Este documento describe diferentes tipos de biomateriales, incluyendo sus aplicaciones, clasificaciones y propiedades. Los biomateriales incluyen polímeros como polietileno y siliconas, metales como aleaciones de titanio y acero inoxidable, cerámicas como fosfatos de calcio, y materiales compuestos. Estos materiales se utilizan en prótesis articulares, implantes dentales, válvulas cardíacas y otros dispositivos médicos. El documento también explica las consideraciones de biocompatibilidad y otras propiedades mecánic

1. MATERIALES
BIOMECANICOS Y
BIOMEDICA

2. Biomateriales
Se define como un material sintético o natural modificado
que está en contacto con partes del organismo, que puede
ser utilizada durante un cierto periodo de tiempo, en
sustitución de cualquier tejido, órgano o función del
organismo humano.

3. Aplicaciones
 • Prótesis articulares
 • Placas óseas
 • Cemento óseo
 • Articulación de la cadera
 • Ligamentos y tendones artificiales
 • Implantes dentales para la fijación del diente
 •Válvulas del corazón
 •Dispositivos para reparación de la piel
 •Reemplazos cocleares
 • Lentes de contacto

4. Clasificación de Biomateriales
Tipo de
material
Los naturales son
materiales complejos,
heterogéneos y
difícilmente
caracterizables y
procesables
Los biomateriales
sintéticos pueden ser
metales, cerámicas o
polímeros
Tiempo
Carácter permanente:
sistemas utilizados para
sustituir total o
parcialmente tejidos u
órganos destruidos
Carácter temporal:
deben mantener una
funcionalidad adecuada
durante un período de
tiempo limitado

8. Características específicas de los biomateriales
Propiedades biológicas
a) Biocompatibilidad :
 Capacidad que tiene un material de desarrollar, en
condiciones óptimas, la función interna para la cual ha estado
diseñado sin provocar una respuesta negativa en el organismo
Factores que la influencian:
 La toxicidad de los materiales empleados.
 La forma y el diseño del implante.
 La resistencia del dispositivo frente la degradación química o
estructural.
 La naturaleza de las reacciones que tienen lugar en la
interfase.

9. Propiedades biológicas
b) Hemocompatibilidad
 Se define como la tolerancia de los biomateriales con la
sangre.
 Se puede considerar compatible con la sangre cuando no
provoca ninguna lesión en las células sanguíneas ni cambios
en la estructura del plasma

10. Propiedades físico - químicas:
 Los materiales pueden presentar diversas alteraciones
superficiales como son la corrosión, la solubilización de
algunos componentes o su desintegración en función del
tiempo.
Cristalinidad
Comportamiento
térmico
Comportamiento
mecánico
Resistencia a la
degradación
química

11. Propiedades mecánicas
Rigidez
Superficie
Específica
Interconectividad
y tamaño de
poros
Porosidad
Permeabilidad y
rugosidad del
sustrato

12. Biomateriales poliméricos
 El biopolímero es básicamente un implante mecánico con función
exclusivamente de relleno permanente; tiene una gran ventaja, no
produce reacciones alérgicas, y su efecto es prácticamente permanente
.
 Los principales polímeros empleados en aplicaciones médicas son:
 POLIMETILMETACRILATO (PMMA)
 POLIETILENO
 CLORURO DE POLIVINILO (PVC)
 SILICONAS
 POLIURETANOS
 POLIAMIDAS
 POLIPROPILENO ~ 22 ~
 POLIGLICOLILACTIDA (PGL)
 POLIDIMETILSILOXANO (PDMS)
 POLICARBONATO
 POLIACRILATO

13. Biopolímeros
 VENTAJAS
 Elasticidad
 Moldeo sencillo
Usos:
 Tendones artificiales
 Injertos vasculares
 Reconstruccion de tejido blando
 Superficies de carga en articulaciones
 Cementos oseos.
 DESVENTAJAS
 Baja resistencia al corte.
 El desgaste provoca
incompatibilidad fisiologica.
 Probabilidad de deformacion
elevada.

14.  Los polímeros mas utilizados son: poli (cloruro de vinilo), poli
(propileno), poli (Metacrilato de metilo), poliestireno y sus
copolimeros.
 Los biomateriales elaborados por polímeros se pueden
clasificar de la siguiente manera: biodegradables y
bioabsorbibles.
 biomaterial-biodegradable, es aquel, que se descompone
después de un cierto período de tiempo dentro del
organismo, el organismo es capaz de desecharlo, pero en
algunas ocasiones se quedan pequeños residuos.
 biomaterial-bioabsorbible, es aquel, que el organismo es
capaz de metabolizar y resintetizar en compuestos que
puedan ser absorbidos, como lo son las proteínas, o bien
pueden ser desechados por completo.

16. POLIETILENO (CH2-CH2)n.
 En su forma de alta densidad es empleado en
tubos para drenajes y catéteres, hilos de sutura,
cirugía plástica, etc.
 Se emplea como componente acetabular en
remplazos de cadera y en remplazos de rodillas.
 Este material tiene buena tenacidad, resistencia
a las grasas y tiene un costo relativamente bajo.

17. POLIETILENO (CH2-CH2)n.
• Es químicamente el polímero más simple. Se representa
con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n.
• Es un polímero de cadena lineal no ramificada, se obtiene
de la polimerización del etileno (CH2=CH2 eteno ), del que
deriva su nombre.
• Producido por diferentes reacciones de polimerización

18. SILICONAS (R2SiO)n
 Es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil
en gran variedad de aplicaciones médicas, como prótesis
valvulares cardíacas, ventrículos artificiales, lentes de
contacto, e implantes de mamas.
 La silicona es flexible y suave al tacto, no mancha ni se
desgasta
 No se deteriora y evita la corrosión sobre los materiales con
los que está en contacto

19. • No es contaminante
• Carece de aroma, es insípida y no hace de soporte para el
desarrollo de bacterias.
• Las siliconas son llamadas siloxanos polimerizados o
polisiloxanos
SILICONAS

20.  Son mezclas de polímeros de compuestos orgánicos e
inorgánicos con fórmula química (R2SiO)n, donde R es un
grupo orgánico, como metilo, etilo o fenilo. Consisten en
una cadena inorgánica de silicio y oxígeno (-Si-O-Si-O-Si-O-)
con grupos laterales orgánicos unidos a los átomos de
silicio.
SILICONAS

21. • El siloxano más común es el polidimetilsiloxano lineal
(PDMS), un aceite de silicona.
• Se obtiene mediante la reacción de diclorodimetilsilano y
sodio metálico

22. SILICONAS
 El segundo grupo más grande de materiales de silicona
está basado en resina de silicona, que se forman por
oligosiloxanos ramificados

23. POLIMETILMETACRILATO (PMMA)
 Tienen una muy buena transparencia a la luz,
tenacidad y estabilidad, lo que hacen de el un
excelente material para lentes ultraoculares y lentes
de contactos duros.

25. Los polimeros tambien son
materiales ideales para el
transporte y liberacion de
drogas (farmacos) porque son
capaces de incorporar
grandes cantidades y
liberarlos lentamente.
El polimero mas utilizado
para este fin ha sido la
silicona, la cual es capaz
de transportar, entre otros,
benzocaína, testosterona y
difosfato de cloroquina
(antimalaria).

26. Metales
 Estructura cristalina de empaquetamiento compacto.
 El tipo de enlace químico en metales y aleaciones
metálicas permite que puedan aplicarse tanto a
implantes sometidos a cargas en dispositivos de
fijación interna para aplicaciones ortopédicas y
odontológicas.
 Ellos contribuyen a la tenacidad y resistencias a la
fatiga elevadas cuando son procesados adecuadamente.
 La reactiviad baja y ductibilidad buena hacen posible
la manufactura de prótesis de cadera.

27.  Una aleación es la mezcla de dos o más metales, en esta
categoría las aleaciones más importantes son las de:
Acero inoxidable, Cobalto-Cromo, Aluminio-zinc y las de
titanio.
 La aplicación principal de estas aleaciones, son
remplazar sistemas de unión como la cadera y la rodilla,
se utilizan también para realizar placas para huesos,
tornillos, clavos, etc., así como en la elaboración de
instrumental quirúrgico.

28. Ventajas
 Alta resistencia transversal y tension
 Alta resistencia al desgaste
Usos:
 Endoprotesis ortopedicas
 Marcapasos
 Implantes dentales
 Clavijas Tornillos
 Alambres de ortopedia y ortodoncia
Desventajas
 Falta de compatibilidad
completa con el medio
fisiologico
 Desajuste de las propiedades
mecanicas
 Citoxicidad en iones de Co, Cr,
Mo

30. Ceramicas
 Los cerámicos son compuestos policristalinos, normalmente
inorgánicos como los silicatos, óxidos metálicos, carburos e hidruros.
Los cerámicos que se utilizan en la elaboración de biomateriales,
normalmente reciben el nombre de biocerámicos y se pueden clasificar
de la siguiente manera: absorbibles, no absorbibles o inertes y con
superficie de reacción.
 biocerámico-absorbible, es aquel, que el organismo es capaz de
metabolizar y resintetizar en compuestos que puedan ser absorbidos,
normalmente son elaborados de fosfatos, óxidos, etc. Su aplicación
más común se encuentra en la reparación de huesos.

31.  biocerámico-no absorbible o inerte, es aquel, que el
organismo no es capaz de metabolizar y resintetizar en
compuestos que puedan ser absorbidos, estos son no
tóxicos, no producen ninguna alergia ni reacción secundaria,
son totalmente biocompatibles y resistentes a la corrosión.
Sus principales aplicaciones son: prótesis de cadera, válvulas
de corazón, válvulas respiratorias, etc.
 biocerámico-con superficie de reacción, es aquel, que el
organismo utiliza sólo por un período de tiempo, esto debido
a sus propiedades. Entre estos materiales se encuentran el
Bioglass y el Ceravital, los cuales consisten en una mezcla de
óxidos de silicón, calcio, sodio, fósforo, magnesio y potasio.

33. Muhammad
Wasim
Akhtar

34.  Se entiende por materiales compuestos aquellos formados
por dos o más materiales distintos sin que se produzca
reacción química entre ellos.
 En todo material compuesto se distinguen dos
componentes:
 - la MATRIZ, componente que se presenta en fase continua,
actuando como ligante
 - el REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento
resistente.
Materiales Compuestos

37.  Una primera clasificación es la que analiza el tipo de matriz,
distinguiéndose los siguientes tipos:
 - materiales compuestos de matriz METÁLICA o MMC (METAL MATRIX
COMPOSITES),
 - materiales compuestos de matriz CERÁMICA o CMC (CERAMIC
MATRIX COMPOSITES),
 - materiales compuestos de matriz de CARBON
 - materiales compuestos de matriz ORGÁNICA o RP (REINFORCED
PLASTICS) y dentro de estos, son los más utilizados:
 - los CFRP (CABON FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales
compuestos de fibra de carbono con matriz orgánica,
 - los GFRP (GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales
compuestos de fibra de vidrio con matriz orgánica.

38.  En lo que a los refuerzos se refiere, los hay de dos tipos:
 - FIBRAS, elementos en forma de hilo en las que la
relación L/D > 100,
 - CARGAS, el resto, utilizadas en elementos de poca
responsabilidad estructural.
 Tal y como se han resaltado, los materiales compuestos
más utilizados son los de matriz orgánica y refuerzos en
forma de fibras. En los siguientes apartados se analizan
con más detalle ambos tipos de componentes.

40.  SE HAN DISEÑADO MATERIALES COMPUESTOS FORMADOS POR
MÁS DE UN TIPO DE MATERIAL, GENERALMENTE UNO HACE DE
FASE CONTINUA (MATRIZ) Y EL OTRO DE FASE DISCONTINUA
(DISPERSA) . LA FIBRA DE VIDRIO, QUE ES VIDRIO EN FORMA
FILAMENTOSA EMBEBIDO DENTRO DE UN MATERIAL
POLIMÉRICO, ES UN EJEMPLO FAMILIAR.
 LOS MATERIALES COMPUESTOS ESTÁN DISEÑADOS PARA
ALCANZAR LA MEJOR COMBINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS
DE CADA COMPONENTE (COMBINAR LAS PROPIEDADES DE LOS
DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES).
 LOS MATERIALES PLÁSTICOS REFORZADOS CON FIBRA DE
VIDRIO SON MECÁNICAMENTE RESISTENTES DEBIDO AL VIDRIO
Y FLEXIBLES DEBIDO AL POLÍMERO.
 LA MAYORÍA DE LOS MATERIALES DESARROLLADOS
ÚLTIMAMENTE SON MATERIALES COMPUESTOS.

42. Biomateriales Compuestos
 Compuesto sólido que contiene dos o más componentes unidos
para formar una estructura integra.
Usos:
 Para el Area medico-dental, tales como inclusiones inorganicas
de cuarzo con una matriz acrilico-polímero.
 Componentes ortopédicos: inclusiones de fibra de carbón con
una matriz de polietileno.

43.  Los compuestos pueden ser entre si mismos, metales,
cerámicos y polimeros o bien metal-cerámico, metal-
polímero y cerámico-polí- mero.
 Los materiales compuestos pueden clasificarse dependiendo
de las formas de los materiales que las forman en tres
categorías, con partículas, con fibra y Iáminares. Algunos
materiales compuestos plásticos reforzados con fibras están
hechos con fibras sintéticas de las cuales vidrio, carbono y
aramida (la fibra aramida es un polímero aromático de
poliamida con una estructura molecular muy rígida) son
tipos importantes.
 De estas tres fibras, las fibras de vidrio son las de mis bajo
coste, tienen resistencia a la tensión intermedia y la mis alta
densidad comparada con las otras.

44.  Las fibras de carbono tienen alta resistencia, alto módulo y
baja densidad pero son caros y en consecuencia se reserva
su uso para aplicaciones en donde se requiera su
especialmente alta relación resistencia a peso.
 Las fibra de aramida tienen alta resistencia y baja
densidad pero no son tan rígidas como las fibras de
carbono. Las fibra de aramida son también relativamente
caras y su uso se reserva para aplicaciones donde además
de una alta relación resistencia a peso se requiera también
una mejor flexibilidad que las fibras de carbono.
 Las matrices mas comúnmente utilizadas para fibra de
vidrio en compuestos plásticos reforzados con fibras son
los poliésteres, en tanto que las mas usadas para los
plásticos reforzados con fibras de carbono son las epoxi.

48. Celdas de la
valvula
Matriz de colágeno
de la válvula del
corazón
Valvula despues de
la implantacion

53. GRACIAS…

54. La primera incluye deformaciones permanentes,
fracturas por sobrecarga, fracturas por fatiga,
corrosión, desgaste, etc.,