Instituto Tecnologico de Tijuana Consuelo

INVESTIGACION BIOPOLIMEROS

MAESTRA: Díaz Barrios Consuelo

Alumno: Miguel Ángel Garay Núñez 0921029123/10/2012

INGENIERIA INDSTRIAL

BIOPOLIMEROS EN MEDICINA

Introducción

Se define biomaterial como cualquier sustancia o combinación de sustancias, de origen natural o sintético, diseñadas para actuar interfacialmente con sistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o sustituir algún tejido, órgano o función del organismo humano. Desafortunadamente, el término biomaterial se utiliza equivocadamente en un sentido más amplio para designar cualquier objeto utilizado en relación con la asistencia sanitaria, incluido el embalaje.

Atendiendo a su origen, los biomateriales pueden ser:

Naturales: son materiales complejos, heterogéneos y difícilmente caracterizables y procesables. Algunos ejemplos son el colágeno purificado, fibras proteicas (seda, lana )

Sintéticos: Los biomateriales sintéticos pueden ser metales, cerámicas o polímeros y comúnmente se denominan materiales biomédicos, para diferenciarlos de los biomateriales de origen natural.

En el caso particular de los biomateriales poliméricos, se puede hacer una clasificación según el tiempo que deben mantener su funcionalidad cuando se aplican como implantes quirúrgicos.

En el primer grupo se incluyen todos aquellos implantes que deben tener un carácter permanente, como son los sistemas o dispositivos utilizados para sustituir parcial o totalmente a tejidos u órganos destruidos como consecuencia de una enfermedad o trauma.

En el segundo grupo, se incluyen los biomateriales degradables de aplicación temporal, es decir, aquellos que deben mantener una funcionalidad adecuada durante un periodo de tiempo limitado, ya que el organismo humano puede desarrollar mecanismos de curación y regeneración tisular para reparar la zona o el tejido afectado.


OBJETIVOS

Resaltar la importancia de los biomateriales, en este caso especial, de los biopolímeros.

Analizar la composición químico, las propiedades y los métodos de obtención de los biomateriales poliméricos.

Identificar algunas de las aplicaciones actuales que pueden tener los biopolímeros en la industria médica y algunas de las posibles aplicaciones a futuro que se estén investigando.


MARCO TEORICO

Los biopolímeros se clasifican en sintéticos y naturales:

Naturales: son materiales complejos, heterogéneos y difícilmente caracterizables y procesables. Algunos ejemplos son el colágeno purificado, fibras proteicas etc.

Sintéticos: Los biomateriales sintéticos pueden ser metales, cerámicas o polímeros y comúnmente se denominan materiales biomédicos, para diferenciarlos de los biomateriales de origen natural.


¿Qué son los biomateriales?

Antes de definir a los biopolímeros, es necesario entender qué es un biomaterial, el cual puede ser concretado de la siguiente forma:

“Sustancia o combinación de sustancias de origen natural, diseñada para actuar en conjunto con sistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o sustituir algún tejido, órgano o función del organismo humano.”

Es importante hacer notar que en la prensa se ha utilizado incorrectamente el término de biomaterial, ya que comúnmente es utilizado como sinónimo de cualquier objeto relacionado a la asistencia sanitaria, y realizar esta generalización causa confusión. Para aclarar esto, cabe mencionar que los biomateriales pueden ser de dos orígenes

Naturales:

Difícilmente son procesables y caracterizarles, debido a su complejidad. Los ejemplos más básicos son las fibras proteicas como la lana y la seda.

Sintéticos (o material biomédico):

Se refiere a las cerámicas, metales y polímero sutilizados en la rama de la medicina, por lo que éstos reciben el nombre de materiales biomédicos, esto con la finalidad de resaltarla diferencia con los biomateriales de origen natural.

¿Qué son los biopolímeros?

Los biopolímeros son polímeros producidos por organismos vivientes, los ejemplos más característicos son la celulosa, almidón, péptidos, proteínas, quitina, RNA y DNA, en los cuales las unidades manométricas son aminoácidos, nucléotidos y azúcares. El biopolímero más común es la celulosa, y además es el compuesto orgánico más común en todo el planeta tierra: por ejemplo, conforma cerca del 90% del algodón y 50% de la madera.


Carácter permanente:

Se refiere a los biopolímeros cuya intención principal es funcionar como reemplazo total o parcial de órganos o tejidos que han sufrido degradación o destrucción a causa de alguna anormalidad como enfermedad o trauma.

Carácter temporal:

Se refiere a los biopolímeros degradables que están diseñados para tener una duración específica, porque su funcionalidad así lo requiere, se utilizan en casos en los que el cuerpo humano desarrolla mecanismos de regeneración y curación para reparar el tejido o zona afectados.

Algunos biopolímeros son biodegradables, esto quiere decir que se rompen en CO2 y agua por la acción de microorganismos; además algunos de ellos pueden ser utilizados en compostas, y se romperán aproximadamente en un 90%en un lapso de 6 meses


Breve historia de los biomateriales en medicina

La primera aplicación de biomateriales en medicina no se produce hasta 1860 con la introducción de las técnicas quirúrgicas asépticas. A principios de 1900 se aplican las primeras placas óseas hechas de metal con la finalidad de separar roturas o fracturas. Durante los siguientes años las aleaciones metálicas constituyen la única forma de biomateriales en uso. Sus aplicaciones se extienden desde reparaciones óseas hasta sistemas de liberación de medicamentos. No es hasta la Segunda Guerra Mundial que se produce un rápido avance en la ciencia de los polímeros, principalmente enfocado a las aplicaciones médicas. El poli (metilmetacrilato) (PMMA) fue uno de los primeros polímeros utilizados como material biomédico, aplicándose como material par reparar la córnea humana [Robinson et al., 2001].

Los polímeros no únicamente reemplazaron a otros materiales en aplicaciones médicas, como la sustitución de los catéteres metálicos por polietileno, sino que abrieron el campo a otras nuevas aplicaciones antes difícilmente asequibles. Así, en 1950 se fabrica el primer corazón artificial, llevado a la práctica a finales de 1960. En la actualidad los polímeros continúan en amplio crecimiento y sus aplicaciones son cada vez mayores dentro del campo de la medicina, mejorando las propiedades de los materiales ya existentes y desarrollando nuevos polímeros par aplicaciones específicas. En la figura 1 se muestra una secuencia histórica de los polímeros de mayor relevancia en el campo de la medicina desde su aparición.


Requerimientos para polímeros biomédicos

Al trabajar con biomateriales es necesario conocer dos aspectos fundamentales:

El efecto del implante en el organismo

El efecto del organismo sobre el implante.

Esto puede resumirse en los siguientes puntos:

El material no debe incluir componentes solubles en el sistema vivo excepto si es de forma intencionada para conseguir un fin específico (por ejemplo en sistemas de liberación de medicamentos).

El sistema vivo no debe degradar del implante excepto si la degradación es intencionada y diseñada junto con el implante (por ejemplo en suturas adsorbibles).

Las propiedades físicas y mecánicas del polímero, deben ser las más apropiadas para ejercer la función para la que han sido elegidas (por ejemplo un tendón sustituido debe tener un módulo de tensión adecuado, una membrana de diálisis la permeabilidad apropiada, una junta de cadera debe tener un bajo coeficiente de rozamiento). Las propiedades mecánicas deseadas deben mantenerse durante el tiempo de vida esperado para el implante (por ejemplo no tiene que producirse una relajación significante en un implante elastomético).

El material debe ser biocompatible, siendo este concepto extensible al potencial cancerígeno que pueda poseer y a la interacción con el sistema inmunológico del que va a formar parte.

El implante debe ser esterilizable y libre de bacterias y endotoxinas adheridas a las paredes de las células de las bacterias.

En general la mayor parte de los polímeros no satisfacen todas estas condiciones, de manera que los materiales polímeros utilizados en medicina deben de ser diseñados específicamente para cumplir unas determinas funciones. Así se puede afirmar que es una labor que hay que realizar entre el médico, científico y el ingeniero.


Aplicaciones biomédicas

1) Equipos e instrumentos quirúrgicos

Esta área está cubierta por los termoplásticos y termoestables convencionales que se pueden encontrar en diversas aplicaciones de la vida diaria. Se refiere a los materiales con los que se elaboran inyectadoras, bolsas para suero o sangre, mangueras o tubos flexibles, adhesivos, pinzas, cintas elásticas, hilos de sutura, vendas, etc. Los materiales más usados son aquellos de origen sintético y que no son biodegradables, como polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo, polimetilmetacrilato, policarbonato.

2) Aplicaciones permanentes dentro del organismo

Los materiales utilizados en estas aplicaciones deben ser materiales diseñados para mantener sus propiedades en largos períodos de tiempo, por lo que se necesita que sean inertes, y debido a que su aplicación es dentro del organismo, deben ser biocompatibles, atóxicos para disminuir el posible rechazo.

Las aplicaciones más importantes son las prótesis o implantes ortopédicos, elementos de fijación como cementos óseos, membranas y componentes de órganos artificiales, entre otros. Entre los materiales más utilizados se encuentran: polímeros floUados como el teflón, poliamidas, elastómeros, siliconas, poliésteres.

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/medicina/implantes_y_protesis.htm


El caso de prótesis vasculares, al ser un implante expuesto al contacto con la sangre, la propiedad fundamental requerida es que el material no provoque coagulación. Considerando este requisito, se aplican fibras de PET, espumas de poli (tetrafluoroetileno) expandido, poliuretanos segmentados y silicona porosa.

Otro de los campos donde los polímeros empiezan a tener una presencia significativa son los dispositivos de fijación ósea. Una de las opciones en este campo la constituyen los cementos óseos, que son mezclas de materiales cerámicos con polímeros sintéticos rígidos como el polimetilmetacrilato.

También se han desarrollado numerosos estudios e investigaciones en el campo de implantes biodegradables que permitan solucionar las dificultades anteriores. Los polímeros o copolímeros de PLGA son los más empleados para esta aplicación, gracias principalmente a su biocompatibilidad.

3) Aplicaciones temporales dentro del organismo

Actualmente, las suturas representan el campo de mayor éxito dentro de los materiales quirúrgicos implantables. El principal motivo es que consisten en materiales biodegradables o bioabsorbibles (principalmente polímeros biodegradables) de manera que la aplicación dentro del organismo pasa de ser permanente a ser temporal.

Entre las aplicaciones temporales dentro del organismo hay que destacar también los sistemas de liberación de fármacos. Los polímeros son esenciales para todos los nuevos sistemas de liberación desarrollados.

Finalmente, otra aplicación temporal importante es la dematrices en ingeniería de tejidos. Los polímeros, particularmente los biodegradables, se emplean en el campo de la ingeniería de tejidos como andamiajes temporales en los que las células pueden crecer y formar tejidos.

En la figura se puede ver células de conejo adheridas a la placa Petri.

En la tabla 1 se recoge a modo de resumen algunos de los campos de la medicina donde están más extendidas las aplicaciones de biomateriales. La tabla 2 recoge algunos tipos de biopolímeros para aplicaciones cardiovasculares, tejidos, blandos, odontología, ortopedia y biotecnología. El intervalo de aplicaciones va desde productos de alto consumo (bolsas de sangre,


jeringuillas), usos con mayor contacto (catéteres intravasculares y urinarios), alta tecnología en implantes (válvulas de corazón, juntas, injertos vasculares) y sustitución de órganos (corazón artificial).

Tabla 1.Campos de la medicina-aplicaciones de biomateriales

Biopolímeros AplicacionesPolímeros sintéticos no degradables

Polimetacrilato de metilo (PMMA) Cemento óseo, dientes artificiales, lentes intraoculares

Polimetacrilato de hidroxietilo (PHEMA)

Lentes de contacto blandas

Epoxis Materiales protectores, composites de fibraFluorocarbonados Injertos vasculares, catéteres y parches

periodontales y abdominalesHidrogeles Catéteres y antiadhesivosPoliacetales Válvulas cardiacas, partes estructuralesPoliamidas SuturasElastómeros de Poliamida Catéteres y para tapar heridasPolicarbonatos Membranas de oxigenación y hemodiálisis,

conectoresPoliesteres Injertos vasculares, globos para angioplastia,

suturas y reparaciones para herniasElastómeros de poliéster CatéteresPoli (etercetonas) Componentes estructurales y ortopediaPoli (imidas) Componentes estructurales, catéteresPoli (metilpenteno) Materiales protectores para dispositivos

extracorporalesPoli(olefinas) Suturas, globos de angioplastia, catéteres,

jeringasElastómeros de poli(olefinas) Tubos, corazones artificiales, catéteresPelículas de poliolefinas de alta cristalinidad

Globos de angioplastia

Poli(sulfonas) Componentes estructurales y ortopediaPoli(uretanos) Catéteres, corazón artificial, prótesis

vasculares, recubrimientos para heridas y revestimiento compatible con la sangre

Poli (cloruro de vinilo) Tubos y bolsas de sangreSiliconas Implantes de cirugía plástica, catéteres,

válvulas de corazón, membranas permeables al oxígeno, prótesis faciales y de la oreja

Polietileno de ultra alto peso molecular

Tejidos de alta resistencia

Copolímero de estireno y acrilonitrilo (SAN)

Prótesis mamarias

Poliestireno Kit de diagnóstico, material monouso del laboratorio

Poliacrilonitrilo Membranas para diálisisBioresorbibles

Poli (aminoácidos) Liberación controlada, peptidos de adhesión celular

Poli(anhídridos) Liberación controlada


Poli(caprolactonas) Suturas y liberación controladaCopolimeros de acido lactico y glicolico

Suturas, liberación controlada, discos óseos

Poli(hidroxibutiratos) Liberación controlada, discos óseosPoli (ortoesteres) Liberación controladaColágeno Recubrimientos y reconstrucción tisular

Macromoléculas bioderivadasAlbúmina entrecruzada Recubrimientos de injertos vasculares y

agente para contraste de ultrasonidosAcetatos de celulosa Membranas de hemodiálisisCelulosa cuproamonica Membranas de hemodiálisisCitosina Recubrimientos y liberación controladaColágeno Recubrimientos y órganos híbridosElastina RecubrimientosGelatina entrecruzada Recubrimiento para corazón artificialÁcido hialuronico Recubrimientos, antiadhesivo, antiinflamatorio

ocular y articularFosfolípidos LiposomasSeda Suturas, recubrimientos experimentales de

proteínas tipo sedaRecubrimientos pasivos

Albúmina TromboresistenciaCadenas alquilicas Adsorbe albúmina para la tromboresistenciaFluorocarbonados Reduce el rozamiento en catéteresHidrogeles Reduce el rozamiento en catéteresSiliconas libres de sílice TromboresistenciaAceites de silicona Lubricación para agujas y catéteres

Recubrimientos bioactivosAnticoagulantes (ej: heparina) TromboresistenciaAntimicrobianos Resistencia a la infecciónPeptidos de adhesión celular Mejora adhesión celularProteínas de adhesión celular Mejora adhesión celular

Adhesivos tisularesCianoacrilatos MicrocirugíaPegamento de fibrina Recubrimiento para injertos vasculares y

microcirugía


OTROS USOS

SILICONAS

Implantes: Los implantes de siliconas son una aplicación estética muy lucrativa, en un año miles de mujeres se hacen una o varias operaciones de implantes en el mundo. El implante consiste en una coraza de silicona rellena previamente de un gel de silicona, el o la paciente debe someterse a estudio de pruebas de aceptación del implante, luego cumplir algunos requisitos de edad y alergias, ya cumplido esto debe entenderse los riesgos que son: ruptura, infección, dolor, problemas para amamantar y contractura capsular (tejido de cicatrización endurecido alrededor del implante). Es de vital importancia tener en cuenta que los implantes no son de la misma composición para diferentes partes del cuerpo, los implantes mamarios e implantes en los glúteos son del mismo material, silicona, sin embargo las dimensiones de la coraza son diferentes. Al igual, el gel inyectado en el implante de glúteos tiene algunos aditivos. En nuestro país Colombia existe un gran numero de personas afectadas por la irresponsabilidad en caso de implantes de glúteos, ya que en este momento son muy pocos los cirujanos plásticos que realmente pueden hacer una operación exitosa y con el menor rango de riesgos, porque utilizan implantes de silicona bastante costosos que aseguran la seguridad del paciente, por otro lado hay otros implantes que aunque han sido exitosos en algunas personas también han sido catastróficos en otras, todo esto por no gastar tanto dinero en implantes y cirugías de mayor calidad.

Es comúnmente usada como lubricante en la superficie interna de las jeringas y botellas para la conservación de derivados de la sangre y medicamentos intravenosos.Los marcapasos, las válvulas cardíacas y el Norplant usan recubrimientos de silicona. Son también fabricados con silicona artefactos implantables como las articulaciones artificiales (rodillas, caderas), catéteres para quimioterapia o para la hidrocefalia, sistemas de drenaje, implantes de testículo o mamarios.


La Cirugía plástica es la especialidad de la Medicina que mediante la Cirugía busca reconstruir las deformidades y corregir las deficiencias funcionales mediante la transformación del cuerpo humano.

La palabra "plástica" es originaria del griego "plastikos" que significa moldear o transformar.

La finalidad es que el paciente que ha nacido con un defecto congénito o ha sufrido un accidente que le ha hecho perder una función, alcance la normalidad tanto en su aspecto como en la función de su cuerpo. También permite brindar la mejoría estética al remodelar cuerpos para hacerlos más hermosos.La Cirugía Plástica se ha dividido desde un punto de vista práctico en dos campos de acción:

Cirugía Reconstructiva o Reparadora, procura restaurar o mejorar la función y el aspecto físico en las lesiones causadas por accidentes y quemaduras, en enfermedades y tumores de la piel y tejidos de sostén y en anomalías congénitas, principalmente de cara, manos y genitales.

Cirugía Estética (o cosmética) trata con pacientes en general sanos y su objeto es

la corrección de alteraciones de la norma estética con la finalidad de obtener una mayor armonía facial y corporal o de las secuelas producidas por el envejecimiento. Ello repercute en la estabilidad emocional mejorando la calidad de vida a través de las relaciones profesionales, afectivas, etc.

A continuación se muestra una tabla que contiene los procedimientos mas empleados en la Cirugía plástica junto con los matriales que se emplean.

Procedimiento quirúrgico Materiales empleados

Craneoplastia:§ Reconstrucción§ Aumento

local(frente)

§ Ionómero vítreo y vidrio bioactivo

§ Polímero HTR§ Medpor§ Metilmetacrilato

§ Metales§ Poli(L-láctico), y

placas y tornillos de ácido poliglicólico

§ SiliconaMandíbula: mentoplastia § Gore-Tex

§ Medpor§ Malla de poliamida§ Silicona

Mandíbula:§ Reconstrucción§ Aumento del

cuerpo y/o ángulo

§ Ionómero vítreo y vidrio bioactivo

§ Medpor§ Metilmetacrilato

§ Metales§ Poli(L-láctico), y


Reconstrucción maxilar y malar

§ Ionómero vítreo§ Medpor§ Metilmetacrilato§ Gore-Tex

§ Malla de poliamida§ Poli(L-láctico), y


§ Silicona§ Teflón


Aumento maxilar y malar § Gore-tex§ Medpor

§ Polímero HTR§ Silicona

Reconstrucción orbitaria § Ionómero vítreo§ Gore-tex§ Medpor§ Silicona§ Teflón

§ Poli(L-láctico), y placas y tornillos de ácido poliglicólico

Reconstrucción del pabellón auricular

§ Medpor§ Silicona

Aumento nasal § Gore-tex§ Malla de poliamida§ Silicona

Reparación tendinosa § Gore-tex§ Cianocrilato

Aumento de tejidos blandos

§ Bio-plastique§ Gore-tex

Aumento mamario § SiliconaExpansión tisular § SiliconaReparación de heridas y revisión de cicatrices

§ Cianocrilato§ Láminas de silastic§ Gel de silicona tópico

Reconstrucción de la pared torácica y abdominal

§ Malla de Dacron§ Gore-tex§ Malla de Prolene§ Malla de Vicryl

Lentes de Contacto

Una aplicación muy importante (y muy común) de los polímeros en la Oftalmología está en el desarrollo de las lentes de contacto, principalmente para la corrección de la miopía, el astigmatismo y la hipermetropía.

El desarrollo de polímeros ópticamente perfectos y de gran humectabilidad realizados a través de ultramodernos métodos de fabricación, ha dado como resultado una nueva concepción en el desarrollo de las lentes de contacto. Esto hace que un mayor porcentaje de sujetos puedan llevar lentes de contacto con mayor comodidad y seguridad.

Clasificación según la dureza:

El gran avance tecnológico ha generado distintos tipos de lentes de contacto. La diferencia entre ellos radica en las moléculas que componen el polímero empleado y otros factores encargados de determinar características como la permeabilidad al oxígeno o su concentración de agua.

a) Semirrígidas y flexibles


Son elaboradas con un polímero rígido. La gran ventaja de estos materiales son su excelente calidad óptica (proporcionan mejor visión que las blandas), su durabilidad (dos a tres años), y su facilidad de cuidado, puesto que se aclaran con agua y se pueden conservar en seco, aunque se recomienda guardarlas con unas gotas de humectante. Sin embargo, requieren un período de adaptación mayor, tiempo tras el cual se consigue la misma comodidad que con las lentes blandas.

b) Blandas o hidrofílicas

Son confeccionadas con un polímero químico muy flexible. Tienen mayor concentración de agua, son muy confortables desde el principio de la adaptación y requieren un tiempo de adaptación más corto. Pueden ser usadas por períodos largos, pero necesitan de mayores cuidados que las lentes semirrígidas, ya que se pueden contaminar más fácilmente y son más frágiles.

Clasificación según el reemplazo y uso:

A continuación se describe brevemente algunos conceptos relativos al porte de las lentes de contacto:

Reemplazo: Es un término que indica el uso de vida útil de la lente de contacto. Así pues, el reemplazo anual, hace referencia a que se debe cambiar dicha lente por otra, al cabo del año. En el reemplazo mensual al mes, en el reemplazo semanal a la semana y así, sucesivamente. El reemplazo frecuente mejora la salud de la córnea y párpados, especialmente en ojos sensibles. La degradación de los lentes blandos se va produciendo al acumularse sobre la superficie de los mismos diversas sustancias provenientes de la película lagrimal como proteínas, ácidos, sales, que conducen a una disminución de la visión y un deterioro más rápido de las lentes.

Uso: Hace referencia propiamente a dicho porte. El uso diario quiere decir que se llevan por el día, en el uso prolongado se portan día y noche (y se reemplazan a la semana, a la quincena o al mes, según el reemplazo).

Lentes intraoculares

En este caso estaríamos hablando de implantes aplicados a oftalmología. Estas lentes se utilizan para devolver la vista en los casos de cataratas. Las cataratas no son más que un cristalino que ha perdido la transparencia, generalmente por el paso de los años, y que ha de ser reemplazado si presenta un elevado grado de opacidad. Para devolver una visión en condiciones, la intervención convencional consiste en sacarla que la envuelve y sustituirla por una artificial monofocal. Hoy se utilizan lentes intraoculares pl esta lente natural de la cápsuegables que se introducen a través de la pequeña incisión que por su forma y tamaño no requiere sutura. El problema es que la nueva lente no tiene capacidad de adaptar la visión a distintas distancias, es decir, es fija y sólo enfoca de cerca o de lejos, según la que se implante. Por eso, generalmente tras la operación los pacientes necesitan gafas de unas tres dioptrías para ver de cerca.

Existen otras opciones, como unas lentes multifocales que imitan en cierta forma el funcionamiento de las gafas progresivas, aunque no han dado buen resultado ya que muchos de los pacientes no llegan nunca a acostumbrarse. También se han probado otros sistemas de lentes autoenfocables, pero pueden crear problemas de opacidades, o no funcionan del todo, y no acaban de consolidarse.

La lentes de última generación permiten recobrar buena parte de las funciones del cristalino. En condiciones normales, esta pequeña lente natural situada detrás del iris es transparente e incolora y tiene la función de enfocar los rayos de luz sobre la parte posterior del globo ocular (la


retina). El cristalino está suspendido en el ojo gracias a unas fibras que están unidas a unos músculos (el músculo ciliar) que cambian su forma. Al mirar de cerca, los músculos presionan, el cristalino se hace más grueso y permite enfocar a distancias cortas, y lo contrario pasa al mirar de lejos.

Unas lentes recientemente desarrolladas, de silicona médica, tienen unos soportes laterales en los bordes que al recibir la presión del músculo ciliar empujan el disco hacia la parte exterior del ojo, lo que permite que se desplace, cambie la distancia focal y se ajuste la visión a la distancia requerida. En sus primeros ensayos han reducido la graduación en los pacientes hasta dejarla, en el mejor de los casos, en 0,5 dioptrías, lo que evita el uso de gafas y en la población mayor en torno a 1,5 dioptrías, frente a las tres que suele quedar en estas operaciones.

En próximos ensayos, además de tratar de buscar otros polímeros más biocompatibles que sustituyan la silicona, se buscará conseguir un mayor desplazamiento de la lente. Con ello se pretende alcanzar un mayor rango de enfoque en distancias cortas que evite totalmente el empleo de gafas en todas las personas intervenidas.

Polímeros para lentes de gafas: los cristales orgánicos

En el caso de los cristales orgánicos el material es un polímero plástico, por lo que son más livianos que los tradicionales y no se quiebran con facilidad, aunque son más susceptibles a ser rayados. Hoy en día la mayoría de los cristales orgánicos de policarbonato, los de alto índice, y los orgánicos tradicionales son fabricados con capas antirrayado incluidas.

Si queremos reducir el espesor de cristal necesario para una corrección determinada, tendremos que utilizar cristales de alto índice, asféricos y o cristales de policarbonato. Los cristales orgánicos de alto índice son fabricados con nuevos polímeros plásticos que permiten corregir los problemas de refracción con menos material que los cristales orgánicos tradicionales. El resultado es un lente mucho más delgado y liviano que permite un mejor confort y una mejoría estética notable para los usuarios que decidan utilizar este tipo de cristal. Los cristales minerales de alto índice poseen las mismas características que sus homólogos orgánicos a excepción del peso, pues son más pesados que los cristales minerales comunes.

Los cristales asféricos eliminan las pequeñas distorsiones que son provocadas fuera del centro, en las lentes convencionales. La visión a través de estos cristales es usualmente superior y más clara. Además cuentan con un menor grosor y peso que los cristales comunes, además de ser más planos. Estéticamente, estos cristales permiten que sus ojos se vean de un tamaño más natural tras el lente, no tan grande o tan pequeño, según sea el caso, y se fabrican tanto en versiones orgánicas como minerales.

Requisitos que deben cumplir los plásticos dentales


1. Necesita poseer estabilidad dimensional. Esto debe cumplirse tanto en el procesamiento, en el cual no debe dilatarse, contraerse ni curvarse; como en la utilización normal en la boca del paciente.

2. Debe poseer unas propiedades mecánicas adecuadas, tales como resistencia y resistencia a la abrasión.

3. Su peso específico debe ser el más bajo posible

4. Una propiedad física que debe cumplir es que la temperatura de ablandamiento sea superior a la de cualquier alimento líquido caliente que se pueda ingerir.

5. Debe mostrarse totalmente insoluble en los líquidos bucales así como no absorber cualquier otra sustancia que se pudiera ingerir.

6. El material tiene que presentar unas propiedades ópticas tales como una translucidez o transparencia para no desentonar con los tejidos bucales que remplaza. Debe tener la opción de ser pigmentado o matizado con esa finalidad.

7. No debe experimentar cambio de color o aparicencia después de su procesamiento.

9. El plástico debe ser biocompatible, de tal forma que sea insípido, no tóxico, ni irritante de los tejidos bucales. En este contexto se puede tener en cuenta la porosidad, por el riesgo de contaminación microbiana.

10. El procesamiento del plástico para su conversión en una prótesis tiene que ser fácil y necesitar un equipo relativamente sencillo.

Aplicaciones de polímeros

Los principales campos de aplicación de los polímeros en odontología son:

- dientes y dentaduras- restauración (empastes) y cementos- impresión- instrumental y equipo auxiliar

Las familias de polímeros empleados en cada uno de estos campos de aplicación dependen del tipo de material que se busca. Si se trata de fabricar dientes, deben ser materiales duros, de tipo vítreo, lo cual suele conseguirse con la familia de los poli(metacrilatos). Si se trata de hacer una impresión, deben ser materiales deformables elásticos, para lo cual es muy adecuada la familia de los polisiloxanos (siliconas).

A continuación veremos los polímeros más utilizados.

1) Resinas acrílicas


El poli(metacrilato de metilo) es un termoplástico que puede moldearse calentándolo. En odontología se usa mucho para la fabricación de dientes y a base de dentaduras postizas.

En estas aplicaciones dentales no se parte del termoplástico como tal, sino que se mezcla con su propio monómero, formando una pasta moldeable,que luego se polimeriza para obtener la pieza dura final. Hay dos métodos para realizar esta polimerización:

- mediante calentaiento de la pasta resinas de curado térmico- sin calentar esta resinas que autopolimerizan

1.1) Composición Acrílicos para bases de prótesis. Presentación:

Polvo (rosado):

Polímero Gránulos de polimetilmetacrilato Iniciador Peróxido de Benzoilo (apróx 0.5%) Pigmentos Sales de Cadmio o hierro o pigmentos orgánicos

Líquido (incoloro)

Activador N N dimetil- p- toluidina Monómero Metilmetacrilato Ag. De cadenas Etilenglicol dimetacrilato (+/- cruzadas 10%) Inhibidor Hidroquinona (indicios)

Estos acrílicos en general tienen contracción (del 0,2 al 0,5%). Tienen cierta capacidad para absorber o ceder agua, no son solubles en agua o saliva, pero si lo son en disolventes orgánicos (acetona y benceno).

A veces se suelen añadir pigmentos y fibras con fines estéticos y plastificantes para favorecer la ductilidad en las aplicaciones en que sea necesario. Por ejemplo para la fabricación de dientes y o para la base de las dentaduras no se añade porque se requiere que el material sea duro y rígido. Pero, para el forro de las dentaduras, que esta en contacto directo con la encía, se requiere un material más suave y blando. Esta cualidad se puede obtener añadiendo un plastificante como hemos mencionado o mejor aún con una plastificación interna (mayor grados de libertad en los grupos pendientes del polímetro) utilizando otros poli(metacrilatos como puede ser el poli(metacrilato de n-butilo).

1.2) Indicaciones de los polímeros acrílicos

Prótesis completa Prótesis parciales removibles Aparatos de ortodoncia Base en protesis maxilofacial. Cubetas individuales: Son fabricadas en unos modelos de escayola para conseguir

una segunda impresión más exacta que la primera usada para conseguir la cubeta.


Dientes artificiales: Hechos por un estroma polimérico donde quedan atrapadas partículas inorgánicas, suelen ser composites

Coronas provisionales: Son fundas usadas para estética. Planchas de base: Se adaptan a las zonas anatómicas (nobles) que recubren las

áreas que le dan soporte y retención a la futura prótesis. Es un molde temporal que representa la base de la dentadura. Se las llama bases de registro, temporal o de prueba. Se utilizan para:

Control de calidad del modelado de yeso. Diagnóstico de soporte y retención de la base. Control de la extensión de la base. Montaje de los dientes de acrílico en la cera Registros y transferencias al articulador

semiajustable

2) Composites

El campo de la restauración dental está dominado por los materiales compuestos o composites. Se dicen compuestos porque constan de dos fases: una matriz orgánica continúa (polímero) y un relleno inorgánico en forma de micropartículas.

La polimerización en los trabajos e restauraciones suele realizarse in situ. Los monómeros que suelen utilizarse suelen ser también de la familia de los metacrilatos, pero de estructuras más complicadas que el metacrilato de metilo. Un ejemplo en este caso lo constituye el bis-GMA. El cual se trata de un di-metacrilato, lo cual quiere decir que polimeriza entrecruzando las cadenas en una malla tridimensional, produciéndose así una mayor resistencia, tanto mecánica como hacia la adsorción de agua o el ataque de otras sustancias presentes en la boca. Además la molécula del monómero Bis-GMA es muy grande (su peso molecular es 5 veces el peso molecular del metacrilato de metilo). Este gran tamaño de las moléculas hace que la concentración de volumen en la polimerización sea menor.

molécula de Bis-GMA

La polimerización del monómero se puede provocar mediante un iniciador (que produce radicales libres) y un acelerador. Igual que en las resinas acrílicas, el iniciador suele ser un peróxido y el acelerador una amina terciaria. Se tienen así los composites de curado químico o autocurables, que vienen en dos frascos, uno el peróxido y otro con la amina (separados hasta el momento de la mezcla). En ambos frascos hay además monómero y relleno inorgánico.

3) Ionómeros-Vidrio


En odontología se usan abundantemente materiales adhesivos para unir y fijar, son los cementos dentales.

Los materiales llamados vidrio-ionómero constan de dos componentes principales. Uno es un vidrio atacable por los ácido (que se descompone en presencia de ácidos). El otro es un polielectrolito ácido, esto es, un polímero soluble en agua que tiene en su cadena grupos ácido carboxílico ionizables (poliácido).

Gel de policarboxilato Estructura de cemento de ionomeros de vidrio

El mecanismo de fraguado de estos materiales es como sigue. El vidrio, atacado por el poliácido, suelta cationes al agua, y estos cationes unen varios grupos carboxilato ionizados de las cadenas, entrecruzando unas cadenas con otras y formando así una malla tridimensional resistente.

Se presentan en dos frascos:

Uno contiene el vidrio, en forma de polvo muy fino, con diámetros de partícula alrededor de 10 m.El otro contiene un líquido: el poliácido en agua. Además del poliácido, el agua también contiene una pequeña proporción de ácido tartárico, un aditivo que facilita la migración de los cationes desde la superficie del vidrio hacia el seno de la fase acuosa donde están los grupos carboxilato.

Los vidrios suelen ser fluoroaluminosilicatos cálcicos y los poliácidos en general pertenecen a la familia de los poli(alcanoicos). Los miembros de esta familia más usados son el homopolímero de ácido acrílico y los copolímeros de éste ácido con el ácido itacónico, con el ácido maleico, o con el ácido metacrílico.

Los materiales de ionómero-vidrio tienen muy buena adhesión al diente. Parece que debido a un doble papel de los grupos carboxilato: estos aniones pueden formar enlaces iónicos fuertes con los cationes calcio en la superficie de la dentina y del esmalte, pero también pueden desplazar a los grupos fosfato de la superficie de la hidroxiapatita.

Los materiales de ionómero-vidrio se utilizan en muy diversas aplicaciones. Como cementos, para fijar restauraciones de todo tipo: metálicas, cerámicas, composites y también para fijar ortodoncias.

También se utilizan como materiales base de restauración en general en abrasiones o cavidades no muy grandes. Sin embargo en estas aplicaciones los polímeros descritos tienen menor resistencia al desgaste y a las tensiones mecánicas, por lo que se han desarrollado


cementos ionómero-vidrio híbrido o modificado con resina. Uno de los monómeros usado para este tipo de híbridos es el metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA).

4) Elastómeros

Hay dos campos de aplicación de los polímeros en los cuales el material ha de ser blando:

- los materiales para impresión- los materiales para el forro o acolchado de prótesis o dentaduras.

4.1) Materiales de impresión

Los polímeros más usados como materiales para impresión son de la familia de las siliconas o polisiloxanos.

ciclotetrasiloxano: monómero del polisiloxano Polisiloxano

Para obtener fielmente una impresión de la estructura bucal se requiere que el material tenga propiedades adecuadas.

- elástico- resistente para conservar la huella al ser retirado de la boca- ha de mantener las medidas durante todo el proceso de preparación.

Todas estas propiedades las contienen las siliconas de uso dental desarrolladas.

También se utilizan como materiales de impresión los polisulfuros, poliéteres (elastómeros) y se siguen usando ciertos polímeros naturales como el agar-agar y el ácido algínico (que son polisacáridos cuya utilidad se debe a que con el agua forman hidrocoloides de buenas propiedades elásticas estables dimensionalmente.

4.2) Síliconas para el forro o acolchado de prótesis o dentaduras


Las siliconas pueden vulcanizarse calentando con un agente adecuado. Se tienen así las siliconas que curan con calor o de curado térmico. Pueden ser útiles para la fabricación de prótesis, pero no pueden usarse como materiales de impresión en boca. Para estas aplicaciones tienen que ser siliconas que vulcanicen a temperatura ambiente, las cuales se llaman siliconas RTV.

Atendiendo al mecanismo de la reacción por la que vulcanizan, estas siliconas son de 2 clases: de condensación y de adición.

a) Siliconas de condensación

El polímero suyas cadenas se van a unir en el vulcanizado suele ser poli (dimetilsiloxano). El agente de vulcanización que las une formando la malla elastomética es un orto-alquilsilicato. La condensación ocurre entre los grupos alcoxi (-OR) de este ortosilicato y los grupos hidroxilo (-OH) terminales del polímero, eliminándose el alcohol correspondiente (ROH).

La reacción requiere un catalizador, que suele ser un alcanoato de estaño. Estas siliconas vienen en dos frascos, para mantener al catalizador separado hasta el momento de iniciar la vulcanización.

b) Siliconas de adición o vinil-siliconas

El vulcanizado ocurre a través de una polimerización de adición.

El polímero es también poli (dimetilsiloxano) con grupos reaccionables en sus cadenas para que éstas puedan entrecruzarse. Se utiliza también un catalizador, que suele ser ácido cloroplatínico. Aquí también son necesarios dos frascos para mantener ambos grupos reaccionables separados hasta el momento de la vulcanización. Como es una reacción de adición no se elimina subproducto, pero a veces se puede desprender algo de hidrógeno gas. Por ello algunas formulaciones incluyen paladio, que actual como adsorbente de hidrógeno.

Nuevas investigaciónes

Actualmente, el resultado de una reciente tecnología en el desarrollo de nuevos biomateriales ha creado una resina hecha a base de nylon termoplástico biocomparable, un material translúcido, lo que permite una completa mimetización con la encía natural de cada paciente, cualidad que lo convierte en invisible a diferencia del acrílico que es opaco y da una apariencia totalmente artificial


CONCLUSIONES

Debido a que los biopolímeros pueden desencadenar una excesiva reacción inflamatoria en el organismo, o migrar y causar grandes problemas a distancia e incluso llevar a la muerte del paciente, y además, puesto que no existe mucha experiencia en el tratamiento de la "Alogenosis Iatrogénica", creemos que el uso de estas sustancias debería abandonarse en el campo de la cirugía plástica.


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