Aplicaciones cardiovasculares de los polimeros

APLICACIONES CARDIOVASCULARES DE LOS POLIMEROS

Presentado por:

LAURA CRISTINA OSPINA RESTREPO

Profesor:

CARLOS ANDRES VARGAS ISAZA

INGENIERÍA BIOMÉDICA

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA ITM

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y APLICADAS

MEDELLÍN

COLOMBIA

2015

Introducción

Los polímeros tienen una gran versatilidad como biomateriales porque ofrecen características como baja densidad, facilidad de moldeo y la posibilidad de modificarlos para lograr una biocompatibilidad. Además por ser termoplásticos y tener propiedades mecánicas aceptables, tienen una gran variedad de aplicaciones en el campo de la medicina cardiaca (Smith & Hashemi, 2007). La aplicación de los polímeros en esta área de la medicina es de gran importancia ya que sin ellos, elementos como las válvulas cardiacas, injertos vasculares, oxigenadores cardiacos, corazones artificiales y dispositivos de apoyo cardiaco no tendrían un acople adecuado al cuerpo y por ende un buen funcionamiento para mantener o mejorar la vida del paciente.

Prótesis intravasculares

Las prótesis se pueden definir como un material artificial y biocompatible empleado para sustituir un órgano o tejido del cuerpo lesionada o con un funcionamiento degradado. A lo largo de la historia se han utilizado numerosos materiales que han ido modificándose con el fin de obtener una mejora en el funcionamiento de la prótesis a utilizar, intentando encontrar el “injerto ideal”. (Sainz, 1997)

Un injerto ideal debe tener ciertas características las cuales fueron enumeradas por Scales en 1953 y estas son:

• Biocompatibilidad con el huésped, es decir, no debe producir reacciones toxicas, alergénicas o cancerígenas en los pacientes que reciben estos implantes.
• Resistencia física, es decir, el injerto no debe dilatarse, deformarse o ser reabsorbido por el cuerpo a no ser que sea diseñado con ese fin.
• Resistencia a la infección
• Facilidad de esterilización y almacenamiento
• Variedad de tamaños
• Fácil implantación
• Impermeabilidad a la salida de la sangre

Los injertos tienen que ser resistentes a las infecciones y de varios tamaños para permitir la elección de uno que se adapte adecuadamente al sitio donde se va a implantar, además deben permitir que las agujas los penetren fácilmente y al mismo tiempo evitar escapes de sangre a través de sus membranas.

• No trombogenico, para esto hay que tener en cuenta factores como la carga eléctrica, la porosidad, la composición química y la respuesta del organismo del paciente para evitar la adherencia de plaquetas al sistema que luego puedan producir trombos.
• Capacidad de distensibilidad
• Bajo costo y de fácil manufactura (Scales, 1953)

Clasificación

• Textiles sintéticos

• Dacron woven
• Dacron knitted
• Velour
• Biológicos revestidos

• No sintéticos

• Teflón (PTFE)
• Poliuretano
• Bioabsorbibles

• Biológicos: Aloinjertos

• Homoinjertos arteriales
• Aloinjertos venosos
• Vena umbilical

• Biológicos: Xenoinjertos

• Carótida bovina
• Carótida canina

• Biológicos: tubos de fibrocolageno

• Autologo
• Heterologo

• Compuestos

• Injertos rectos termino-terminal
• Injertos secuenciales

Generalmente los injertos más utilizados son de dacrón y de PTFE, que fueron estudiados por Voorhees y sus colaboradores en 1952 determinando que el dacron puede ser confeccionado para la fabricación de injertos por el hilado, tejido o trenzado de los mismos. El hilo de Dacron es un multifilamento cuya textura es espiral teniendo gran elasticidad. Los injertos hilados o Woven tienen una disposición circunferencial y son más deformables al ser atravesados por las agujas. (Sainz, 1997)

Características y propiedades

Los dos polímeros más usados en la medicina cardiaca son el PET o dacrón y el PTFE  teflón expandido.

PET (dacrón): Por sus propiedades físicas y químicas únicas tales como, ser altamente cristalino y tener una temperatura de fusión alta (T=256°C), ser hidrofobico y restistente a hidrólisis en ácidos diluidos, es altamente utilizado en aplicaciones médicas como suturas, mallas e implantes vasculares. Además los PET pueden ser moldeados por medio de técnicas convencionales para obtener filtros Luer, válvulas y catéteres (Park & Bronzino, 2003). Uno de los principales retos en el uso de estos elementos y dispositivos de apoyo es la instalación, para esto se usa el dacrón como una malla que permite el crecimiento de los tejidos del cuerpo sobre él, de modo que se da una adaptación natural entre el dispositivo y el cuerpo del paciente. Para estos injertos han sido creados nuevos tejidos de dacrón impregnadas en antibióticos (rifampicina) y aquellas que tienen carbono pirolítico en su interior, lo que disminuye la agregabilidad plaquetaria. (Sbarbati y otros, 1991)

PTFE (teflón): Es un polímero de alta densidad (2.15~ 2.2 g/cm³), con un modulo de elasticidad bajo (0.5 GPa) y un coeficiente de fricción de 0,1 (Park & Bronzino, 2003). Usado por primera vez como reemplazo de vena cava en 1975, que por ser químicamente inerte, altamente electronegativo e hidrofobico, además de no requerir pre coagulación es el material de  elección para los puentes distales del ligamento inguinal, sustituto para las venas de gran calibre y las fistulas arteriovenosas para diálisis, entre otros procedimientos (Castillo, 1993).

Las prótesis de PTFE pueden estar soportadas para evitar la compresión mecánica; se utilizan en los by-pass extraanatómicos y en los infrageniculares. La utilización de prótesis de PTFE es de elección en los by-pass a vasos distales y se usan cuando la vena safena interna del paciente ha sido utilizada previamente o no es útil para ello. (Harris, Taylor & McConnell, 1990). Además según Bandyk y sus colaboradores en 1991, la principal ventaja de este tipo de material es la mayor resistencia a la infección,

En la tabla 1 se pueden observar el teflón y el dacrón como materiales estables y su solubilidad diferentes medios, así como sus reacciones en diferentes factores de prueba y su posible toxicidad durante el procesamiento.

 TABLA 1. Materiales estables y los medios en los cuales se solubilizan i= Insoluble

r= Hinchamiento, reblandecimiento o agrietamiento

II= funde con descomposición

*= Fuerte sublimación

V= Casi sin cambios

s= Ácida

ss= Muy ácida

0= No se enciende

IIb= Sigue ardiendo, gotea

+= Humo denso

MC: Cloruro de metileno

EA: Acetato de etilo

AC: Acetato

NOTA: Fuente: Benavides, M., (2000). Informador técnico: proyecto de investigación aplicada (pag 25). Cali: SENA Valle.

Características físicas y químicas

Los dos polímeros más usados en la medicina cardiaca son el PET o dacrón y el PTFE  teflón expandido.

El politetrafluoretileno (PTFE), es una resina resistente al calor y a los agentes químicos más conocido como teflón, es un producto blanco que se obtiene por extrusión o por moldeo, sinterizando posteriormente el producto en hornos de convección, también se puede obtener por moldeo que es superior en calidad y características al extruido. (Park & Bronzino, 2003).

El PTFE es un polímero similar al polietileno, con átomos de hidrogeno cambiados por átomos de flúor, la unidad estructural es el monómero formado por dos atomos de carbono y dos de fluor (dos unidos a cada carbono). Como puede observase en la tabla 1.

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