Biomecanica

Biomecánica, VII, 13 (73-78), 1999
Correspondencia:
Dr. F.J. Gil, Dept. Ciencia de los Materiales e Ing. Metalúrgica,
ETS Ingenieros Industriales de Barcelona, Universidad Politécnica de Catalunya,
Av. Diagonal 647, 08028 Barcelona . E-mail gil@cmem.upc.es
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CONCEPTOS BÁSICOS EN BIOMECÁNICA
Metales y aleaciones para la substitución de tejidos
duros
F.J. GIL, M.P. GINEBRA, J.A. PLANELL.C.R.E.B. Centre de Recerca d´Enginyeria Biomèdica.
Dept. Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica.
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Barcelona.
Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona
Resumen
En este trabajo se revisan los diferentes materiales metálicos utilizados en la substitución
de tejidos duros. Se hace una revisión de los aceros inoxidables, lasaleaciones Cromo-
Cobalto y el Titanio y su aleación más utilizada, el Ti-6Al-4V, en términos de su
composición química, los procesos de conformación y las propiedades mecánicas.
Palabras clave: Metales, Aleaciones, Implantes.
Summary
In this paper the different metals and alloys used for hard tissue substitution are
reviewed. Stainless steel, Chromium-Cobalt alloys, Titanium and the mostimportant
Titanium alloy for clinical applications (Ti-6Al-4V) are described in terms of chemical
composition, manufacturing processes and mechanical properties
Keywords: Metals, Alloys, Implants
Introducción
Los materiales metálicos presentan buenas
propiedades mecánicas (resistencia, tenacidad.....)
respecto a otros materiales como los polímeros y
cerámicos. Esto hace que sean losmateriales más
adecuados para ciertas aplicaciones estructurales,
como las prótesis articulares, placas de
osteosintesis, tornillos de fijación ó implantes
dentales, entre otras.
No todos los materiales metálicos son aceptados
biológicamente por parte de los tejidos que están en
contacto con ellos, y los estudios de
biocompatibilidad son fundamentales para la
selección de los que se puedenutilizar como
biomateriales. Por otra parte, los materiales
metálicos implantables, deben presentar una buena
resistencia a la corrosión, ya que si se produce la
oxidación del metal por el ambiente hostil del
cuerpo humano, además de que el implante se
debilita, se produce una liberación de productos de
corrosión a los tejidos circundantes que producen
efectos no deseables.
Los metales yaleaciones que cumplen los
requisitos anteriormente citados y que son por tanto
los más comúnmente utilizados en aplicaciones
clínicas como implantes, se muestran en la Tabla 1.
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Tabla 1. Metales y aleaciones implantables
MATERIAL COMPOSICIÓN CONDICION
Ac. Inox. Austenítico AISI 316 Fe-18Cr-14Ni-3Mo Forjado
AISI 316 LVM Fe-21Cr-9Ni-4Mn-3Mo-Nb-N. Forjado
Aleaciones Cromo-Cobalto. Co-28Cr-6MoColado
Co-28Cr-6Mo Forjado
Co-28Cr-6Mo Pulvimetalurgia
Co-35Ni-20Cr-10Mo Forjado
Titanio comercialmente puro Ti ( > 99.9) Forjado
Aleaciones de Titanio Ti-6Al-4V Forjado
Ti-3Al-2.5V Forjado
Ti-6Al-7Nb Forjado
Como se puede observar, los materiales
metálicos más utilizados están basados en
aleaciones hierro, cobalto y titanio. Los elementos
de aleación están disueltos como solucionessólidas
y les proporcionan mejoras ante la corrosión, el
desgaste o bien las propiedades mecánicas. Algunos
elementos en estado puro, como el cobalto, el
níquel o el vanadio, son en general tóxicos y en
muchas ocasiones producen reacciones alérgicas.
Sin embargo, estando aleados como soluciones
sólidas la cantidad de iones que se liberan en el
medio fisiológico es insignificante y por tanto nosuponen riesgo.
Estas familias de metales utilizados en clínica se
caracterizan por tener una excelente resistencia a la
corrosión, debido a que en la superficie se forma
una capa de óxido inerte que inhibe el ataque del
medio fisiológico al metal y le confiere una
extraordinaria protección. En ocasiones, se favorece
mediante tratamientos químicos o electroquímicos
el crecimientos de...