Anar al contingut

Biocerámicas

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Les bioceràmiques són un subtipo important de material biocompatible. Són materials ceràmics biocompatibles, que estan específicament dissenyats per a ser utilisats en la fabricació d'implants quirúrgics, pròtesis i òrguens artificials, aixina com per a complir una determinada funció fisiològica en el cos humà que és la base fonamental d'un material biocompatible.[1]

Tipos de biocerámiques

[editar | editar còdic]

Atenent a la seua activitat química en l'organisme humà, es consideren dos tipos de biocerámicas: bioinertes i bioactivas.[1] Les bioinertes són aquelles que no s'unixen química o biològicament en el teixit, per lo tant, l'organisme no les pot absorbir i, per tant, no produïxen cap alèrgia ni reacció secundària. Són totalment biocompatibles, resistents a la corrosió i no són tòxiques. Alúmina i Zirconia són eixemples d'este tipo de materials.[2] Les bioactivas són aquelles que posseïxen una reactivitat en el teixit viu, com les vitroceràmiques i les hidroxiapatitas.

Biocerámiques inertes

[editar | editar còdic]
  • Alúmina: La purea de l'alúmina depén del sistema d'obtenció amprat. Per a la fabricació d'implants, la norma ASTM exigix una purea del 99.5 % en un contingut màxim de SiO2 combinat en òxits alcalinos (principalment Na2O) inferior al 1 %. L'alúmina s'ha utilisat en èxit per a l'elaboració d'implants, com a caps de fèmur, components d'articulacions i per a implants dentals. Ya que s'acostuma a obtindre per sinterizado, la porosidad juga un paper molt important en les propietats mecàniques. Existix una relació entre porosidad i tamany de gra, de tal manera que quan la porosidad cau per baix del 2 %, el tamany de gra acostuma a créixer considerablement. L'alúmina és aixina mateix molt dura podent-se obtindre durees entre 20 i 30 GPa. Esta elevada purea combinada en propietats de baixa fricció fan d'este un material idòneu per a pròtesis articulares, a pesar de la seua fragilitat i de les dificultats de fabricació.[3][4]
  • Zirconia: L'interés de l'us de les ceràmiques de zirconia com biomaterial radica en la seua alta estabilitat química i dimensional, el seu excelent resistència mecànica i tenacitat a la fractura i el valor del mòdul de Young del mateix orde de magnitut que les aleacions d'acer inoxidable. Les ceràmiques de zirconia superen la llimitació que presentava les ceràmiques d'alúmina pel que fa a la tenacitat i a la resistència a la flexión. La zirconia tetragonal policristalina (TZP) posseïx una microestructura de gra fi, la qual, no és estable, pero l'adició de chicotetes cantitats d'òxits estabilisants tals com I2O3 o MgO, en tal cas parlem de Y-TZP o Mg-TZP, estabilisen la zirconia tetragonal policristalina. L'aplicació biomèdica més important dels materials de circona ha segut la fabricació de caps femorales, aixina com la fabricació d'implants dentals.[4]

Biocerámiques actives

[editar | editar còdic]
  • Hidroxiapatita (HAP): la fòrmula empírica del qual és Ca10(PO4)6(OH)2, és el mineral principal dels ossos, representant al voltant del 43 % en pes. També apareix en les dents: en esmalts i dentina (teixit intermig, més bla que l'esmalt). És el segon teixit més dur del cos. És groguenc, i el seu alt grau d'elasticitat protegix a l'esmalt suprayacente contra les fractures. Les seues ventages són que és estable i biocompatible. La seua relativa baixa resistència i durea, varen fer que els investigadors ho rebujaren com biomaterial quan investigaven peces de hidroxiapatita pura. Hui dia s'ampra com a tal en molts implants prostéticos en forma d'un film prim que recobrix les pròtesis, s'ha estés l'us totalment en les pròtesis de cadera. Les demés aplicacions del hidroxiapatito són com composites, que es voran més alvance. El hidroxiapatito es considera una biocerámica bioactiva reabsorbible.
  • Fosfat de calcio (TCP): També cridat fosfat tricálcico (d'allí lo de TCP). Va ser usat com biocerámica en els anys 20, la seua fòrmula molecular és Ca3(PO4)2, i hui dia solament s'usa combinat en HAP. Abdós composts tenen estructura cristalina hexagonal i la seua relació Ca/P no és molt diferent. Es considera una biocerámica bioactiva perque es va vore que, igual que la HAP, produïx osteogénesis[5]
  • Vitroceràmiques: Totes són vidres, la composició de la qual fa que tinguen en comuna un bloc de construcció bàsic: el SiO44-. Hi ha dos vitroceràmiques que s'han desenrollat molt com biomateriales: Bioglass® i Ceravital®. L'us d'estos es deu més a les seues propietats químiques que físiques: tenen una baixa expansió tèrmica, pero les seues propietats mecàniques són inferiors a les que proporciona l'alúmina o atres ceràmiques bioinertes. La reactivitat química de les vitroceràmiques les fa bioactivas en teixits blans i durs si se selecciona apropiadament la composició d'estes ceràmiques. D'esta manera, es poden dividir en dos categories (A i B) sobre la seua bioactividad. Al grup A pertanyen les vitroceràmiques que una volta incorporades en el pacient ajuden al procés de regeneració òssea cridat osteoinducción (el paper d'este grup és el d'ajudar com a matriu a la reabsorción dels osteoclastos entorn seu, fent que l'os es regenere a on s'incorpora esta ceràmica). Al grup B pertanyen les vitroceràmiques que ajuden en la osteoconducción (que es diferencia de l'anterior que el procés és més llent i prolongat, i les cèlules òssees no creen os nou entorn, sino que substituïxen el material per os nou). Per estes propietats químiques, que es donen en la superfície del biomaterial (en la interfase biomaterial-teixit) s'usen com a pròtesis dentals i ortopédicas. Estes propietats químiques també es troben en el HAP.[6]
  • Composites: Els materials composts (composites en anglés), contenen 2 o més materials constituents diferents o fases, que són capaces d'actuar de manera sinérgica per a donar propietats superiors a les establides per cada component per separat. Els materials biològics naturals tendixen a ser composites (per eixemple: els ossos, fusta, dentina, cartílec, pell…). Cada constituent del material compost deu ser biocompatible, i la interfase entre els constituents no deu ser degradada una volta incorporada al pacient pel seu organisme. Les propietats del material van a dependre de les propietats dels constituents del material compost. Si s'usen dos ceràmiques inertes, que solen ser molt resistents, s'obté un material més resistent que els materials de partida. Eixemple: A el2O3/ZrO2, l'estructura del qual de l'alúmina és del corindón. Si es vol un material resistent al mateix temps que tinga propietats bioactivas, es té els materials composts HAP/alúmina, entre uns atres. Per a terminar, si es mesclen dos materials en propietats bioactivas, el biomaterial resultant combinarà les propietats fisicoquímica d'abdós. L'eixemple: HAP/TCP/colágeno: Es tracta d'una ceràmica bifásica (que les seues dos fases són: el hidroxiapatito i el fosfat de calcio) i colágeno (un polímero natural fet d'aminoàcits, és dir, una proteïna). El colágeno és la matriu que conté a la ceràmica (igual que ocorre en els ossos naturals).[7]
  • Nanocomposites: És un material multifase sòlit a on una de les fases té una, dos o tres dimensions de menys de 100 nm. En el sentit més ampli, esta definició pot incloure mijos porosos, coloide, geles i copolímers. Les propietats electroquímiques, mecàniques, elèctriques, tèrmiques... dels nanocomposites diferixen notablement de la dels materials constituents. Els nanomateriales composts diferixen dels materials composts convencionals per l'excepcionalment alta relació entre la superfície i el volum de la fase dispersada en la matriu. L'àrea de la interfase entre la fase de la matriu i el reforç és típicament un orde de magnitut major que per als materials composts convencionals. Açò fa que una cantitat relativament chicoteta de reforç a escala nanométrica puga tindre un efecte observable a escala macroscòpica en les propietats del compost.

Aplicacions

[editar | editar còdic]
Pròtesis de cadera de titani, en un cap ceràmic i torra de polietileno

Sobre aplicacions mèdiques són un interessant camp d'investigació i desenroll per a l'obtenció de biomateriales útils en la fabricació i la fixació d'implants òsseus i dentals.[7]

Els requisits que deuen complir les biocerámiques per al seu us mèdics són les següents:

  1. Ser compatible, és dir, deu ser acceptat per l'organisme, no provocar que este desenrolle sistemes de rebuig davant la presència de la biocerámica.
  2. No ser tòxic, ni carcinógeno.
  3. Químicament estable i inerte.
  4. Tindre una resistència mecànica adequada.
  5. Tindre una resistència a la fatiga adequada.
  6. Tindre una densitat i pes adequats.
  7. Tindre un disseny d'ingenieria perfecte, un implant de tamany i forma adequats.
  8. Relativament econòmic, reproduible i fàcil de fabricar i processar per a la seua producció a gran escala.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 F. Shackelford (1999). Bioceramics, Taylor & Francis. ISBN 9789056996123.
  2. ↑ P. Ducheyne, G.W. Hastings (editors) (1984) CRC metal and ceramic biomaterials vol 1 ISBN 0-8493-6261-X
  3. ↑ Gitzen, Walter H. (1980). Alumina as a Ceramic Material. ISBN 978-0-916094-46-1.
  4. ↑ 4,0 4,1 (2000).Injury.(31)
    D33-D36,.
  5. ↑ Annals of Surgery.71
    32-39.Consultat el 3 de febrer de 2013.
  6. ↑ Journal of Biomedical Materials Research.12
    307-316.doi:10.1002/jbm.820120305.
  7. ↑ 7,0 7,1 Ravaglioli, A.; Krajewski, {{{nom2}}} (1992). Bioceramics: Materials, properties and applications, Chapman & Hall, pp. 431. ISBN 9780412349607.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Biocerámicas&oldid=1004757»