ARTICULOS
La ciencia y la ingeniería de los biomateriales,
un desafío interdisciplinario
GUSTAVO A.
ABRAHAM, MARIA FERNANDA GONZALEZ y TERESITA R. CUADRADO
Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA)
Universidad Nacional de Mar del Plata. CONICET
El término
biomaterial designa a los materiales de origen no biológico utilizados en la fabricación
de dispositivos que interactúan con sistemas biológicos y que se aplican en diversas
ramas de la medicina. Inicialmente, la búsqueda de biomateriales adecuados se realizó
mediante procedimientos puramente empíricos. Esto ha cambiado profundamente y en la
actualidad, pueden definirse la ciencia y la ingeniería de los biomateriales como
actividades multidisciplinarias de investigación y desarrollo que ocupan a un número
creciente de personas altamente capacitadas.
¿QUE ES UN
BIOMATERIAL?
Si bien se propusieron numerosas
definiciones, existe consenso en definir a un biomaterial como: un material no biológico
usado en un dispositivo médico, destinado a interaccionar con sistemas biológicos.
En esta definición están comprendidos
materiales muy diferentes tales como los metales, los cerámicos o los polimeros, tanto
naturales como sintéticos. Habitualmente se utilizan en forma de materiales compuestos en
los que la asociación de dos o más sustancias con características propias forman un
nuevo material cuyas propiedades son superiores a la de cada uno de sus componentes, para
los fines de la aplicación que se le quiere dar.
Sobre la base de la duración y la forma
del contacto que se establece con el organismo, los biomateriales suelen clasificarse como
de uso temporaroa o permanente y de localización intra o extracorpórea. Desde el punto
de vista de su función se pueden distinguir entre ellos los dispositivos destinados al
soporte, al diagnóstico o al tratamiento. Algunos biomateriales contienen drogas y son
considerados medicamentos, otros pueden incluir células vivas y construir los llamados
biomateriales híbridos. También hay biomateriales que incluyen compuestos capaces de
responder a señales provenientes del medio biológico que reciben el nombre de materiales
inteligentes.
Los biomateriales tienen un campo de
aplicación muy amplio que se extiende desde dispositivos de uso masivo y cotidiano en
centros de salud como es el caso de jeringas, vendajes, catéteres, bolsas para suero y
sangre, y recipientes para residuos -hasta sofisticadas piezas que se emplean para
promover la regeneración de tejidos o para reemplazar órganos (tablas l y tabla II).
Tabla I
| Elemento, componente o producto |
Materiales |
| CATÉTERES Y TABULADORAS |
PVC, PE, PU, silicona,
poliéster, fluoropolímeros (teflón) |
| BOLSAS SANGUÍNEAS |
PVC |
| FILM PARA EMBALAJES |
PE, PVC, nylon, poliestireno (PS) |
| CONTENEDORES QUIRÚRGICOS |
PE, PS, poliéster, acrílico |
| RECIPIENTES Y BOTELLAS |
PE, PVC, PS, poliéster, PP |
| PARTES DE ANALIZADORES DE
LABORATORIO, ASPIRADORES, INSTRUMENTOS ÓPTICOS, ETC |
PE, PVC, nylon, etc. |
| COMPONENTES DE EQUIPOS MÉDICOS
ELECTRÓNICOS |
Nylon, PP, poliacetales, etc. |
| COMPONENTE DE MÁQUINAS PARA
CORAZÓN Y PULMÓN. |
Polivinilpirrolidona |
| COMPUESTOS MÉDICOS EN POLVO |
Resinas urea-formadehído |
| PARTES DE DISPOSITIVOS ÓPTICOS Y
ACÚSTICOS. |
Acrílico, policarbonato, epoxi,
etc. |
| PARTES Y RUEDAS DE SISTEMAS DE
TRANSPORTE |
Poliéster, PP, etc. |
| EQUIPAMIENTO PARA TRANSPORTE DE
ALIMENTOS |
PS, PE, PVC, etc. |
| JERINGAS DESCARTABLES, AGUJAS,
TUBOS DE DRENAJE, BOLSAS DE AIRE, CUBRE ZAPATOS, TERMÓMETROS DE USO ÚNICO, BANDAS DE
IDENTIFICACIÓN, TARJETAS, PAÑOS TÉRMICOS Y HÚMEDOS, RECIPIENTES PARA RESIDUOS, ETC. |
PE, PVC, PU, PS, etc. |
| COBERTURAS DE SISTEMAS
ELÉCTRICOS, AISLADORES, ETC |
Poliéster, PVC, PC, acrilonitrilo-butadieno-estireno(ABS),
etc |
| EQUIPAMIENTO Y MOBILIARIO |
Poliéster, PE, PP, PVC, PS,
acrílicos, etc. |
Los dispositivos construidos con
biomateriales están cobrando creciente importancia y su número aumenta continuamente. La
prevención, el diagnóstico y el tratamiento de muchos trastornos de la salud se han
hecho posibles merced a la existencia de nuevos materiales y de formulaciones, y
dispositivos que participan en ellos. En la actualidad, en muchos casos, los biomateriales
se han convertido en los factores determinantes de la factibilidad y del éxito de una
determinada práctica médica.
Tabla II
| LOCALIZACIÓN |
DISPOSITIVO |
ETIOLOGÍA |
MATERIALES |
| OJO |
Lente intraocular Lentes de
contacto
Vendaje corneal |
Cataratas Problemas de la
visión |
Acrílico
(polimetilmetacrilato)silicona (Sil), hidrogeles, Silicona-acrilatos. Colágeno |
| PISO
ORBITAL |
Piso orbital |
Fractura del orbital
que conduce a visión doble |
Politetrafluoroetilena
(PTFE), silicona, polietileno (PE), Ti(malla) |
| Banda escleral |
Desprendimiento de
retina |
Silicona |
| Ojo artificial |
Remoción por
traumatismo o enfermedad |
Acrílico |
| OÍDO |
Marco oído externo |
Pérdida congénita o
traumática del oído externo |
Silicona, PE,
policloruro de vinilo (PVC) |
| Tubo de ventilación |
Infección del oído
medio, oclusión del tubo de Eustaquio |
PE, FC, silicona,
acero inoxidable (A.Inox.) |
| Protesis de estribo |
Estribotomía |
A.Inox., PTFE |
| Timpanoplastía |
Reconstrucción del
oído medio |
A.Inox., PTFE |
| NARIZ |
Rinoplastía |
Nariz congénita en silla |
Silicona |
| BARBILLA |
Prótesis de barbilla |
Barbilla recesiva |
Silicona |
| BOCA |
Protesis mandibular |
Traumatismo,
anquilosis |
ProplastTM |
| Implantes dentales |
Traumatismo,
enfermedad |
Acrílico, epoxi, PE
ultra alta densidad, titanio, alúmina |
| CARA |
Prótesis facial |
Traumatismo |
Acrílico, PVC, poliuretanos |
| CUELLO |
Stents traquiales |
Reconstrucción
traquial |
Silicona |
| Caja de voz |
Pérdida de la voz por
laringectomía |
Silicona, acetales,
A.Inox. |
| CORAZÓN Y
SISTEMA VASCULAR |
Marcapasos cardíaco |
Arritmía, bloqueo
cardíaco |
Epoxi, Sil, PTFE,
A.Inox, Ti |
| Prótesis valvulares |
Enfermedades
valvulares |
Carbón pirolítico,
Ti, PFTE, silicona, tejido reprocesado |
| Bombas intra-aórticas |
Pacientes con
necesidad de asistencia cardíaca |
Poliuretanos
segmentados, copolímeros uretano-silicona |
| Oxigenadores
sanguíneos |
Cirugía a corazón
abierto |
Policarbonato (PC),
cauchos de silicona, poliacetales |
| Vasos sanguíneos y
"stents" |
Traumatismo,
enfermedad |
PVC, poliéster
(dacrón, mylar) Aleac.superelásticas Ni-Ti |
| Almacenado de sangre y
sistemas de liberación |
Traumatismo, cirugía,
enfermedades |
Vinilos, poliacetales |
| Prótesis arteriales |
Arteriosclerosis,
aneurismas |
Tejido de poliéster o
PTFE |
| Suturas biodegradables |
Traumatismo o
enfermedad |
Poliuretanos (PU),
polilactidas |
| SISTEMA
DIGESTIVO |
Segmentos
gastroinstestinales |
Traumatismo o
enfermedad |
Silicona, PVC, nylon,
poliacrilatos |
| Segmentos de esófago |
Traumatismo o
enfermedad |
PE, polipropileno
(PP), PVC |
| SISTEMA
URINARIO |
Stent de uretra |
Bloqueo de uretra por
enfermedad |
Silicona, PE |
| Esfínter urinario |
Incontinencia urinaria |
Silicona |
| Membranas de
hemodiálisis |
Fallas de riñon |
Nylon, silicona,
celulosa, PU, poliacrilonitrilo, cuprophane |
| ORGANOS
SEXUALES |
Prótesis mamarias |
Mastectomía
subcutánea, subdesarrollo o asímetría de mamas |
Silicona |
| Stent vaginal |
Recontrucción por
enfermedad o ausencia congénita |
Silicona, PE |
| Implante |
Trompas de Falopio |
Silicona |
| Implante de pene |
Impotencia eréctil |
Silicona, PE |
| Implante testicular |
Orquidectomía |
Silicona |
| ESQUELETO |
Placa craneal |
Traumatismo |
Acrílico, Ti (malla) |
| Articulaciones de
rodilla, dedos y otras |
Artritis, traumatismo |
Compuestos PE-fibra de
carbono, PU, silicona |
| Placas de fijación de
fracturas |
|
Aceros, aleaciones
Ti-Al-V, acrílicos, PE ultra densidad, dacrón |
| Reparación de huesos |
|
Hidroxiapatita,
acrílico |
| Tendones artificiales |
Tendonitis,
traumatismo |
Silicona, poliéster |
| Músculo artifical
pasivo |
Atrofía muscular,
traumatismo |
Silicona, poléster |
|
