Introducción
Se eligió la investigación de Biomateriales puesto que es un tema de muy amplia información, ya que engloba a muchos conceptos, requerimientos, fortalezas que tienen en común el continuo proceso de mejoramiento para la vida futura. Porque como todos sabemos nos gustaría contar con una salud indestructible que nos brinde muchísimos más años de esperanza de vida, pero claro contando con una buena calidad, puesto que en muchas ocasiones esto no es posible por algún tipo de inconveniente presente en nosotros ya sea por la misma edad que denota sus atracos, o alguna diversidad funcional.
La historia nos remonta a muchísimos años atrás en los que culturas sin ningún conocimiento de Odontología o salubridad ya hacían sus propios implantes de dientes de oro hace más de 2000 años, lo que ahora conocemos como material incompatible. Una idea de lo amplio que puede ser el área de aplicación. Más adelante nos encontraremos con una breve introducción el nacimiento de estos materiales. Centrando nuestra atención en el presente nos gustaría hacer un recuento de lo que en nuestros días está a la vanguardia en la mejora de nuestras vidas, haciendo posible que cada uno de los integrantes de la sociedad que en su momento pudieron haber tenido algún problema, ahora con el progreso que se ha logrado puedan disfrutar de una vida más cómoda y placentera. También nos interesa de qué manera los avances en las tecnologías han aportado de una manera impactante en el mejoramiento de las condiciones en la estructura vertebral de las sociedades, teniendo como base a este tema tomamos al ser humano en su persona para poder implementar la funcionalidad de los biomateriales.
En nuestros días es algo de lo más normal toparnos con alguien que cuente con alguna parte de su cuerpo reparada o reemplazada artificialmente, con el empleo de componentes fabricados de biomateriales. Sin embargo hemos de saber que este tema tiene una extensa aplicación, es así que nuestro trabajo va dedicado a la exposición de estos materiales, aplicados a la salud, en esencia veremos como tantas personas han sido beneficiadas gracias a estos y que han podido sobrellevar cualquier obstáculo que se les ha presentado, claro que sin dejar atrás la importancia de los profesionales que logran la hazaña de recrear parte de un ser vivo y que llegue a ser casi idéntico a uno real; La preparación y el valor que alguien como ellos debe tener es inmensamente grande y digno de admirar ya que tienen en sus manos las esperanzas de muchos que con ansias esperan una buena noticia. El avance tecnológico también es otro punto imprescindible en este documental, puesto que, tienen una relación intrínseca; el estudio y el manejo de estos no es algo tan fácil como pudiera parecer y aun así la tecnología, la ciencia y las investigaciones, logra comprender de una manera increíble la complejidad de ambas estructuras, y la posibilidad de adaptar el uno al otro.
Objetivo general.
Dar a conocer entre la comunidad estudiantil, la investigación documental sobre los biomateriales, y la realidad que han formado en torno, a una nueva visión para el desarrollo humano, sobre todo el gran impacto que han proporcionado a la sociedad con el auge que merece indiscutiblemente.
Como sabemos hay muchas áreas en las que un biomaterial se puede emplear, y siendo así debemos aclarar lo que significa un biomaterial cuando nos hablan de biomateriales podemos llegar a pensar que es uno como cualquier otro sin ninguna característica en particular, y que posee las mismas propiedades. Sin embargo un biomaterial es mucho más que eso las siguientes definiciones dan una idea general de las cosas que se abarcan:\cite{sastre2004}
a) Material utilizado en un dispositivo médico, pensado para interactuar mutuamente con sistemas biológicos.
b) Cualquier sustancia o combinación de sustancias de origen natural o artificial que puede ser usada durante cierto tiempo como un todo o como parte de un sistema que permite tratar, aumentar o reemplazar algún tejido, órgano o función del cuerpo humano.
c) Material sintético empleado para reemplazar parte de un sistema vivo o que está en íntimo contacto con fluidos biológicos.
En general se podría decir que una biomaterial es principalmente un material que cumple con ciertas características para utilizarse en la mejora de las condiciones algún sistema. Teniendo en cuenta nuestro enfoque a la salud, nos referimos a un ser vivo como dicho sistema ya sea solo una parte de este o bien en su totalidad, de acuerdo a esto su característica más destacada es la capacidad de ser incompatible , lo cual se refiere a la habilidad de un material para ser aceptado por el cuerpo, de tal manera que no repercuta de manera negativa en el mismo. \cite{pina2014}
Es importante decir que ahora la importancia y el impacto que tiene el reconstruir el cuerpo dañado es una realidad, un aspecto importante a destacar es que los biomateriales en los años 70, eran materiales industriales a los que se les pedían ciertos requisitos de aceptación biológica. En la actualidad, se diseñan, fabrican y procesan muchos biomateriales con el único único fin de que tengan una aplicación en el campo medico . Todo esto implica que los materiales necesitan una composición adecuada no solo del material implantado, sino también de las partículas liberadas de cualquier implante, como consecuencia de su desgaste y de los productos de degradación a que pueda dar lugar; pero tanto tolerancia como toxicidad dependen de la concentración en la que esta esta se encuentre presente en cada organismo humano en particular. \cite{lemons2004}
Los materiales de uso biomédico pueden tener origen artificial o biológico. Atendiendo a la naturaleza del material con el que se fabrica el implante, los biomateriales artificiales, se pueden clasificar en materiales metálicos, poliméricos, cerámicos o naturales. Cada tipo de material tiene cualidades específicas que son aplicables a distintas ramas de la medicina. La Interacción de los biomateriales en su entorno biológico no solo de cumplir la función de diseño, lo cual centra, desde el punto de vista investigativo, la necesidad de desarrollar biomateriales que presenten una respuesta inmune adecuada. Uno de los requerimientos de diseño más importantes de los biomateriales son las propiedades mecánicas, ya que de estas dependera dependera su utilidad, por ejemplo, ortopedia, apósitos, injerto de tejido suave, entre otros.\cite{concepcin2013}
Cada material tiene diferentes adaptaciones en cuanto a cada parte del cuerpo humano por ello se toman en cuenta las reacciones que podrían tener . A continuacion se presentan los tipos de biomateriales asi como algunas de sus aplicacion en diferente campos:
Materiales de implante naturales: Dentro de los biomateriales de origen natural están los viscerales que poseen vida larga, lo que es ideal para su fin, la celulosa, también las fibras proteicas, los del propio organismo como ser venas, arterias y piel, utilizados para la restauración de ligamentos y músculos. Un claro ejemplo es cuando por alguna circunstancia perdemos alguna parte de nuestra piel por lo cual se opta por remover una porción de tejido donde se encuentre suficiente pero de tal forma que no afecte y que este se pueda regenerar y a su vez complementar la parte donde es faltante. \cite{2007}
Materiales cerámicos: Estos materiales son duros pero a la vez también son frágiles por su composición, y son resistentes al desgaste, no son materiales conductores del calor ni de la electricidad, son materiales resistentes a la compresión, tienen baja resistencia al impacto\cite{franciscoalavez2007}. Estos implantes no suelen producir respuesta adversa en el organismo debido a que en su composición presentan colágeno lo que hace de estos materiales compatibles con el hueso por su estructura similar, su uso se extiende a diferentes fines. Como por ejemplo la creación de válvulas cardíacas a base de estos materiales en la cardiología, para sustituir alguna de las válvulas primordiales para el flujo de sangre a través del corazón . Otra de las aplicaciones para los biomateriales cerámicos es aplicado en lo maxilofacial en el cual es utilizado para la reconstrucción de nariz, parpados y pabellón auricular, en correcciones estéticas: modificación de labios, pechos, barbilla, etc. Esto es muy utilizado cuando por algún motivo queramos modificar alguna parte de nuestro rostro ya sea porque no estamos conforme con ello, o por cuestiones de salud, un caso muy común es cuando sufrimos algún accidente que quiebra o bien deforma la nariz , en esta circunstancia se opta por una reconstrucción. Así también tenemos que en el caso de la falta de una parte del hueso o matriz ósea a consecuencia de alguna enfermedad se puede optar por hacer un auto implante o un auto injerto, es decir, se coloca hueso del mismo paciente, que generalmente es de la cadera. En consecuencia el paciente sufre de dos operaciones para y esto podría no ser suficiente para complementar la parte faltante. En ocasiones se opta por hacer un xenoingerto o bien xenoimplante, el cual consiste en utilizar hueso o matriz ósea de un bovino para restaurar el hueso humano.
Materiales metálicos: Existen algunos ejemplos pertinentes a nuestro realce siendo uno de ellos el implante de alguna varilla para la sustitución de un miembro en particular o bien el sostén para un hueso articulación dañada, que para este último también se pueden emplear los clavos. Por hablar de un ejemplo sobre un caso en el que se hizo uso de estos materiales fue el de la competidora olímpica Sonia Stravinski la cual puede patinar y hacer pasos extraordinarios después de haber sido sometida a un implante de cabeza de fémur.
La mayoría de los metales y aleaciones metálicas tienen a sus átomos distribuidos según diferentes estructuras cristalográficas, y que se denominan cubica centrada en las caras (pc: face-centered cubica), cubica centrada en el cuerpo (pc: body-centered cubica) y hexagonal compacta (hcp: hexagonal closed-packed). Estos son vistos prácticamente desde el inicio del hombre pero sin su intervención sino hasta hace poco, han venido a revolucionar el modo de vida de la humanidad. Con su infinidad de aleaciones es fácil la creación de muchos artículos, piezas y organismos beneficiosos a la medicina. Como sabemos los metales poseen características como la maleabilidad creando la posibilidad de amoldarlos al sostén de cualquier parte que lo necesite; aplicaciones clínicas que requieran soportar carga.\cite{viteri2015}
Hay demasiadas aplicaciones de estos materiales y esto se debe a que existen muchísimos seres vivos que cada día pueden requerir la ayuda de este tipo, no podemos dejar de lado que la innovación va en crecimiento y cada vez necesitaremos muchas armas que nos proporcionen una mayor calidad de vida y sin duda alguna los biomateriales son una puerta que nos abre muchos caminos para lograrlo. De igual forma hasta el momento ya tenemos muchos beneficios gracias a ellos. Las aplicaciones a la salud que contienen son demasiadas. Áreas como la cardiología se ha visto muy beneficiada.
Sabemos que el corazón es una pieza imprescindible en nuestro cuerpo puesto que es el encargado de bombear la sangre a cada rincón del mismo para así mantener al cuerpo caliente y la sangre fluya, ya que sin este proceso la sangre se coagularía perdiendo la capacidad de movimiento voluntario e involuntario dentro de nuestra composición; sin el es imposible que nuestro sistema siga funcionando. Y bueno ahora con la ayuda de los biomateriales ha hecho que la existencia de una arteria dañada pueda ser reemplazada por una artificial, en este caso elaboradas con alguno de los materiales incompatibles. La la invención de un aparato llamado marca pasos es implementado para la cura y la ayuda de nuestros corazones con alguna disfuncionalidad y aun una nueva realidad es la de utilizar un corazón totalmente artificial, sustituyendo al que ya se encuentre en mal estado y no sea capaz de desempeñar su función dentro de nuestro cuerpo.
Los antecedentes de este hecho se basan a casi hace más de medio siglo en 1969 donde, cuando el estadounidense Denton Cooley, incapaz de encontrar un corazón que trasplantar a su paciente, decidió probar suerte con uno artificial. Por desgracia, el intento no salió según lo esperado: el receptor sobrevivió 65 horas, pero falleció cuando intentaban trasplantarle el nuevo corazón ‘natural’.
Materiales polimeros: Los biomateriales poliméricos, ampliamente utilizados en clínica, deben su éxito a las enormes posibilidades que presentan, tanto en variedad de compuestos como en la posibilidad de fabricarlos de muy distintas formas con características bien determinadas y con facilidad de conformarlos en fibras, tejidos, películas o bloques. Pueden ser tanto naturales como sintéticos y, en cualquier caso, se pueden encontrar formulaciones bioestables (con carácter permanente y particularmente útiles para sustituir de forma parcial o total tejidos u órganos lesionados o destruidos) o biodegradables (con carácter temporal, con una funcionalidad adecuada durante un tiempo limitado, el necesario mientras el problema subsista). Existen aplicaciones de polímeros tanto en implantes quirúrgicos como en membranas protectoras o en sistemas de dosificación,, en los reemplazos decadera, de rodilla y articulaciones de la mano.
A muchos nos ha pasado que no podemos identificar cuando cuando vemos a alguien a lo lejos pero sabe que te está saludando y tu desconcertado por no saber quién es o bien cuando se desea leer un texto y la letra esta muy pequena, la letra esta muy pequena la capacidad de visibilidad también es muy afectada a lo largo de los años y a muchos casos se agrava de distinta forma con el paso del tiempo , no todos podemos contar con esa visión envidiable de los alcones o esas bellas aves como lo son las águilas y siendo así no podemos dejar de lado que con la ayuda de estos materiales se han implementado artefactos que mejoran nuestra visión a tal grado que si utilizamos una de estas herramientas podamos recuperar nuestra visibilidad al 100%. Los tejidos oculares pueden sufrir diversas enfermedades que conducen a una reducción en la visión y, eventualmente, a la ceguera. Por ejemplo, las cataratas causan una visión nublada. Para resolver dichos problemas, se utilizan las lentes intraoculares (IOL= intraocular Lens que se fabrican en polimetilmetacrilato, elastómeros de silicona u otros\cite{salmern2016}.
Los biomateriales tienen una extensa lista aplicaciones en cuanta aplicación en el sistema nervioso central con todos los avances tecnologicos que han estado surquiendo en los ultimos años y más en lo que es el siglo XXI, y está cada vez más extendida aunque existen numerosos problemas. Así, el tratamiento quirúrgico de las lesiones de los nervios periféricos se enfrenta a un gran problema cuando se trata de conectar nervios seccionados, mediante la utilización de injertos a modo de puentes que superan longitudes superiores a 10 metros. En los últimos años, se han utilizado diferentes matrices piogénicas con el fin de crear un ambiente favorable para la regeneración del nervio. La fibronectina o las matrices de colágeno han demostrado que favorecen los procesos de regeneración y reconstrucción del nervio periférico. Una alternativa para la regeneración del nervio ha sido el uso de biomateriales sintéticos que favorezcan el crecimiento amonal como los filamentos de acido.
Los biomateriales, son productos aplicados en varias áreas tanto en la medicina como en la odontología, donde son utilizados como materiales dentales restauradores o como materiales para implantes estructurales, donde se incluyen los implantes dentales, las prótesis maxilofaciales y las prótesis articulares, con el fin de reproducir la función de los tejidos vivos al ser implantados en el organismo humano de forma temporal o permanente, con el fin de restaurar el defecto existente o conseguir la regeneración tisular, producto que debe ser biocompatible con los tejidos con los que entrará en contacto para lograr una integración armoniosa entre ambos, es decir ser biológicamente aceptables, ser bioestables, tanto a corto como a largo plazo y mantener sus propiedades, como su estructura físico-química en el entorno biológico donde es aplicado\cite{2009}. Es por eso que para lograr el éxito de un nuevo biomaterial primero deben realizarse una serie de ensayos que orienten sobre su comportamiento en entornos similares al fisiológico como ser cultivos celulares simulaciones biomecánicas, modelos in vitro, ensayos toxicológicos, ensayos de biocompatibilidad e implantación en animales de experimentación antes de hacer la utilización clínica del producto .La mayor parte de la poblacion ha tenido por lo menos un problema en cuanto a sus dientes, por muchas razones nuestra boca es una fuente de infecciones o enfermedades que en ningún momento pasan por los pensamientos de una persona normal, sin embargo el 60%-90% de los escolares y casi el 100% de los adultos tienen caries dental en todo el mundo, de esta manera la forma en que nos han venido a asistir los biomateriales permite, a través del empleo de prótesis dentales, fabricadas con diversos cerámicos, polímeros y aleaciones metálicas; de llenados directos con amalgamas (aleaciones de mercurio con con determinados metales); de implantes dentales fabricados con titanio y de aparatos de ortodoncia construidos con acero inoxidable, reestablecer adecuadamente la función masticatoria ya sea a través de reparaciones o del reemplazo total de las piezas dentarias perdidas\cite{lourdes2013}
Nuestro cuerpo está cubierto por esa capa exterior que nos envuelve protegiéndonos como nadie más lo sabe hacer, no hay motivo por el cual no hay que cuidarla si no que al contrario nos gusta buscar la forma en que podamos auxiliarla y obtener al máximo la calidad de nuestra piel, nos gusta lucir una bella piel tersa y una herida como un cicatriz nos quita mucho del lujo que nos da nuestra piel y claro los materiales no se han hecho esperar para aportar alguna solución a esto, tomando en cuenta que en la actualidad, ya hemos hablado sobre lo que es un biomaterial y como este puede llegar a ocupar el lugar de alguna parte faltante de nuestro organismo, pero hasta el momento no hemos hablado sobre de qué manera un material de estos puede ser utilizado solo temporalmente o bien solo como objeto de recuperación. Teniendo en cuenta esto podemos hablar del hilo que se utiliza para las costuras, el cual tiene ciertas propiedades y que regularmente creemos que esta elaborado a base de algún material que no se encuentra con facilidad o bien muy raro, pero en ningún momento nos ponemos a pensar que es nailon el cual es un polímero( biomaterial), aun puede parecer un material cualquiera sin embargo debe tener características especificas; debe ser resistente, no toxico e hipoalergenico y sobre todo que cuando sea una herida interna tenga la capacidad de ser absorbido por la piel. los materiales para suturas incluyen polímeros (el material más empleado para suturas) y algunos metales (acero inoxidable y tantalio)
De igual forma y con la misma importancia tenemos a la estructura que nos conforma interiormente, me refiero a nuestra distribución ósea ya que aunque pareciera que es un material fuerte, resistente y de alta durabilidad sigue la misma condición, tiene que ser cuidado para adquirir una extensión de vida mucho más duradera, no hay que tomarlo a la ligera puesto que no sabemos lo difícil que sería desarrollar alguna actividad sin la interacción de una de los partes Oseas que nos constituyen, por otra parte recordemos que ahora contamos con la ventaja de la existencia de los biomateriales y sin duda alguna el saber que estamos completos naturalmente es lo ideal, ellos nos sufragan esta necesidad con la oportunidad de volver a estar completos o simplemente la facilidad de volver a recuperar la salud en alguno de nuestros huesos, como un ejemplo tenemos a la Placa LCP(Bytes, para olecranon. Sistema de fijación anatómica para fracturas OLE cranianas y del cubito proximal, con estabilidad angular. El sistema de placa LCP para Olecranon ofrece una fijación estable de la fractura para preservar el suministro vascular. Esto ayuda a crear un entorno mejorado para la consolidación ´ósea, lo que ayuda a acelerar el restablecimiento de la movilidad y la funcionalidad del paciente. La utilización de biomateriales en cuanto a la regeneración de los tejidos de la piel es un tema de auge debido a que es posible la regeneración de distintos tejidos, es uno de los principales objetivos de la actual investigación del Centro de Biotecnología Dr. Daniel Alalay Lodito de la Universidad Técnica Federico Santa María (Chile)\cite{lowitt2015} y que tiene como principal aplicación el desarrollo de implantes cutáneos, de hueso o de membranas como el tímpano. Según explica Cristian Acevedo, Investigador del Centro Biotecnología, para su generación se utilizan biopolímeros como el quito sano, la gelatina y el ácido hialuronico, dado que sus propiedades permiten generar y ensamblar matrices para el desarrollo de distintos tejidos. “Estas macro-moléculas de origen natural deben ser estructural mente adecuadas, es decir, presentar determinadas características físicas que faciliten su manipulación y resistencia, y funcionales, al permitir la sustentación de la vida”.
Para todo lo anterior solo hemos hablado de las áreas en las que se aplican los biomateriales con respecto al ser humano, pero específicamente de ellos no hemos profundizado, bueno lo que pasa es que hay que conocer donde se aplican para luego comprender y relacionar las características que cada uno de ellos debe cumplir, reflexionando la manera en que existe cada que existe cada que existe cada que existe cada que existe cada que existe cada que existe cada que existe cada que existe cada uno de ellos el uno con el otro, al estar separados contienen sus propias aptitudes pero al fusionarse adquieren nuevas funcionalidades que le dan la capacidad de ser utilizados en cuerpo humano. Por ejemplo, en cuanto a las propiedades mecánicas, depender ‘a del tipo de dispositivo a fabricar. Una prótesis de cadera debe ser fuerte y rígida; un material para reemplazar un tendón debe ser fuerte y flexible; una válvula de corazón debe ser flexible y dura; una membrana de diálisis debe ser fuerte y flexible; un reemplazo de cartílago de articulaciones debe ser suave y elastomerico (estos materiales presentan alta elasticidad y se pueden deformar mucho antes de que se rompan, como por ejemplo, una banda elástica). \cite{hench1998}
En cuanto a la durabilidad, un catéter solo debe durar 3 días, una placa de fijación de huesos debe cumplir su función durante 6 meses o más; una válvula del corazón debe flexionar 80 veces por minuto sin romperse durante toda la vida del paciente (se espera que sea durante 10 años o más); una articulación de cadera no debe fallar bajo cargas pesadas durante más de 10 años. Finalmente, en cuanto a lo relacionado con las propiedades en volumen, una membrana de diálisis debe tener una permeabilidad especifica; la copa acetabularia de la articulación de cadera debe tener lubricidad, y las lentes intraoculares deben tener una claridad y requisitos de refracción específicos. Para reunir todas estas características, se debe recurrir a las bases de la ciencia de materiales, la química, la física, etc. \cite{ingls2015}
Esto nos da una clara idea de cómo no es solo incorporarlos porque se ven bien o nos ayudan, sino que hay que considerar todo lo relacionado al material y al sistema que será sometido a factores químicos, físicos y mecánicos, hoy en día se dispone de una variedad de materiales que realizan satisfactoriamente las funciones biológicas en el cuerpo y los médicos pueden usarlos con razonable confianza, y la función en los pacientes es aceptable. Las complicaciones generadas por los dispositivos biomédicos, de existir, son menores que las que surgen de las enfermedades originales. En lo extenso del informe hemos hablado de manera general de los materiales y sobre todo que debe ser adaptables al cuerpo humano, pero, que característica tiene en particular cada material y que lo hace candidato a ser utilizado en la medicina.
Conclusiones.
En conclusión debemos reconocer, hoy por hoy, la realidad de los biomateriales en muchos ámbitos de aplicación como una verdad irrefutable, dando cabida a numerosas y confortables aplicaciones para el desarrollo de la sociedad, implicando, la busca del bienestar en conjunto de todos los que estén pasando por alguna situación que sea difícil afrontar con nuestros cuerpos aparentemente fuertes, siendo que en muchas ocasiones les es difícil superar los dilemas que ocurren en el por cualquiera que sea el motivo. El crecimiento de estos tiene que seguir sin duda alguna al pasar de los años con muchas más de estas mejoras, porque cada día se nos pueden presentar una y cantidad de problemas que deteriorarán a nuestro cuerpo o bien la integridad de nuestra salud en su complejidad. Ciertamente ya existen muchos aparatos, mecanismos, y artículos que están salvando vidas día con día, esto nos da a conocer la importancia que tendrá el auge de estos biomateriales para el resguardo de la vida, pero esta es solo una pequeña demostración del alcance que es posible alcanzar con su ayuda. Es impresionante la enorme caja que encierra el poder que tienen sobre muchas índoles alrededor de todo el entorno, abarcando la posibilidad de tener en nuestras manos un sin fin de herramientas para lograr un trabajo específico, o bien contener una vida hasta su punto más alto. El uso de los biomateriales sin duda alguna en mejora las condiciones de vida, otorgandonos mejores condiciones.