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DEFINICINLa ciencia de los BIOMATERIALES es la rama de la ingeniera biomdica que se encarga delestudio de la sntesis, composicin y evaluacin de los materiales empleados para lafabricacin de dispositivos que entran en contacto con los tejidos de los seres vivos,considerando no slo las reacciones entre ellos sino tambin los cambios tanto a nivelestructural como a nivel propiedades de los mismos.

Biomecnica articular y Sustituciones protsicas. Instituto de Biomecnica de Valencia

CLASIFICACIONES

MODO DE OBTENCIN (sinttico o natural)

PERMANENCIA EN EL CUERPO (permanente o transitorio)

TEJIDO DONDE SEA IMPLANTADO (duro o blando)

RESPUESTA DEL TEJIDO FRENTE AL IMPLANTE

Inertes o biolgicamente inactivos, con formacin de tejido fibroso en la interfase

Bioactivo o biolgicamente activo, con formacin de enlace interfacial

Reabsorbible o biodegradable, que se disuelve con el tiempo en el medio biolgico y eltejido circundante lo sustituye.

Los metales esenciales son los que estn presentes en los organismos vivientes y ejercen una funcin biolgica insustituible.

Elem. Cerebro Rin Hgado Pulmn Msculo Piel Sangre Plasma

Ca 320 390 140 480 100 360 62 99

Cl 8000 9000 4800 12000 2800 11000 2900 4000

Co 0.0005 0.05 0.23 0.06 0.02 0.03 0.0003 0.0004

Cr 0.12 0.05 0.03 0.6 0.04 0.3 0.03 0.02

Cu 22 12 20 6 3 1.7 1.1 1.1

Fe 200 290 520 1300 140 29 480 1.1

I 0.4 0.09 0.0015 0.001 0.1 1.7 0.06 0.08

K 11600 7800 7400 8600 10500 1900 1700 170

Mg 550 550 480 410 630 150 41 22

Mn 1.1 3.8 3.7 0.8 0.2 0.2 0.03 0.003

Mo 0.2 1.4 2.8 0.2 0.2 0.07 0.004 0.04

Na 10000 800 5500 1200 4000 9300 2000 3300

Ni 0.3 0.2 0.2 0.2 0.008 0.8 0.04 0.04

Se 2.1 2.1 2.1 - 2.5 - 0.27 0.11

Contenido de diferentes elementos esenciales (en ppm) en tejidos secos de mamferos.

BIOMATERIAL METLICO?

Elemento Efecto

txico

Elemento Efecto

txico

I - 10 000 Ba(II) 200

K(I) 6 000 Li(I) 200

B(borato) 4 000 Sb(III o V) 100

Br- 3 000 Ag(I) 60

Sn(II) 2 000 As(III o V) 5 - 50

Co(II) 500 F- 20

Cu(II) 250-500 Se(IV) 5

Cr(VI) 200 Cd(II) 3

Tabla 2.1. Toxicidad en humanos de algunos elementos, expresada en mg/dia/Bowen,1966/

Metal Tipo de metal Efecto de

deficiencia

Efecto de exceso

Cadmio (Cd) txico reduce

crecimiento

nefritis

Calcio (Ca) esencial deformacin

sea

cataratas, clculos,

arterio-esclerosis

Cromo (Cr) esencial incorrecto

metabolismo

glucosa

Cobalto (Co) esencial anemia falla coronaria,

policitemia

Cobre (Cu) esencial anemia enfermedad

Wilson

Hierro (Fe) esencial anemia hemocromatosis,

siderosis

Paladio (Pd) txico reduce

crecimiento

anemia, encefalitis

Litio (Li) txico depresin

manaca

neuritis

Magnesio (Mg) esencial convulsiones anestesia

Manganeso

(Mn)

esencial deformacin

sea

ataxia

Tabla 2.2 Principales efectos por defecto o exceso en el organismo de algunos metales.

TXICIDAD?

MATERIALESMETLICOS

75% son metales

Muy pocos son utilizados

como biomateriales

Concepto variable a lo largo del tiempo

BiocompatibleBiocompatibleBiofuncional

BiocompatibleBiofuncionalBioactivo

1

generacin

2

generacin

3

generacin

Biocompatibilidad:

Biolgicamente aceptable (aceptado por el organismo sin provocar rechazo)

No txico

Inerte o qumicamente estable

Biofuncionalidad: capacidad de desempear la funcin para la que ha sido creado

Propiedades mecnicas (de acuerdo con utilidad, tiempo de vida, etc.)

Flexibilidad, dureza, resistencia a fatiga

Densidad y peso adecuados

Diseo adecuado y adaptabilidad

Bioactividad:

Integracin con molculas biolgicas

Regeneracin del tejido

Capacidad de responder a seales provenientes del medio induciendo una respuesta especfica del tejido biolgico circundante

Reacciones entre

Superficie del material

Respuesta inflamatoria del tejido husped

Factores

Caractersticas del paciente

Procedimiento quirrgico

Fluido y tejidos circundantes

Caractersticas del biomaterial:

Toxicidad

Reacciones qumicas superficiales

Hidrofobicidad/hidrofilicidad

Liberacin de iones (corrosin)

Topografa (rugosidad, porosidad)

Efectos mecnicos

Interfase implante-tejido

Reaccin del sistema inmune

Resultado

Integracin del implante o

Encapsulamiento en capa fibrosa

Capa fibrosaImpide la correcta integracin del implante al hueso

ToxicidadTolerancia biolgica al metal

Corrosin

Prdida de pureza del material

Liberacin de iones al medio

Depende

Nobleza del material

Pasivacin formacin de capa de xido

Medio biolgico (pH, cargas,)

Corrosin - TiposCorrosin por fisuras o crevice

Corrosin por picaduras o pitting

Ruptura de la pelcula de xido

Tipo especial

Fretting

Corrosin bajo tensin

Corrosin intergranular

Producido por tomos de C

Debido a malos tratamientos trmicos

Materiales Mdulo

Elstico

(Mpa)

Resistencia

(Mpa)

Deformacin

Mxima

(%)

Densidad

(g/cm3)

Polmeros

Silicona

Nailon

UHMW polietileno

PMMA

1-10

2,800

1,500

60

6-7

76

34

60

350-360

90

200-250

1-3

1.12-1.23

1.14

0.93-0.94

1.10-1.23

Metales

Aceros Inoxidable 316L

Co-Cr

Ti6Al4V

200,000

230,000

110,000

540-620

900

900

55-60

60

10

7.9

9.2

4.5

Cermicas y carbones

Al2O3

Carbn piroltico

Hidroxiapatita

363,000

280,000

120,000

490

517

150

Desde inicio de la historiaLas prtesis y elementos sustitutivos de miembros del cuerpo han existido debido a necesidades de tipo:

Necesidad sustitutiva en caso de amputaciones (traumticas, de castigo)

Estticas (dentales)

Estando, hasta bien entrado el siglo XVIII, al alcance de pocos, debido a su coste, y a sus caractersticas morfolgicas (peso y esttica)

Prtesis metlicas, edad moderna

Al final del siglo XVI aproximadamente, empieza la protsica de miembro superior con elementos metlicos (mano de Gtz). Accesible para miembros del estamento militar y nobles (cara y pesada), y hecha por orfebres.

En el siglo XIX, las prtesis dentales empiezan a utilizar elementos mixtos, tambin otros materiales metlicos (inventados por Fronzi), Pt y Ag.

Prtesis Metlicas. Edad contempornea

Primera Guerra Mundial: Empieza la protsica exterior (exoprtesis), por los tullidos (Otto Bock), usando elementos metlicos: Fe, Bronce.

Segunda Guerra Mundial y posteriores: Gracias a la Administracin de Veteranos (US), industria (GER), Ministerio Ejrcito (USSR), se crean escuelas de protsicos, y se empiezan a desarrollar materiales para las mismas (endo y exoprtesis):

Acero Inoxidable (50-60`s)

Fibra Carbono (70-80s)

Ti / Cr y aleaciones (90s) actualidad

La principal aplicacin de los biomateriales metlicos es reparar o

reconstruir las partes del cuerpo humano que han sufrido dao o se han perdido.

Biomateriales para la rehabilitacin del cuerpo humano . BENJAMN VALDEZ S., MICHAEL SCHORR W., ERNESTO VALDEZ S. Y

MNICA CARRILLO B.

CLASIFICACIONES

Disposicin en el cuerpo(interno o externo)

Tiempo de permanencia,Material de osteosntesis: En general

pueden ser extrados cuando el proceso biolgicoreparativo ha terminado, puesto que el hueso escapaz de soportar las exigencias habituales sin suauxilio.

Prtesis: se las emplea para reemplazartotal o parcialmente un hueso o una articulacinirreparablemente daados en su morfologa.

Hierro, Cromo, Nquel, Titanio y Molibdeno (pueden ser tolerados por el cuerpo en pequeas cantidades)

Biocompatibilidad Biofuncionalidad Bioactividad

Acero

Inoxidable

Aleaciones de

Cromo-Cobalto

Aleaciones de

Titanio

Elemento Composicin

Carbono 0.03 max.

Manganeso 2.00 max.

Fsforo 0.03 max.

Azufre 0.03 max.

Silicio 0.75 max.

Cromo 17.00-20.00

Nquel 12.00-14.00

Molibdeno 2.00-4.00

Composicin qumica del acero Inoxidable 316L(ASTM,1992)

Biomecnica articular y Sustituciones protsicas. Instituto de

Biomecnica de Valencia

El acero es una aleacin de hierro y carbono, a la que la adicin de otros

elementos le confieren la propiedad de ser resistente a la oxidacin

ACERO INOXIDABLEDEFINICIN

EVOLUCIN

1 para implantes fue el 18-8 (18%Ni-8%Cr)

+ Molibdeno(2-4%), aumentar la resistencia a corrosin en medio salino

316L, disminuye el Carbono 0,08% del 316 a 0,03%Mejora la corrosin in vivo

Para mantener las condiciones de corrosin Cr >11%

ACERO INOXIDABLE

Biomecnica articular y Sustituciones protsicas. Instituto de

Biomecnica de Valencia

Efecto del Nquel y del Cromo en la estructura austentica (ASTM,1992)

ESTRUCTURA

Ferrtica (con resistencia mecnica reducida)

De cementita (carburos de hierro duros y frgiles)

Perltica (una matriz ferrtica con lminas de cementita)

Austentica (dura y resistente)

ACERO INOXIDABLE

CONDICIN RESISTENCIAA TRACCIN

(MPa)

TENSIN DE FLUENCIA

(MPa)

ALARGAMIENTO MXIMO (%)

DUREZAROCKWELL

Recocido 485 172 40 95HRB

Trabajado en fro

860 690 12 -

Propiedades mecnicas del acero inoxidable 316L (ASTM,1992)


Las caractersticas microestructurales y propiedades mecnicas de un acero

inoxidable no se deben slo a su composicin qumica, sino tambin al

tratamiento trmico y mecnico aplicado

ACERO 316L

Trabajado en fro(Acritud)

ACERO INOXIDABLE

Para la fabricacin de prtesis de acero inoxidable 316L,

PROBLEMA Corrosin en zonas anexas a tornillos

Fabricacin de pieza trabajado

en fro

Soldadura por calentamiento

uniforme

Eliminacin de oxido en la superficie

Tratado de superficie por pulido espejo o acabado mate por

arenado

Pasivadomediante cido

Nitrico

ALEACIONES DE CROMO-COBALTO

Comercialmente, Stellite, Vitallium, Vinertia, segn fabricante

Elem CoCrMo(F75) CoCrWNi(F90) CoNiCrMo(F562) CoNiCrMoWFe(F563)

Min Max Min Max Min Max Min Max

Cr 27.0 30.0 19.0 21.0 19.0 21.0 18.0 22.0

Mo 5.0 7.0 - - 9.0 10.5 3.0 4.0

Ni - 2.5 9.0 11.0 33.0 37.0 15.0 25.0

Fe - 0.75 - 3.0 - 1.0 4.0 6.0

C - 0.35 0.05 0.15 - 0.025 - 0.05

Si - 1.0 - 1.0 - 0.15 - 0.5

Mn - 1.0 - 2.0 - 0.15 - 1.0

W - - 14.0 16.0 - - 3.0 4.0

P - - - - - 0.015 - -

S - - - - - 0.010 - 0.010

Ti - - - - - 1.0 0.5 3.5

Co Hasta el total

Caractersticas qumicas de las aleciones de CR-CO ms comunes (Se,litsch,1980)



Fundicin CoCrMo(F75) Forja CoCrWNi(F90) Forja CoNiCrMo(F562)Tratado en fro

RESISTENCIA A TRACCIN (Mpa)

655 860 1793 min

LMITE DE FLUENCIA (0,2% offset) (MPa)

450 310 1585

ALARGAMIENTO(%) 8 10 8.0

REDUCCIN REA (%) 8 35.0

RESISTENCIA A FATIGA (MPa)

310

CrCoMoTcnica de

Cera PerdidaPrtesis dentales y

actualmente prtesis articulares

Tcnica de Forja

Vstagos de prtesis de rodilla y cadera

CrCoMoNi

Caractersticas qumicas de las aleciones de CR-CO ms comunes (Semlitsch,1980)


ALEACIONES DE TITANIO

Comercialmente existen cuatro tipos de Ti no aleado, dependiendo de las impurezas. El O es l m simportante para la ductilidad y resistencia.

Para prtesis se utiliza el Ti aleado Ti6Al4V. (5,5-6,5% Alumino, 3,5-4,5% Vanadio)

Comercialmente, Tivanium, Tivaloy, Tikrutan, segn fabricante


Composicin qumica del titanio no aleacdo y de la aleacin Ti6Al4V (ASTM ,1992)

Elemento Grado 1 Grado2 Grado3 Grado4 Ti6Al4V

Nitrgeno 0.03 0.03 0.05 0.05 0.05

Carbono 0.10 0.10 0.10 0.10 0.08

Hidrgeno 0.015 0.015 0.015 0.015 0.0125

Hierro 0.20 0.30 0.30 0.50 0.25

Oxigeno 0.18 0.25 0.35 0.40 0.13

Titanio Hasta el total


Propiedades Grado 1 Grado2 Grado3 Grado4 Ti6Al4V Ti3Nb13Zr

RESISTENCIA A TRACCIN (MPa)

240 345 450 550 860 1030

LMITE DE FLUENCIA (0,2% offset) (MPa)

170 275 380 485 795 900

ALARGAMIENTO(%) 24 20 18 15 10 15

REDUCCIN REA (%) 30 30 30 25 25 45


Propiedades mecnicas del titanio y sus aleaciones (Davidson et al.,1994)

Titanio puro presenta unas propiedades mecnicas muy bajas. En implantes normalmente se utiliza el titanio aleado Ti6Al4V

Cuanto mayor grado de impurezas mayor resistencia y menor ductilidad.

Titanio tiene poca ersistencia a esfuerzos cortates, poco recomendable para tornillos, placas de osteosistesis, etc.


Titanio es muy reactivo

POSITIVO

NEGATIVO

Biocompatibilidad

Procesado a alta temperatura atmsfera inerte o fundido en vaco

FABRICACIN

Forjado a menos de 925 y mecanizado a baja velocidad y herramientas afiladas

Algunas aplicaciones de titanio se recubren con microesferas de titanio de diamentroente 50-200m que se sueldan a 1200.Esto repercute negativamente a las propiedades mecnicas a fatiga, lo fragiliza y lo hace anistropo.

Y en el futuro..http://www.youtube.com/watch?v=sJ4J69EEpu4

Hay miles de prtesis distintas, restructuraciones parciales, totales, placas, implantes dentales endoprtesis, exoprtesis, etc.

Principales componentes son Compuestos con una alta conductividad y propiedades plsmicas, capacidad de resistencia y biocompatibilidad:

Fe: Los primeros caracterizados en nanonpartculas(usualmente recubiertas)

Au: Dando lugar a nanogold, con aplicaciones inmensas en biotecnologa y sensores.

Ag: Por su alta biocompatibilidad y resistencia a microbios y bacterias.

Pt, Ti: Alto rango de absorcin y antioxidantes

Estructuras en forma de puntos

Estructuras ms comunesUsualmente en forma de puntos, bien esfricos, bien en forma de conchas, shells, bicapa, a veces (Pt) en suspensin coloidal en forma de polvillo para crear arrays.

Se han desarrollado, ultimamente, sobre todo en con nanopartculasde plata, la forma de placas, plates, para dotar a estas nanopartculas de un rango de absorcin mucho mayor al de ya por s alto que disfrutan, debido a las variaciones de potencial al tener el efecto plasmnico de variacin de potencial de e- en su superficie.

CIEMAT

Ejemplos de nanoestructuras metlicas

Nanopartculas de AuEn general suspendidas en suspensin coloidal de agua, de color rojo intenso (100nm).

Tienen importantes propiedades elctricas y una banda de absorcin grande y modulable, debido a la existencia del efecto plasmdico en su superficiel.

Su produccin (caracterizacin) se deriva fundamentalmente de la reduccin del cido Cloroarico (Cl4AuH), por cualquier metal, que provoca la precipitacin de iones Au3+

Nanopartculas de Au

Usos particularmente interesantes son:Agentes de contraste en microscopa electrnica

Tratamiento experimental de enfermedades relacionadas con el sistema seo (artritisreumatoide)

Radiofrmacos en el tratamiento de enfermedades tumorales.

Abad, J. M.; Mertens, S. F. L.; Pita, M.; Fernandez, V. M.; Schiffrin, D. J. "Functionalization of Thioctic Acid-Capped Gold Nanoparticles for

Specific Immobilization of Histidine-Tagged Proteins" J. Am. Chem. Soc.; 2005; 127, 5689-5694.

Nanopartculas de Ag

Tamao entre 1 y 100 nm

Generalmente cubiertas por xido u otros agentes (poliuretano)

Puede formar nanobarras, nanotubos

Su caracterizacin se hace fundamentalmente por tres mtodos:

PVD deposicin de vapor.

Implantacin inica (bombardeo de iones sobre una placa con sustrato)

Qumica hmeda: Reduccin de una sal de plata con agentes como borohidrido de Sodio (NaBH4) azcares como beta-D-Glucosa.

Nanopartculas de Ag

Aplicaciones especficas:

Bactericida y antifngicoImportantes propiedades de agente que se fija a membranas plasmticas.

Instrumentos quirrgicos

Cementos seos

Agentes antiviralesTratamiento VIH

Jose Luis Elechiguerra Interaction of silvernanoparticles with HIV-1 a) HAADF image ofan HIV-1 virus exposed to BSA-conjugated

silver nanoparticles. b) HAADF image of HIV-

1 viruses without silver nanoparticle

treatment.

Nanopartculas de Ag

Aplicaciones especficas:Cicatrizante: especialmente en heridas producidas por contnuos roces (prtesis), eliminacin olores por sudor.

Fibras sintticas:

Inconvenientes:

Ambientales (contaminacin de aguas)

Constantin Ciobanu Polyurethane Gelwith Silver Nanoparticles for the

Treatment of Skin Diseases Imgenesantes de tratamiento,y 19 y 57 das

despus

Pureza 99,9%

Apariencia nanopolvos negro

APS 25 nm

SSA 40-60 m 2 / g

Proceso de fabricacin Procesos de REDOX.

Morfologa Esfrica

La densidad aparente 0.1-0.25g/cm 3

densidad real 7,90 g / cm 3

Prevencin de la corrosin Parcialmente apaciguada

Nanopartculas de Fe

Habitualmente obtenidas por procesos redox

Nanopartculas de Fe

Sus usos ms habituales son:

Tratamiento de contaminacin de Aguas

Biodiagnstico (por imagen contraste)

Nanoaleaciones

Plsticos (Recubrimiento)

Nanopartculas de Pt

Habitualmente suspendidas en coloide

Muy pequeas, entre 2-3 nm incluso ms pequeas

Principal inters reside en sus propiedades anti-oxidantes

Su sntesis es a travs de la reduccin del hexacloroplatinato (PtCl6)

2-, se consiguen partculas sub-nano neutras- de Pt, y el resto del precipitado, se va pegando a ellas, para conseguir nanopartculas de muy uniforme tamao.

Nanopartculas de Pt

Aunque el rango de aplicaciones podra ser extremadamente amplio, el hecho de que sean muy pequeas, pero tiendan a agregarse, y que puedan actuar como catalizadores en ciertas reacciones, ha hecho que debido a potenciales problemas con efectos sobre la salud, todava estemos en una fase muy prematura de investigacin sobre aplicacioesbiomdicas.

En cambio, s hay tecnologas en marcha para su aplicacin en superconductores y supercomputacin.

Micro-pncreas artificial Universidad Illinois

Aplicaciones Biomdicas - Ejemplo

Vlvulas cardiacas

Jaulas, pivotes, anillo y ciertos discosmetlicos.

Jaula-bola, lenticulares,de disco oscilante, bivalvas

Acero inoxidable,Cr-Co, titanio

StentsEndovasculares, esofgicas,de prstata, de ureter, coronarias, biliares, EVAR (abdominal aortic aneurysm)

Material

Acero inoxidable, Tantalio, Aleaciones de Cobalto, Platino, Nitinol

Revestimientos de diferentes materiales: (medicamentos en los liberadores de droga, polmeros u oro en los bioactivos, y membranas biolgicas en stent grafts)

Estructura y diseo

Tubo fenestrado

Malla multicelular

Espirilados (coil)

MarcapasosRegulacin del ritmo cardiaco

Generador de impulsos + batera + circuitos electrnicos + electrodos

Electrodos de titanio, plata, acero inoxidable, aleaciones de cobalto; bateras litio-yodo; carcasas de titanio

Intrumentacin quirrgicaTubos, catteres, grapas

Dispositivos anticonceptivosDIU de cobre

Corrosin en el tero

Impide la implantacin del vulo

OdontologaCoronas, puentes, implantes, alambres dentales, pernos, tornillos

Titanio, aceros inoxidables,aleaciones de plata, nquelcobalto, NiTi

NitinolAleacin de Ni-Ti (alrededor de 50-50%)

2 fases:Baja Temperatura Martensita

Dureza, resistencia y mdulo elstico inferiores

Alta Temperatura Austenita

Memoria de formaTransformacin entre fases por cambios de temperatura

NitinolMemoria de forma simple

Austenita se deforma y se enfra en esa posicin Forma a recordar

Martensita se deforma a temperaturas bajas

Aumento de temperatura vuelta a la forma inicial austentica

Memoria de forma doble

Necesita adiestramiento (muchos ciclos de memoria simple)

Cambios de dislocaciones

Favorecer aparicin de variantes martensticas

Impedir otras

NitinolSuperelasticidad

Md>T>Af

Transformacin entre fases por aplicacin de carga

Sin carga Austenita

Puede estabilizarse en fase Martensita al aplicar cierta tensin

Carga:

AB=deformacin elstica Austenita

BC=transformacin en Martensita

CD=deformacin elstica Martensita

D=lmite elasticidad. Deformaciones plsticas hasta rotura

Descarga:

CF=recuperacin elstica Martensita

FG=transformacin en Austenita

GH=recuperacin elstica Austenita

Magnesio

Ventajas

Material biodegradable y reabsorbible

Existencia natural en tejido seo y elemento esencial en metabolismo (4 catin ms abundante: 0.7-1.05 mmol/L)

Iones solubles en medio fisiolgico, no txicos y exceso excretado por la orina

Desventajas

Cintica de biodegradacin rpida

Altos niveles pueden provocar parlisis, hipotensin, problemas cardiacos y respiratorios.

Aplicaciones ortopdicas Implantes seosMagnesio

Propiedades mecnicas ms cercanas al hueso:

Baja densidad

Mdulo elstico

Resistencia a compresin

Es necesario Magnesio para la incorporacin de Ca al hueso

Puede estimular el crecimiento de nuevo tejido seo

Recubrimientos de conversin qumica aplicados sobre magnesio puro: a) capa de carbonato y b) capa de fluoruro.

Seccin transversal de magnesio puro

con recubrimiento de fluoruro de

magnesio.

Imgenes: M. Carboneras et al. Tratamientos qumicos de conversin para la proteccin de magnesio biodegradable en aplicaciones temporales dereparacin sea


Problemas

Alta corrosin en fluidos corporales (10,5-210 mm/ao en solucin NaCl 3%) prdida integridad mecnica

Mejorar resistencia a corrosin

Modificacin superficial recubrimientos

Conversin qumica

Anodizado

Electrodepsito de hidroxiapatita

Aleaciones de Magnesio

Al, Mn, Cd, Ag,tierras raras


Recubrimientos de conversin qumica aplicados sobre Recubrimiento de MgF2 e hidroxiapatita en Magnesio (izda) y osteoblastos adosados a la superficie del material

Aplicaciones ortopdicas Implantes seosMateriales porosos

Cellular metals o metal foams

Ingeniera de tejidos

Mejora integracin implante-tejido natural Regeneracin sea

Fabricacin:

Caractersticas poros

Nmero Tamao Forma Conectividad

Caractersticas Mecnicas

Mdulo Young Elasticidad Tensin Rotura Densidad

Aplicaciones ortopdicas Implantes seosMateriales porosos

Magnesio

Otros (titanio, nquel, hierro, aluminio)

SEM micrograph of a magnesium material with porous microstructure produced using space-holding particles. Wen et al. Compressibility of porous magnesium foam: dependency on porosity and pore size

Tantalio

Zimmer Trabecular

Metal Technology

Imgenes de titanio, nquel y hierro porosos. John Banhart, Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams

Aplicaciones vascularesStents biodegradables

Hierro, magnesio

Realizan su funcin y se degradan

Evitan reestenosis, trombosis, disfuncin endotelial prolongada, heterogeneidad de propiedades mecnicas en distintos puntos de los vasos, peligro de ruptura

Disminuyen la inflamacin

Stents de Magnesio VS Acero inoxidable despus tras 30 das desde la implantacin en coronarias porcinas. Ron Waksman, Biodegradable Stents: They Do Their Job and Disappear: Why Bioabsorbable Stents?

Aplicaciones vascularesStents autoexpandibles NiTi

Stents basados en la Superelasticidad del Nitinol

Superelasticidad: Md >T>Af

Ausencia fuerzas exteriores: mximo dimetro Austenita

Tensiones superiores a BMartensita inducida por tensin

Introduccin stent comprimido

Colocacin expansin

Aplicaciones vasculares

Stents autoexpandibles NiTiStents basados en la Superelasticidad del Nitinol

Histresis del material gran absorcin de E en ciclos

Expansin en conducto con estenosis fuerza sobre las paredes correspondiente a la tensin de descarga del material

Resistencia a Compresin Radial (RCR) alta evita colapso frente a contraccin (espasmos, presin por tumor, mov peristlticos)

Fuerza crnica expansiva (FCE) baja aumento de dimetro sin producir lesiones (vasodilatacin)

Aplicaciones vasculares

Stents autoexpandibles NiTiStents basados en la Memoria de Forma del Nitinol

Introduccin a temperatura baja (fase martensita)

Expansin al aumentar la temperatura en el interior (fase austenita)

Necesita:

Af cercano a T del interior del cuerpo (37C)

Ms bajo, pero no demasiado para no producir lesiones en la colocacin (necrosis)

Aplicaciones dentales

Alambres dentales de NitinolMediante tratamiento calrico diferencial, puede adecuar la fuerza que ha de generar el alambre en cada segmento de la arcada

Los biomateriales metlicos han sido, histricamente, los ms utilizados en biomedicina, en especial en elementos estructurales cmo prtesis, por su alta resistencia a rotura.

Sus propiedades mecnicas su pueden variar a travs de su composicin qumica y su procesos de fabricacin, lo que los hace muy interesantes para muchas aplicaciones

Aunque la investigacin cientfica est ms centrada en la obtencin de nuevos biomateriales no metlicos su utilizacin sigue siendo primordial en muchos campos

La investigacin actual en biometales se centra en:Diseo de recubrimientos, modificaciones superficiales, aleaciones, etc. con caractersticas mejores para la biomedicina

Utilizacin de materiales metlicos en nuevos campos como la nanomedicina

Desarrollo de materiales bioactivos

PREGUNTAS??

Muchas gracias

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