5. Nuevos materiales para la medicina
El uso de materiales no tiene límites. En la siguiente noticia de Telecinco vemos como se utilizan en el área de medicina.
Dentro de nuestro organismo se pueden implantar un número alto de piezas: placas craneales metálicas, prótesis de barbilla, marcapasos, articulaciones de cadera, varillas y clavos en huesos, lentes, córneas, etcétera.
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| Imagen 18. Autor: Booyabazooka. Licencia Creative Commons |
Los materiales utilizados para realizar implantes pueden ser cerámicos, metálicos, poliméricos o compuestos.
Los materiales poliméricos se emplean en implantes quirúrgicos, en membranas protectoras o en sistemas de dosificación de fármacos. En traumatología se emplean cementos óseos acrílicos.
El número de elementos metálicos que se utilizan en implantes es escaso, ya que la gran mayoría no son tolerados por el cuerpo humano y además no tienen una buena resistencia a la corrosión.
Algunos metales se escapan de los problemas anteriores, como les sucede a los metales preciosos o al titanio. Este último se emplea para reparar fracturas de huesos, en particular fracturas de cadera.
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| Imagen 19. Autor: Nuno Nogueira. Dominio público |
El titanio tiene además una propiedad que se aplica en odontología. Se ha comprobado que, sobre titanio oxidado incrustado en hueso, crece tejido óseo. Es decir, en una cavidad bucal donde falte una pieza dental, el cirujano implanta un tornillo de titanio oxidado. Se espera a que el titanio se fije al hueso, por crecimiento del tejido óseo sobre el metal. Una vez logrado esto, se accede al implante, y se le atornilla una pieza dental artificial, que reemplaza a la que faltaba.
Los materiales biocerámicos también se utilizan para reemplazar articulaciones en el cuerpo humano y en trabajos dentales. En estos implantes, el hueso puede crecer en la estructura porosa, al igual que sucede con los implantes de titanio, y desarrollar una fuerte unión. Los cerámicos más utilizados son el óxido de aluminio y el nitruro de varios compuestos de sílice.
Como ejemplo, en una artroplastia de cadera o reemplazamiento total o parcial de la cadera se utilizan materiales metálicos, cerámicos y poliméricos.
Objetivos
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| Imagen 20. Autor: Walter Reed. Dominio público |
Una buena cantidad de inventos en el campo de los nuevos materiales son debidos a una propiedad física llamada piezoelectricidad. Fue descubierta por Pierre Curie, y consiste en la aparición de cargas eléctricas de diferente signo en las caras opuestas de un cristal cuando este se somete a tensiones mecánicas como estiramientos o compresiones.
Este fenómeno también se produce a la inversa, cuando el material es sometido a un campo eléctrico se deforma expandiéndose o contrayéndose. Los materiales recuperan su forma inicial cuando se dejan de aplicar las tensiones mecánicas o el campo eléctrico.
Una de las aplicaciones del efecto piezoeléctrico es el desarrollo de músculos artificiales que formen parte de prótesis humanas más flexibles y resistentes.
En el siguiente artículo puedes leer que una de las aplicaciones prácticas de estos materiales piezoeléctricos sintéticos es la creación de prótesis humanas más flexibles y resistentes, acercándose a las propiedades de un órgano real.
Existen muchas piezas que pueden ser implantadas en nuestro cuerpo, desde piezas dentales, hasta marcapasos y válvulas cardiacas. Veamos algunos de estos implantes y los materiales que en ellos se utilizan.
En implantes oculares y dentales se emplean técnicas donde los materiales se integran de manera biológica. Por ejemplo la hidroxiapatita, utilizada en ambos tipos de implantes, es un material que causa reacciones tisulares que permiten el establecimiento de enlaces químicos directos con el hueso, al no ser rechazado por el cuerpo.
En implantes oculares se utilizan polímeros como el polietileno de alta densidad, también utilizado en cirugía reconstructiva facial, y biocerámicas como la alúmina. Todos estos materiales permiten el crecimiento de tejidos por dentro del implante debido a su porosidad.
Existen tratamientos de ortodoncia muy generalizados en nuestra sociedad que se realizan utilizando aparatos fijos que se adhieren a los dientes, las bandas y brackets, que utilizan unos finos arcos de aleación metálica de níquel y titanio.
Las prótesis valvulares cardíacas son válvulas de corazón fabricadas con una estructura metálica muy resistente de fibra artificial de teflón circular y de unos discos metálicos de titanio y carbón pirolítico. Se utilizan en pacientes con insuficiencia valvular, es decir en pacientes a los cuales no les funciona alguna de las válvulas cardiacas.
Los stents son dispositivos que se implantan en las arterias coronarias para evitar que se cierren. Actúan apuntalando su pared. Tienen diferentes diseños y son metálicos, de acero o cromo-cobalto, en forma de malla. Pueden estar recubiertos de medicamentos o de materiales plásticos. Algunos utilizan materiales biodegradables.
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| Imagen 21. Autor: Jason Regan. Licencia Creative Commons | Imagen 22. Autor: Rnavarro10. Licencia Creative Commons |
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| Imagen 23. Autor: Desconocido. Dominio público | Imagen 24. Autor: Haudebourg. Dominio público |
Pre-conocimiento
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| Imagen 25. Autor: PerPlex. Dominio público |
Una persona diabética es aquella cuyo organismo no produce insulina, hormona necesaria para que la glucosa entre en las células del cuerpo. Esta enfermedad no tiene todavía cura y quienes la sufren deben inyectarse insulina de forma continua. Pero esto podría cambiar.
Se están estudiando el uso de materiales inteligentes formados por membranas de hidrogel que autorregulan el nivel de insulina. Estos materiales se expanden o contraen dependiendo de los niveles de azúcar en sangre. Si el nivel es muy alto la membrana se expande liberando insulina. La membrana se contrae cuando el nivel de azúcar es normal impidiendo la salida de insulina.
En el siguiente artículo puedes leer más sobre esta noticia.