Biomateriales

BIOMATERIALES POLIMÉRICOS

Existe una gran variedad de polímeros biocompatibles: los polímeros naturales, como por ejemplo la celulosa, glucosalina, etcétera, y polímeros sintéticos, como, por ejemplo, polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), PVC, nylon, silicona, etcétera. El desarrollo de los biopolímeros en las aplicaciones incluye prótesis faciales, partes de prótesis de oído, aplicaciones dentales; marcapasos, riñones, hígado y pulmones.

minal y (ii) es más rápida y resistente. Todo esto hace que su aplicación resulte muy atractiva para distintos dispositivos, desde ordenadores hasta cámaras digitales.

2.4.1.2 LASER DE PUNTO CUÁNTICO

Un láser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.

El principio de funcionamiento de un láser es sencillo, la energía bombeada al láser excita los electrones de un material ópticamente activo y provoca el movimiento de estos electrones entre la banda de valencia y la banda de conducción, emitiendo de forma simultánea de fotones. Estos fotones son re?ejados por el espejo re?ectante al 100% e impactan de nuevo sobre el material óptico estimulando de nuevo la emisión de más fotones.

En los materiales no nano estructurados, las bandas de valencia y conducción constituyen un continuo siendo, el abanico de niveles de energía disponibles para el movimiento de los electrones entre dichas bandas muy numeroso. Esto da lugar a un amplio número de longitudes de onda de emisión.

Los láseres de punto cuántico son un tipo revolucionario de láseres que son signi?cativamente superiores en prestaciones a los láseres de semiconductores clásicos en aspectos tales como la operación independiente de la temperatura, el bajo consumo energético, la transmisión a larga distancia y rápidas velocidades.

Con?nando las dimensiones de un semiconductor en tres dimensiones para formar un láser de punto cuántico se consigue restringir las longitudes de onda de emisión de forma más estrecha de lo que se puede conseguir en los láseres convencionales. De esta forma la longitud de onda es determinada por el tamaño del cristal y se puede consiguientemente crear láseres a medida.

Las aplicaciones de estos láseres incluyen, entre otras, los lectores de CDs, lectores de códigos de barras e impresoras láser

2.4.1.3 NANOELECTRÓNICA BASADA EN NANOTUBOS DE CARBONO

Como es bien conocido, los nanotubos de carbono poseen propiedades electrónicas y mecánicas excepcionales cuando son comparados con materiales convencionales. En cuanto a las primeras, el control de su diámetro permite obtener estructuras metálicas o semiconductoras, lo que abre un interesante campo de aplicación en el mundo de la Nanoelectrónica.

Además, su alta conductividad térmica podría solventar el problema de disipación existente actualmente en dispositivos nanoelectrónicos.

El principal problema de cara a la obtención de estos dispositivos reside en la actualidad en la fabricación de los mismos. Por un lado, el gap entre los niveles energéticos de los nanotubos es dependiente de su calidad, siendo altamente complicada la fabricación de estructuras con valores predeterminados y repetibles. Por otro lado, el alineamiento de los nanotubos, esencial para el buen funcionamiento del sistema, precisa de técnicas de crecimiento so?sticadas.

A pesar de estas di?cultades, existen hoy en día prototipos de nanosistemas electrónicos basados en nanotubos de carbono. El más conocido de ellos es el llamado CNT-FET (Carbon nanotube-based Field Effect Transistor) que ha sido recientemente considerado como el más candidato para sustituir la tecnología CMOS en un futuro. De manera resumida, los CNTFET son dispositivos basados en la unión de los dos electrodos de metal de un transistor mediante un nanotubo de carbono, haciendo los primeros las veces de terminal y controlando de este modo el funcionamiento del nanotubo (conducción o no conducción) al aplicar una tensión.

LOS BIOMATERIALES:

PROPIEDADES REQUERIDAS EN LOS BIOMATERIALES

Las características exigidas por el cuerpo humano para una articulación artificial hacen que las propiedades requeridas en los materiales utilizados en prótesis sean muy restrictivas. Por esta razón, se requieren materiales biocompatibles; es decir, materiales que produzcan un grado mínimo de rechazo en el cuerpo humano. Los fluidos corporales son altamente corrosivos, y las aleaciones metálicas deben ser resistentes a la corrosión.

Otro aspecto que se debe considerar son las propiedades mecánicas, las cuales son de suma importancia en la selección de materiales para prótesis, debido a que el sistema músculo-esquelético, junto con el movimiento, promueve fuerzas considerables para las prótesis.

Debido a que las superficies de la articulación están en contacto, y tienen un movimiento relativo entre ellas, las prótesis están sujetas a desgaste. Una de las consecuencias del desgaste en las superficies de los implantes es la generación de partículas de desecho. La acumulación de estas partículas en los tejidos circundantes de la articulación puede causar inflamación y dolor.

Además de lidiar con las condiciones mencionadas anteriormente, otro aspecto que se debe considerar en la selección de materiales para implantes quirúrgicos es que sus componentes sean ligeros, de bajo costo, y sus propiedades, estables a través del tiempo.

Idealmente, una prótesis implantada debe funcionar satisfactoriamente durante toda la vida del paciente, de manera que no sea necesario su reemplazo. Sin embargo, en los diseños actuales, la vida de las prótesis varía entre 10 y 15 años para el caso de la prótesis total de cadera, por lo que existe un gran interés en la comunidad científica por desarrollar prótesis de mayor durabilidad para

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