Biocerámicas

BIOCERÁMICAS

CARACTERÍSTICAS GENERALES Y CAMPOS DE APLICACIÓN

Materiales biocerámicos son aquellos específicamente diseñados para ser usados en la fabricación de implantes quirúrgicos, prótesis y órganos artificiales, así como para cumplir una determinada función fisiológica en el cuerpo humano.
Las biocerámicas poseen una buena biocompatibilidad y oseointegración y, además, son losmateriales más parecidos al componente mineral del hueso, por lo que sus expectativas de aplicación son muy amplias. Sin embargo, su carácter rígido y quebradizo limita su empleo a aquellas aplicaciones que no deban soportar cargas, como es el caso del relleno de defectos óseos, tanto en cirugía bucal como en ortopédica, en la cirugía del oído medio y en el recubrimiento de implantes dentales yarticulaciones metálicas. No obstante, se está investigando activamente en otros posibles campos de utilización como son la fabricación de cementos basados en fosfato cálcico, la preparación de mezclas bifásicas para obtener componentes minerales del hueso lo más similares a las apatitas biológicas, la ingeniería tisular y, por supuesto, la obtención de materiales nanoestructurados semejantes a lasestructuras de los tejidos duros.
Estructuralmente, las cerámicas se pueden clasificar en: sólidos cristalinos, sólidos amorfos como los vidrios y sólidos amorfos con núcleos de cristalización caso de las vitrocerámicas. Además, atendiendo a su actividad química en el organismo humano, se consideran 3 tipos de biocerámicas:

Se utiliza esta clasificación como eje para el desarrollo de losdistintos tipos de cerámicas y sus aplicaciones.

MATERIALES CERÁMICOS BIOINERTES

Estos materiales deben tener una escasísima influencia en los tejidos vivos que les rodean. Por ello se les exigen varios requerimientos:

• El material es insoluble en el organismo.

• Cualquier materia desprendida del implante no afecta a las células.

• Debe producirse una fuerte y rápida absorción demoléculas del organismo en la superficie del implante, para así quedar completamente cubierto por el tejido vivo.

El cerámico bioinerte más popular y de mayor uso es la alúmina. Sin embargo el mayor problema para su empleo en implantes es el alto módulo de elasticidad de Young (380 GPa), que provoca un elevado desajuste elástico en la interfaz con el hueso. Tal hecho genera una distribuciónasimétrica de cargas y el implante, al tener el mayor módulo de elasticidad, soportará la mayor parte de los esfuerzos. Es decir, el hueso estará "protegido" de los esfuerzos, lo cual es perjudicial, pues los huesos que no soportan esfuerzos o cargas o sólo padecen esfuerzos de compresión terminan experimentando un cambio biológico que conduce a su debilitamiento y atrofia. Con ello, la probabilidad defractura del hueso, de la interfaz o del implante, será sumamente elevada.
Para solucionar este problema se han propuesto varios caminos. Quizás el más prometedor consiste en la utilización de materiales cerámicos polifásicos, pues así es posible variar la cantidad relativa de las fases presentes y otras características macro y microestructurales de manera adecuada, para adaptar sus propiedades alas del biosistema. En este sentido, se ha desarrollado un sinterizado de Al2O3-TiO2-SiO2, de composición química (% en peso) 90%TiO2; 7,5%Al2O3 y 2,5%SiO2 que presenta unas propiedades muy interesantes.
En efecto, este material tiene un coeficiente de expansión térmica, α = 8.86.10-6 °C-1, muy similar al de la dentina y al del titanio metálico. Esto último facilitaría el empleo del cerámicoternario en implantes compuestos cerámico/metal.
Además, sus propiedades mecánicas son superiores a las del bioinerte monofásico de mejor comportamiento, que es el TiO2. Sin embargo, a pesar de que el módulo de elasticidad de Young es 5 veces menor que el de la alúmina, todavía es muy alto comparado con el del hueso. No obstante, se ha podido fabricar, empleando el método del peróxido de...