Materiales Bioceramicos

INTRODUCCIÓN

Cuando hablamos de Biomateriales generalmente nos estamos refiriendo a materiales sintéticos y naturales tratados, que son usados para reemplazar o aumentar la función de algún tejido u órgano. Un Biomaterial se utiliza y adapta esencialmente para uso médico.

Es importante que los Biomateriales cumplan con su principal requisito que es la Biocompatibilidad, esta se define como la habilidad que requiere un material para actuar con una respuesta adecuada del tejido huésped, en una aplicación específica.

Los Biomateriales pueden clasificarse de acuerdo a su respuesta biológica y según su composición química. Según su respuesta biológica se pueden clasificar en:

• Biotolerantes: No reacciona apreciablemente con el medio al ser implantada. Como ejemplo podemos citar al acero inoxidable utilizado en placas, las aleaciones Cromo-Níquel, entre otros.

• Bioinertes: Estos biomateriales no causan ninguna respuesta de su huésped y esto se debe generalmente a que no producen ningún tipo de reacción química entre ambos; esto es porque la mayoría de estos materiales son metales con su superficie recubierta de una capa de óxido estable. Como resultado de esto las células pueden estar en contacto directo con el material pero sin formar ningún tipo de unión entre ambos. Ejemplo de estos pueden ser la Alúmina, Zirconia y el Titanio.

• Bioactivos: Son los biomateriales de más reciente desarrollo. Tienen la capacidad de reaccionar con el tejido adyacente y de formas enlaces químicos directos con el mismo. Normalmente las células crecen directamente junto al biomaterial y en algunos casos van formando tejido especializado dentro del mismo. Ejemplo: Cerámicas de Fosfato de Calcio, Cerámicas de óxido de Silicio o Biovidrios.

La otra clasificación de biomateriales la podemos hacer según su Composición Química, y los dividiremos en:

Metales • Acero Inoxidable

• Aleaciones Cromo-Cobalto

• Aleaciones de Titanio

Polímeros • Polimetilmetacrilato (PMMA)

• Polietileno

Cerámicas • Alúmina

• Zirconia

• Cerámicas de Fosfalto de Calcio

• Biovidrios

Composites

BIOCERÁMICAS

Los cerámicos son productos constituidos por compuestos inorgánicos no metálicos como los silicatos, óxidos metálicos, carburos e hidruros. En esta definición se incluyen los materiales cerámicos propiamente dichos, los vidrios y los cementos.

Los materiales cerámicos son usados industrialmente en una sorprendente amplia gama de aplicaciones. Presentan como propiedades la de ser más rígidos y resistentes que el acero cuando se someten a fuerzas de compresión, soportan más calor y corrosión que los metales o los polímeros, tienen una densidad menor que la mayoría de los metales y sus aleaciones; y sus materias primas son abundantes y económicas.

Como desventaja podemos decir que son materiales muy quebradizos, es decir que no tienen fases de deformación plástica y que tienen una muy baja resistencia a las fuerzas de tracción, flexión o cizallamiento.

• Clasificación: Las Biocerámicas pueden clasificarse según.

Estructura Física • Solidos Cristalinos

• Policristalinos por chorro de plasma

• Sólidos amorfos.

Composición Química • Óxidos cerámicos

• Biovidrios

• Fosfato de calcio

Aunque las cerámicas y los vidrios no sufren corrosión, presentan alguna forma de degradación cuando son expuestas al medio biológico. Aunque las cerámicas consideradas inertes químicamente (alúmina, por ejemplo) experimentan una degradación de sus propiedades mecánicas como consecuencia del contacto con la solución salina del medio biológico.

ALUMINA

Es la cerámica Bioinerte más frecuentemente utilizada. La mayoría de las investigaciones sobre esta cerámica fueron hechas entre los años 1950 y 1970, y fue la primer Biocerámica de uso extensamente difundido. Fue en 1970 cuando P. Boutin, en Francia, introdujo el uso de la alúmina para el reemplazo de cabezas femorales y cotilas.

El uso de la alúmina como Biomaterial está motivado por su excelente Biocompatibilidad y su excepcional coeficiente de fricción y baja velocidad de desgaste. Debido a su capacidad de ser pulidas con un alto acabado superficial y su excelente resistencia al desgaste, la alúmina se utiliza a menudo para las superficies de desgaste de las prótesis de sustitución conjunta.

 Fabricación

Su fabricación comienza mediante la mezcla de polvo cristalino de gran pureza, con pequeñas cantidades de aglutinante, agua y lubricante. Posteriormente se somete a compresión en molde y a un secado para evaporar el agua. A continuación los cilindros obtenidos son torneados hasta obtener la forma deseada.

El paso siguiente es la sinterización, el cual el material es calentado nuevamente a 1600-1800°C y sometido a elevadas presiones para densificarlo; finalmente se somete a un tratamiento de acabado según su aplicación. El material resultante obtiene su máximo grado de oxidación, lo que le aporta una gran estabilidad termodinámica, y gran resistencia a la corrosión.

 Propiedades

Es un material muy rígido (módulo de Young 380 Gpa). Presenta buena resistencia a la compresión y mala a la tracción, lo cual le impide ser utilizado en zonas sujetas a flexión. Muestra una alta fragilidad (ausencia de deformación plástica) lo cual la hace propensa a la rotura, siendo su límite de fractura 3-6 Mpa.

Su estructura química tiene un elevado número de enlaces iónicos, como todos los cristales y es esta estructura iónica la que lo hace altamente hidrofílico, presentando gran capacidad de adsorción de moléculas de agua o mojabilidad (la mojabilidad facilita su lubricación disminuyendo el desgaste por adhesión).

Su

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