Esta es la aleación de memoria de forma. Esto significa que cuando un stent hecho de este metal se tritura en un catéter (~ 4 mm de diámetro) que no está pasando por la deformación elástica permanente. Así, cuando tal stent es desplegada por un catéter en una arteria por la expansión de globo, que volverá a su forma original. <br />
  244. 244.
  245. 245. Caracteristicasrequeridas<br />Interaccion de la sangre con Material<br />En el caso de aparatos cardiovasculares, se debe considerar las interacciones no sólo con la sangre, pero también con adyacentes y los tejidos circundantes, y además en la adhesión y el crecimiento bacterias u otros agentes infecciosos o cerca del dispositivo.<br />
  246. 246. Angioplastia y colocación de stents<br />El stent es una malla metálica de forma tubular. Cuando se implanta un stent dentro de una arteria coronaria, éste actúa como un soporte o armazón para mantener abierto el vaso sanguíneo. El stent, al mantener abierto el vaso, contribuye a mejorar el flujo de sangre al músculo cardíaco y a reducir el dolor de la angina de pecho.<br />Poliacrilonitrilo<br />polisulfona y <br />poli (metacrilato de metilo)<br />
  247. 247.
  248. 248. corazón.<br />                                                                                                 <br />Desfibrilador cardioversorimplantable (DCI)<br />Los DCI son para aquellas personas que han tenido una frecuencia cardíaca alta anormal que les produjo un desmayo o afectó a la capacidad de bombeo del corazón.<br />
  249. 249. El DCI es típicamente del tamaño de un buscapersonas (beeper) y consta de dos partes:<br />Un generador de impulsos, que incluye la batería y varios circuitos electrónicos.<br />Alambres o cables denominados electrodos. Según el tipo de DCI, éste puede tener uno o dos electrodos.<br />
  250. 250. Marcapasos<br />El marcapasos es un pequeño dispositivo alimentado por una batería que ayuda al corazón a latir con un ritmo constante. Los marcapasos pueden ayudar a regular el ritmo del corazón en casos de frecuencia cardíaca lenta, rápida o irregular, o de bloqueo en el sistema de conducción eléctrica del corazón.<br />
  251. 251. El marcapasos es aproximadamente del tamaño de una caja de fósforos y consta de dos partes:<br />Un generador de impulsos, que incluye la batería y varios circuitos electrónicos.  <br />Alambres o cables denominados electrodos, que se fijan a la pared del corazón. Según las necesidades del paciente, el marcapasos puede tener uno o dos electrodos.<br />Los electrodos son de tatinum, plata, titanio, acero inoxidable, o aleaciones de cobalto.<br /> La mayoría de los marcapasos utilizar una batería de litio-yodo.<br />
  252. 252. Los aparatos a continuación sí afectan a los marcapasos. Los marcapasos podrían no funcionar correctamente al entrar en contacto con estos dispositivos.<br />Grupos electrógenos<br />Equipos para soldar<br />Algunos aparatos utilizados por los dentistas<br />Máquinas de resonancia magnética<br />Máquinas de radioterapia para el tratamiento del cáncer<br />Equipos pesados o motores con imanes potentes<br />
  253. 253. Válvulascardiacas<br />Las válvulas mecánicas son de dos tipos: la bola y la inclinación de jaula de disco. Los materiales más utilizados son de elastómero de silicona, cobalto-cromo-aleaciones basadas en titanio y carbono pirolítico.De elastómero de silicona se ha utilizado para la de asiento o en las válvulas de bola enjaulada.<br />
  254. 254. El corazón bombea la sangre en una sola dirección. Las válvulas cardíacas desempeñan un papel clave en este flujo unidireccional de sangre, al abrirse y cerrarse con cada latido.<br />Cuando la válvula está gravemente dañada es necesario sustituirla. Se realizan sustituciones valvulares más comúnmente para tratar la válvula aórtica y la válvula mitral cuando están gravemente dañadas.<br />Válvulas mecánicas, que normalmente están hechas de materiales tales como el plástico, el carbono o el metal. Las válvulas mecánicas son resistentes y duraderas. Como la sangre suele adherirse a las válvulas mecánicas y formar coágulos, los pacientes que tienen estas válvulas deben tomar diluyentes de la sangre (anticoagulantes) el resto de su vida.<br />
  255. 255.
  256. 256. Válvulas del corazon<br />Celdas de la valvula<br />Matriz de colágeno de la válvula del corazón<br />Valvula despues de la implantacion<br />
  257. 257. Injertosvasculares<br />Estos materiales están constituidos por aproximadamente un 50 por ciento de polímeros sintéticos y un 50 por ciento de proteínas. La porción de polímero de los materiales es un derivado del polietilenglicol.<br />Se utiliza para el tratamiento de aneurisma de aorta abdominal.<br />
  258. 258. Filtrosvenales<br />Los filtros se introducen en la vena cava inferior de pacientes que han tenido o están en riesgo de sufrir una embolia pulmonar, pero en los que el tratamiento anticoagulante para prevenir la recurrencia está contraindicada.<br />el filtro &quot;paraguas&quot; que se haga de elastómero de silicona recubiertos de acero inoxidable y se pasa como un paraguas cerrado, bajo anestesia local, a través del cuello la yugular () vena por medio de un catéter,<br />
  259. 259.
  260. 260. Anillos de anuloplastía<br />El anillo Anuloplastia se utiliza para mantener el diámetro de la abertura de la válvula del corazón. Esto es necesario porque si el diámetro es superior a la medida en que las válvulas se puede cerrar, entonces hay un riesgo de flujo de retorno de la sangre.<br />
  261. 261. Aparato de Asistencia Ventricular<br />Ayuda a bombear sangre desde el ventrículo izquierdo a la aorta.<br />El procedimiento se utiliza en caso de pacientes con debilidad de los músculos cardíacos que no pueden proporcionar suficiente contracción durante la sístole, para bombear la sangre hacia la aorta.<br />Este es un dispositivo implantable de forma permanente, por lo tanto los materiales utilizados para hacer que este dispositivo tienen que ser bicompatible.<br />
  262. 262. Cateteres<br />El catéter tiene un papel muy importante en el campo de productos sanitarios cardiovasculares. Se trata de los primeros dispositivos que hace contacto con el tejido disesease el interior del cuerpo en caso de aneurismas. La función más importante de este dispositivo se va a ofrecer un pasaje ininterrumpido camino para los cirujanos para poder llegar a la profundidad en el cuerpo, para tratar las enfermedades por diferentes tipos de cirugías.<br />
  263. 263. SoporteCardiaco<br />El saco cardíaco como se muestra en la figura anterior se utiliza para proporcionar presión positiva desde el exterior. Esto ayuda al corazón para mantener su forma normalmente. Hay otras aplicaciones de la malla de polímero, tales como un parche cardíaco.<br />Esto se utiliza para corregir las condiciones, como un agujero en el corazón.<br />
  264. 264. Suturas<br />Las suturas son uno de los dispositivos médicos más importantes que se utiliza en la cirugía <br />En los procedimientos cardiovasculares las suturas se pueden utilizar para la reparación de tejidos con el tejido, o tejido con un dispositivo implantable. Estos están disponibles en varios tamaños (diámetro de sutura) y polímeros (absorbible y no<br />
  265. 265. Corazón artificial<br />El transplante de corazón se ha convertido en una forma efectiva de tratamiento para los pacientes con insuficiencia cardiaca intratable, 1 en la actualidad y la supervivencia a 5 años son aproximadamente el 80% y 70%, respectivamente.<br />
  266. 266. 5.7.4 Fallas en implantes<br />
  267. 267. Un implante se considera que ha fallado si debe ser extraído prematuramente.<br />Se asumen dos tipos de fallas: <br />La primera incluye deformaciones permanentes, fracturas por sobrecarga, fracturas por fatiga, corrosión, desgaste, etc., <br />La segunda por infección, inflamación y otras reacciones del cuerpo ante la presencia del implante. <br />
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×