Un biomaterial, material biocompatible o material bioaplicable es un material sintético o de origen orgánico utilizado para crear dispositivos capaces de reemplazar una parte de un sistema vivo o de funcionar en contacto directo con un tejido vivo de manera segura, confiable económicamente y biocompatible.
En términos médicos un biomaterial es un compuesto farmacológicamenteinerte diseñado para ser implantado o incorporado dentro del sistema vivo. En este sentido el biomaterial se implanta con el objeto de sustituir o regenerar tejidos vivientes y sus funciones.
En realidad son muy pocos los materiales biocompatibles que son aceptados por todo cuerpo, de ahí que no pueda clasificarse un material como tal de forma definitiva. Algunos de los materiales biocompatibles más comunes son el titanio para implantes o el acero. Además, los metales biodegradables son otra categoría de metales biocompatibles, incluidas las aleaciones a base de magnesio y las aleaciones a base de hierro, aunque recientemente también se ha investigado el zinc. Actualmente se ha desarrollado el uso de metales absorbibles como implantes de fijación de fracturas.
Biocompatibilidad
La biocompatibilidad es la aceptación de un implante artificial por parte de los tejidos vivos que lo rodean y del cuerpo en sí. Para determinar la biocompatibilidad o toxicidad de un material, es necesario realizar diferentes pruebas y considerar diferentes factores, tales como:
Una descripción general del material o dispositivo
Determinar cual será su función o posible aplicación
Determinar su grado de contacto con tejido vivo
La naturaleza química del material
Analizar la toxicidad y biodisponibilidad de cada compuesto químico del material.
Tipos de Biomateriales
Biomateriales en Órganos
Órgano
Biomaterial
Corazón
marcapasos, válvula cardiaca artificial
Pulmón
máquina oxigenadora
Ojo
lentes de contacto
Oído
reconstrucción cosmética del oído externo
Hueso
plato de hueso
Riñón
máquina de diálisis para riñón
Vejíga
catéter
Biomateriales en Sistemas del Cuerpo
Sistema
Biomaterial
Esqueleto
Platos de hueso, reemplazamiento total de articulaciones
Muscular
Suturas
Digestivo
Suturas
Circulatorio
Válvulas cardiacas artificiales, vasos sanguíneos
Respiratorio
Máquina oxigenadora
Urinario
Catéter, diálisis
Nervioso
Marcapasos
Endócrino
Células pancreáticas encapsuladas
Reproductivo
Cirugías plásticas
Clasificación de Biomateriales
Por su fuente:
Naturales
Autógeno: obtenido del mismo individuo que recibirá el injerto
Alo-injerto: proveniente de otro individuo y no del que recibirá el injerto
Xeno-injerto: proveniente de otra especie que no sea humana
Sintéticos
Por su rol biológico
Tóxico
Bio-inerte: no hay interacción con el cuerpo, pueden permanecer largos periodos de tiempo en un entorno altamente corrosivo de fluidos corporales. Se suelen emplear para implantes permanentes, cirugía maxilofacial y craneal. Ejemplos: titanio, cromo-cobalto, y sus aleaciones o materiales cerámicos basados en alúmina, zircona y óxido de magnesio.
Bio-activo: participa activamente en la reparación de tejido. Se utilizan para implantes dentales y prótesis ortopédicas. Ejemplos: hidroxiapatita de alta densidad, compuestos de titanio, vidrios bio-activos y algunas cerámicas vítreas.
Bio-reabsorbible: se reabsorbe y provee elementos necesarios para la reparación de tejido.
Por su tiempo de uso y funcionamiento:
Temporales
No reabsorbibles (se supone serán removidos) o Biodegradables
Permanentes
Por composición:
Cerámicos: presentan buena biocompatibilidad, resistencia a la corrosión e inercia química. Sin embargo presentan problemas ante esfuerzos de alto impacto, son inelásticos, poseen alta densidad y son difíciles de producir. Algunos ejemplos son el óxido de aluminio, aluminatos de calcio, óxidos de titanio y algunos carbonos.
Polímeros: tienen la ventaja de ser elásticos, baja densidad y fáciles de fabricar. Su principal desventaja es la baja resistencia mecánica y degradación con el tiempo. Algunos ejemplos son el teflón, nylon, dacron y siliconas.
Metales y aleaciones: presentan alta resistencia al impacto y al desgaste. Sin embargo son de baja biocompatibilidad, factibles de ser corroídos en medios fisiológicos, alta densidad, y dificultad para lograr conexión con tejidos conectivos suaves.
Composites: Algunos ejemplos son los nanocompositos, las cerámicas metal-carbono o metal-nitrógeno, y las aleaciones intermetálicas complejas.
Minerales naturales
Por estructura:
Bulk: tornillos, clavos, laminas, etc.
Recubrimientos: como protección o bio-activos
Porosos: capa de superficie metálica porosa, andamios para ingeniería de tejidos, etc.
Clases
Pueden ser de colocación interna o externa, incluyéndose en esta categoría los materiales dentales que han sido tratados por separado. Actualmente, reparan o reemplazan tejidos naturales dañados en piel o en huesos, y en un futuro se podrán utilizar en tejidos de órganos como el hígado o los riñónes.
Los biomateriales son sometidos a situaciones adversas dado que están expuestos de modo temporal o permanente a fluidos del cuerpo, donde se da la corrosión de los componentes del implante, o bien el implante causa el envenenamiento del organismo vivo.
Los biomateriales restituyen funciones de tejidos vivos y órganos en el cuerpo. Por lo tanto es esencial entender las relaciones existentes entre las propiedades, funciones y estructuras de los materiales biológicos dado que las propiedades requeridas de un material varían de acuerdo con la aplicación particular. Es importante admitir que las pruebas fisicoquímicas de los materiales para implante in vivo son casi imposibles. Sin embargo las pruebas in vitro deben ser realizadas antes del implante.
Dispositivos como miembros artificiales, amplificadores de sonido para el oído y prótesis faciales externas, no son considerados como implantes.
Un implante.
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Lista de Referencias
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12Sheng-Yang, Lee. «Biomaterials». Taipei Medical University.
