BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... ·...
Transcript of BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... ·...
![Page 1: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/1.jpg)
Biocerámicos
![Page 2: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/2.jpg)
Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad, su baja resistencia mecánica a tracción y o flexión y a su baja resistencia al impacto.
![Page 3: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/4.jpg)
n Bio inertes: son aquellas que no reaccionan con el medio al ser implantadas: alúmina, zirconia y carbón pirolítico.
n Boactivos: se caracterizan porque se unen directamente al hueso sin formar tejido conectivo en medio.
n El único conocido es el hidroxiapatito (Ca10(PO4)6(OH)2=HA), compuesto similar a la fase mineral del hueso.
n El resto de los materiales se unen al hueso mediante una capa de HA sobre su superficie
![Page 5: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/5.jpg)
n Biodegrables o reabsorbibles: son aquellos que al ser implantados, se disuelven con el tiempo y son reemplazados gradualmente por el tejido natural.
n Sería el material ideal dado que permanecen en el cuerpo mientras es necesaria la función y desaparecen a medida que el tejido se regenera.
n La resistencia disminuye durante el proceso de reabsorción.
n Ca3(PO4)2
![Page 6: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/6.jpg)
Según la aplicación
Estructurales: Elevada resistencia mecánica y generalmente bioinerte. Alfa-alúmina y circonia.
No estructurales: biocerámicas bioactivas o reabsorbibles, densas o porosas con baja resistencia mecánica ya que no tienen que soportar grandes cargas
![Page 7: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/7.jpg)
Presentan muy pocos cambios químicos cuando se exponen a disoluciones fisiológicas.
n La respuesta del tejido a estas biocerámicas es la formación de una membrana fibrosa muy fina del orden de la micra que rodea el implante
Cerámicas bioinertes
![Page 8: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/8.jpg)
Alúmina
n De alta pureza y de alta densidad (99,5%)n Grano medio de < 4 μmn Utilizada en prótesis de cadera e implantes
dentales.n Buena resistencia a la corrosión.n Formar capsula fibrosa muy finan Bajo coeficiente de fricciónn Buenas propiedades mecánicas como al
desgaste
![Page 9: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/11.jpg)
n La aplicación mas difundida de la biocerámicas de alúmina es en ortopedia
n Como componente de las prótesis articulares de cadera y de rodilla.
n El coeficiente de fricción y el índice de desgaste alúmina-alúmina disminuye con el tiempo alcanzando los valores de una articulación real
![Page 12: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/12.jpg)
n También se usa en la cabeza del fémur, ya que se ha demostrado que el par alúmina/ polietileno de ultra alto peso molecular tiene mejor comportamiento al desgaste ( 10 veces menor desgaste).
n La mayor dificultad es el par alúmina polietileno es su sensiilidad a los medios acuosos, los que pueden causar fatiga estática y su baja resistencia a la fractura
![Page 13: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/13.jpg)
n Las condiciones en los implantes de cadera son:
n Ambiente acuoso, ciclos severos de tensión, sobrecarga, impactos.
n El mayor problema es la emisión de partículas debido a la fricción entre la superficie de la cabeza de alúmina y el acetabulo
![Page 14: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/14.jpg)
Circona ( ZrO2)
n Se ha comenzado a utilizar como material alternativo a la alúmina, posee mayor resistencia a la fractura (mayor tenacidad) y menor modulo elástico.
n Es excepcionalmente inerte en los medios fisiológicos y buena resistencia a la fatiga estática y menor coeficiente de fricción circona/polietileno con respecto alúmina/polietileno
![Page 15: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/15.jpg)
La circona mas alta tenacidad suele estabilizarse con itria(~ 3%)
![Page 16: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/17.jpg)
n El par circona/circona presenta un desgaste unas 5000 veces mayor que el par alúmina/ alúmina
![Page 18: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/19.jpg)
n Presentan mayor tenacidad que los materiales monolíticos anteriormente citados.
n Lo mas importante es la mayor tensión umbral para el factor de intensidad de tensiones por debajo de la cual no tiene lugar propagación de grietas.
n Para el caso de la prótesis cerámicas proporciona un rango de intensidad de tensiones de total seguridad para el uso del material para esfuerzos mecánicos
![Page 20: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/21.jpg)
CarbonoEl carbono presenta una gran variedad de formas:
ØCarbono amorfo, grafito, diamante, carbón vítreo y carbón pirolítico.
ØInercia química, biocompatibilidad y tromboresistencia.
ØCaraterÍsticas físicas de los componentes óseos
densidad 1,5 2,2 g/cm3, módulos elásticos varían entre 4 y 35 GPa.
Carbón pirolítico: de baja densidad (LTI) y de alta densidad ( ULTI) y carbón vítreo.
Las tres varientes poseen una estructura desordenada, similar al grafito pero con capas al azar.
CARBONES TURBOS ESTRÁTEGICOS
![Page 22: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/22.jpg)
n Poseen gran biocompatibilidad celular con la sangre y el tejido blando como también su excelente tromboresistencia.
n Se aplica en: aparato circulatorio, conductos vasculares y válvulas de corazón. La mayoría de las válvulas son realizadas con recubrimiento de carbón pirolítica LTI sobre un sustrato de grafito.
n 10% peso de Si( β-SiC),contribuye a aminorar el desgaste del carbón pirolítico
![Page 23: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/23.jpg)
n Carbón vítreo son estudiados para unirse a tejidos blandos y duros.
n Aplicaciones odontológicas y otorrinológicas en dispositivos de LTI sobre titanio para facilitar el paso de la sangre.
![Page 24: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/24.jpg)
Carámicas BioactivasØ Estas cerámicas nace de la necesidad de eliminar el movimiento interfacial que produce los cerámicos bioinertes.
ØCarámicas bioactivas: hidroxiapatito, vidrios, vitrocerámicas y materiales compuestos con actividad superficial.
ØEn la superficie de estos materiales se forma una capa de carbohidroxiapatito ( CHA) biológicamente activa, la cual o la unión interfacial con el tejido, es una fase equivalente a la fase mineral constituyente del hueso.
ØPosee gran resistencia a la ruptura
![Page 25: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/25.jpg)
HidroxiapatitoEl hidroxiapatito ( HA), es una fosfato cálcico cuya formula es CA 10( PO4)6(OH)2 cuya relación molar es Ca/ P= 1,67.
Posee un carácter iónico , estructura cristalina HCP
![Page 26: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/26.jpg)
n La dureza es de 5 mohs y su densidad de 3,156 gr/ml y su coeficiente de expansión térmica tiene un valor de 11,6 10-6 K -1.
n Propiedades mecánicas similares al hueso,
n Módulo elástico entre 40 y 100 GPa. Esmalte de dientes es 74 GPa, 21 GPa dentina.
n Compactos densos de HA es entre 100-300 MPa
![Page 27: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/28.jpg)
Obtención de hidroxiapatito
n Método de precipitación.
n Medio básico
![Page 29: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/29.jpg)
Hidrólisis
Se obtienen a partir de hidrólisis de fosfato ácidos de calcio.
ØCaHPO4 2H20, Ca8H2 (PO4)6 5H2O.
ØEl pH se controla con flujo de NH3 gaseso.
ØSoluciones KOH, NaOH
![Page 30: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/30.jpg)
Reacciones en estado sólido
![Page 31: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/31.jpg)
Reacciones hidrotermales
Una variante es el uso de un precursor natural con macroporosidad interconectada similar al hueso humano esponjoso ( 100 a 400μm).
Ej. Esqueleto mineral de coral:
Coral con agua y (NH4)2HPO4 calentar a 250ºC por 12 a 48 horas. 100 MPa
![Page 32: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/33.jpg)
n Primero se genera una interfase implante/ tejido óseo, una matriz ósea de osteoblástos diferenciados generando una banda de solo 3 a 5 μm de alta densidad electrónica.
n Entre el área y las células se observan manojos de colágeno con cristales de hueso mineralizado.
n Con el tiempo esta zona se contrae 0,05 a 0,02 μm
![Page 34: BIOMATERIALEs clase 5.pptcomunidadbiomedica.tripod.com/sitebuildercontent/BIOMATERIALES... · Tradicionalmente las cerámicas están limitadas, en cuanto a su aplicación por su fragilidad,](https://reader030.fdocumento.com/reader030/viewer/2022021805/5bb10d0e09d3f289598cf853/html5/thumbnails/34.jpg)
Utilización
n Restauración como sustitución ósea, pero posee baja resistencia mecánica.
n Recubrimiento de prótesis de cadera.