Año 18, número 265.
Imagen: Magic IA.
La importancia de los materiales biocompatibles es fundamental en la medicina y la biotecnología al radicar en su capacidad para interactuar de manera segura y efectiva con el cuerpo humano. Estos materiales han sido utilizados desde tiempos prehistóricos, aunque no con el conocimiento técnico que tenemos hoy. Por ejemplo, la piedra que era afilada para suturar heridas o como instrumentos quirúrgicos, mientras que los huesos se moldeaban para crear instrumentos o incluso elementos de soporte para extremidades dañadas. En las últimas cinco décadas, se han realizado importantes avances en el ámbito de los biomateriales, que abarcan cerámicas, vidrios, polímeros, materiales compuestos e incluso células y tejidos vivos.
Es bien sabido que estos materiales han progresado significativamente en aplicaciones clínicas e implantes que permiten el rediseño de componentes moldeados o mecanizados, así como la creación de recubrimientos, fibras, espumas y tejidos para su uso en productos y dispositivos biomédicos. Algunos biomateriales están diseñados para descomponerse o reabsorberse dentro del cuerpo que eliminan la necesidad de extraer el implante una vez que ha cumplido su función. Para asegurar el éxito de estos materiales, se consideran diversas propiedades, como las mecánicas, la no toxicidad, la modificación de la superficie, la velocidad de degradación, la biocompatibilidad, la tasa de corrosión y el diseño estructural.
Biocompatibilidad
En el artículo publicado por la Universidad Autónoma de Chihuahua, Facultad de Ciencias Químicas y Universidad Tecnológica de Chihuahua (2017). En su investigación de Biomateriales como implantes en el cuerpo humano, la biocompatibilidad se refiere a la capacidad de un material para interactuar de manera favorable con los tejidos biológicos sin provocar una respuesta adversa. Es un concepto clave en campos como la medicina, la ingeniería de tejidos y la fabricación de dispositivos médicos. Para que un material sea considerado biocompatible, debe ser:
- No toxicidad: El material debe ser seguro y no causar daño a las células o tejidos circundantes.
- Estabilidad química: El material debe resistir la degradación en el cuerpo y no liberar sustancias nocivas.
- Compatibilidad mecánica: Debe tener propiedades mecánicas adecuadas para soportar las fuerzas que se aplican en el cuerpo.
- Integración tisular: El material debe permitir la unión adecuada con el tejido circundante, favoreciendo la cicatrización.
- Bioactividad: En algunos casos, es beneficioso que el material promueve la regeneración de tejido o la formación de una capa ósea.
- Longevidad: El material debe ser durable y capaz de mantener su funcionalidad a lo largo del tiempo.
- Absorción o eliminación: En el caso de materiales biodegradables, deben ser absorbidos o eliminados de manera segura por el organismo.
La biocompatibilidad se evalúa a través de estudios in vitro e in vivo, y es fundamental para asegurar la seguridad y eficacia de implantes, prótesis y otros dispositivos médicos.
Aplicación
Los metales son fundamentales en la fabricación de prótesis, estos deben ser compatibles con el tejido humano, resistir la corrosión y el desgaste. La selección de biomateriales adecuados es crucial para garantizar la eficacia y la seguridad de las prótesis. En el ámbito médico, permiten el desarrollo de prótesis, dispositivos implantables y materiales para la regeneración de tejidos que mejoran la calidad de vida de las personas. Entre los metales más comunes y utilizados se encuentran:
- El titanio
- Acero
- Polimetilmetacrilato (PMMA)
- Aluminio
- Neopreno
| Materiales | Descripción | Ventajas | Desventajas | Ejemplos |
| Titanio | El titanio es un metal de transición, conocido por su baja densidad y alta resistencia. | Baja densidad Alta resistencia Resistencia a la corrosión Biocompatibilidad Durabilidad | Su mala reactividad química con otros materiales a altas temperaturas Costo elevado | Implantes dentales Prótesis de cadera y rodilla Implantes ortopédicos |
| Acero | Aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono y otros elementos. Se caracteriza por ser resistente, duradero y maleable. | Resistencia mecánica. Estabilidad dimensional Facilidad de esterilización. | Dificultad en la manipulación quirúrgica Reacciones alérgicas Corrosión y desgaste | Placas Tornillos Prótesis articulares |
| Polimetilmetacrilato (PMMA) | El PMMA es un polímero termoplástico derivado del metacrilato de metilo. | Excelente resistencia a la intemperie y rayos ultravioletas. Envejecimiento apreciable a partir de los 10 años de exposición exterior. Excelente aislante térmico y acústico. | Es más propenso a los arañazos que el vidrio. No es resistente al calor. Se raya fácilmente con cualquier objeto metálico. Se inflama fácilmente y no se apaga al ser retirado del | Prótesis dentales Cemento óseo Lentes Intraoculares Resina dental |
| Aluminio | Es un metal ligero y abundante en la Tierra, conocido por su bajo peso específico, alta conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión. | Potencial de toxicidad Reacciones adversas Incompatibilidad con ciertos fluidos biológicos | Baja dureza y susceptibilidad al desgaste Poca osteointegración Corrosión en ambientes biológicos | Prótesis Silla de ruedas |
| Neopreno | Material sintético de caucho, conocido técnicamente como cloropreno | Posibilidad de irritación cutánea No es resistente a la corrosión No es biodegradable | Resistencia a los ácidos Daño por orina Adaptación para nadar | Rodilleras y codos Fundas para prótesis Férulas de mano y dedo |
Impacto en la vida diaria
De acuerdo con la información que nos da NURE investigación: Revista Científica de enfermería menciona tres puntos importantes que el paciente puede experimentar tras una amputación, como lo es el proceso de adaptación de cambios físicos y psicológicos. A
continuación, se da una breve información sobre estos puntos claves:
Impacto social.
La pérdida de una parte del cuerpo puede provocar una crisis de autoestima y autoconfianza, ya que muchas personas asocian su imagen corporal con su sentido de sí mismas. Las personas con prótesis pueden experimentar miradas curiosas o comentarios inapropiados, lo que puede generar un sentido de aislamiento. Este fenómeno se ve exacerbado en entornos donde la discapacidad no es común, lo que puede llevar a la persona a evitar situaciones sociales y, en consecuencia, a una reducción de su círculo de relaciones. Actividades que antes eran sencillas pueden volverse complicadas, desde practicar deportes hasta participar en eventos sociales.
Movilidad.
La amputación de una extremidad conlleva un impacto significativo en la movilidad de una persona, afectando no solo su capacidad física para moverse, sino también su
independencia y calidad de vida. Este cambio puede ser abrupto pues requiere un período de adaptación que puede variar en función de varios factores, como el tipo de amputación, el uso de prótesis y el entorno de apoyo.
Inicialmente, la pérdida de un miembro puede dificultar actividades cotidianas queantes se realizaban sin pensar, como caminar, subir escaleras o incluso mantener el equilibrio. La adaptación a una prótesis puede ser un proceso desafiante por laadaptación al uso en diferentes entornos. Las prótesis modernas están diseñadas para imitar la funcionalidad de un miembro natural, pero requieren tiempo y práctica para aprender a usarlas de manera efectiva. Al principio, las personas pueden experimentar incomodidad o dolor, lo que puede limitar aún más su movilidad.
Avances tecnológicos; desafíos y limitaciones
Algunos avances tecnológicos que podemos notar respecto a los biomateriales es el uso de titanio y el cómo se descubrió su biocompatibilidad. Este metal fue descubierto en el siglo XVIII en Gran Bretaña por el científico británico William Gregor, pero no fue hasta 1795 que Martin Klaproth nombró el metal como titanio en honor a los titanes griegos. A pesar de su tardío descubrimiento, a mediados del siglo XVIII, el titanio fue revolucionario. El titanio comenzó utilizarse durante la guerra fría para el desarrollo de aeronaves, gracias a su ligereza, resistencia a la corrosión y robustez, lo convirtieron en un material ideal para componentes de aviones y cohetes. Como dato curioso el SR-71 Blackbird, uno de los aviones más rápidos jamás construidos, utilizaba titanio en su estructura. (RGT Consultores Internacionales, 2020).
Este material es muy conocido por ser utilizado en implantes médicos como: prótesis dentales, tornillos óseos y articulaciones artificiales, ya que sus propiedades se asemejan a las del hueso en menor medida. Además de permitir sujetarse a los mismos estando fracturados mientras la lesión sana o sustituir su función, su capacidad para unirse naturalmente a tejidos corporales lo hace valioso para procedimientos quirúrgicos.
El titanio utilizado en implantología es un material totalmente biocompatible, ya que es bioinerte, es decir, aquellos que tienen una influencia nula o muy pequeña en los tejidos vivos que los rodean, tiene una alta resistencia al óxido y demás procesos químicos. El titanio es ligero y, gracias a sus propiedades, es el material que menos rechaza. Es muy resistente al ataque químico, lo que hace que sea uno de los metales más resistentes a la corrosión, especialmente en el entorno de la boca. Los implantes de titanio toman tratamientos de superficie con otros materiales que aumentan su desempeño al promover la osteointegración. Según la marca el tratamiento de superficie, diseño del sistema y estudios son diferentes.
El desarrollo y la implementación de biomateriales avanzados en el campo de la medicina, enfrenta importantes desafíos económicos y de accesibilidad. Aunque los biomateriales pueden mejorar la calidad de vida y la salud de los pacientes, el costo elevado de muchos de estos productos representa una barrera significativa para su adopción generalizada, especialmente en países con recursos limitados o en sistemas de salud pública con presupuestos restringidos.
Los principales desafíos relacionados con los costos económicos y la accesibilidad es el precio en el mercado y precios elevados para los pacientes, sin contar la gran diferencia en el acceso a biomateriales de alta calidad. Este aspecto es considerado una limitación que se presenta en el uso de este tipo de materiales, pues se destaca el elevado costo de producción, haciendo que en la mayoría de los casos los precios de prótesis o implantes relativamente sencillos terminen estando fuera del alcance de los pacientes.
Un ejemplo sería la prótesis de cadera, que puede variar desde los 40 mil hasta los 100 mil pesos, todo dependerá del tipo de prótesis que le colocarán, el hospital, los días de hospitalización (normalmente 2 a 3 días postoperatorios) o si el paciente requiere enfermera en casa, terapia física, entre otros. Debido al costo elevado de las prótesis de cadera ocasiona una desigualdad en el acceso a estas intervenciones, especialmente en países en desarrollo o en sistemas de salud con recursos limitados, sin contar los costos adicionales en cirugía y rehabilitación.
En conclusión, los materiales biocompatibles han revolucionado el campo de las prótesis, ofreciendo soluciones innovadoras y efectivas. Sin embargo, persisten desafíos como la biocompatibilidad a largo plazo y la reducción de costos. La colaboración entre investigadores, fabricantes y profesionales de la salud es crucial para desarrollar materiales biocompatibles más eficaces y accesibles. Con la continua investigación e innovación, se está cerca de mejorar la calidad de vida de las personas y crear un futuro prometedor para la medicina regenerativa.
Karla Janeth López Navarro.
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