LOS BIOMATERIALES
Los organismos son sistemas que con el tiempo se
desgastan y pierden funcionalidad, sin embargo es posible repararlos e incluso
sustituir algunas de sus partes; y ¿por qué no? mejorarse; En los años setentas
surge una serie televisiva estadounidense llamada “The Six Million Dollar Man”
basada en la novela Cyborg de Martin Caidin.
The Six Million Dollar Man
La trama gira acerca de Steve Austin (Lee Majors),
un astronauta y piloto de pruebas quien sufre un terrible accidente durante un
vuelo experimental; los médicos deben amputarle ambas piernas y el brazo
derecho; pierde la visión del ojo izquierdo.
La agencia gubernamental O.S.I. que trabajaba en el
desarrollo de un proyecto secreto llamado Biónica, toma a Steve como sujeto de
prueba y reemplaza sus miembros perdidos por partes cibernéticas que tienen un
costo de seis millones de dólares (de ahí el nombre de la serie). Los nuevos
miembros le dan una fuerza enorme, además de gran velocidad y capacidades de
visión telescópica e infrarroja. Después de esto, y como pago a la deuda por su
intervención quirúrgica, Steve se convierte en agente. y cumple peligrosas
misiones.(8)
Esto que es ciencia ficción será pronto una
realidad, actualmente ya se tiene la posibilidad de reponer miembros amputados
por artificiales, como es el caso del atleta sudafricano Oscar Pistorius, que
posee las marcas mundiales en las pruebas de 100, 200 y 400 metros lisos para
atletas que han sufrido una doble amputación (a los once meses de edad, le
amputaron las piernas, por no tener peroné). Para correr utiliza prótesis
transtibiales construidas en fibra de carbono. Aunque estas piernas
artificiales le permiten a Pistorius competir, su uso ha generado protestas de
que le dan una ventaja injusta sobre otros corredores. Registra 46,34 segundos
en 400 metros, o la máxima velocidad en los Juegos Paralímpicos de Atenas 2004.
(9)
Oscar
Pistorius con prótesis de fibra de carbono
Aunado a lo anterior se están desarrollando ojos
artificiales funcionales; Todo esto es posible debido a materiales que son
compatibles con los seres vivos.
En otros términos, un biomaterial es una sustancia
farmacológicamente inerte diseñada para ser implantada o incorporada dentro del
sistema vivo. También se pueden definir como materiales
biológicos comunes tales como piel, madera, o cualquier elemento que remplace
la función de los tejidos o de los órganos vivos.
Los biomateriales se implantan con el objeto de
remplazar y/o restaurar tejidos vivientes y sus funciones, lo que implica que
están expuestos de modo temporal o permanente a fluidos del cuerpo, aunque en
realidad pueden estar localizados fuera del propio cuerpo, incluyéndose en esta
categoría a la mayor parte de los materiales dentales que tradicionalmente han
sido tratados por separado.
Debido a que los biomateriales restauran funciones
de tejidos vivos y órganos en el cuerpo, es esencial entender las relaciones
existentes entre las propiedades, funciones y estructuras de los materiales
biológicos, por lo que son estudiados bajo tres aspectos fundamentales:
materiales biológicos, materiales de implante y la interacción existente entre
ellos dentro del cuerpo. Dispositivos como miembros artificiales,
amplificadores de sonido para el oído y prótesis faciales externas, no son
considerados como implantes.
En algunos casos la función de los tejidos u
órganos es tan importante que no tiene sentido el remplazarlos por
biomateriales; por ejemplo, la médula espinal o el cerebro.
El éxito de un biomaterial o de un implante depende
de tres factores principales: propiedades y biocompatibilidad del implante,
condiciones de salud del receptor, y habilidad del cirujano que realiza el
implante; la física sólo se aplica al primero.
1. Ser biocompatible, es decir, debe ser aceptado
por el organismo, no provocar que éste desarrolle sistemas de rechazo ante la
presencia del biomaterial
7. Tener un diseño de ingeniería perfecto; esto es,
el tamaño y la forma del implante deben ser los adecuados.
8. Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar y procesar para su producción en gran escala.
8. Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar y procesar para su producción en gran escala.
Hay, de hecho, cuatro grupos de materiales
sintéticos usados para implantación: metálicos, cerámicos, poliméricos y compuestos
de ellos; el cuadro IV enumera algunas de las ventajas, desventajas y
aplicaciones para los cuatro grupos de materiales sintéticos.
Una alternativa para los implantes artificiales es
el trasplante, por ejemplo de riñón o corazón, aunque este esfuerzo se ve
obstaculizado por problemas sociales, morales, éticos e inmunológicos; sin
embargo, en el caso del riñón, el paciente tiene muchas desventajas con uno
artificial: su costo es elevado, no tiene movilidad y, además, el mantenimiento
y el cuidado deben ser constantes.
a)
En el sistema esquelético muscular, para uniones en
las extremidades superiores e inferiores (hombros, dedos, rodillas, caderas,
etc.) o como miembros artificiales permanentes; b) en el sistema
cardiovascular, corazón (válvula, pared, marcapasos, corazón entero), arterias
y venas; c) en el sistema respiratorio, en laringe, tráquea y bronquios,
diafragma, pulmones y caja torácica; d) en sistema digestivo: esófago,
conductos biliares e hígado; e) en sistema genitourinario, en riñones,
uréter, uretra, vejiga; f) en sistema nervioso, en marcapasos; g) en
los sentidos: lentes y prótesis de córneas, oídos y marcapasos carótidos; h)
otras aplicaciones se encuentran por ejemplo en hernias, tendones y adhesión
visceral; i) implantes cosméticos maxilofaciales (nariz, oreja, maxilar,
mandíbula, dientes), pechos, testículos, penes, etcétera.
CUADRO Materiales para implantación
La caracterización física de las propiedades
requeridas de un material para aplicaciones médicas, varía de acuerdo con la
aplicación particular. Debemos considerar que las pruebas fisicoquímicas de los
materiales para implante in vivo son difíciles, si no imposibles. Las
pruebas in vitro deben ser realizadas antes del implante.
La fabricación y el uso de los materiales depende
de sus propiedades mecánicas, tales como resistencia, dureza, ductilidad,
etcétera. Las propiedades elásticas y visco-elásticas serán caracterizadas
antes que las estáticas y dinámicas.
La naturaleza (iónico, covalente y metálico), y la
fuerza de los enlaces atómicos determinan qué tan estable es el material cuando
se le aplica una carga, es decir, cuando se le somete a un esfuerzo de tipo
mecánico; este tipo de propiedades son conocidas como mecánicas. Cuando
se determina la estabilidad del material en función de cambios en la
temperatura, se habla de propiedades térmicas. (10)
18.- . . htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/The_Six_Million_Dollar_Man
29.- https://es.wikipedia.org/wiki/Oscar_Pistorius#Marcas_personales
310.- http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/37/htm/sec_14.htm
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