Investigación en materiales para obtener prótesis con propiedades mecánicas similares a las del hueso humano

Estudio recientemente publicado en la revista Materials Science and Engineering: C, propone una nueva aleación de estructura BCC porosa que no perjudica las propiedades ante la corrosión, por tanto, la capa pasiva que se forma sobre las paredes del poro sigue siendo suficientemente protectora incluso después de tres meses de exposición a fluido corporal.

El desarrollo de materiales protésicos ha evolucionado y progresado en los últimos años, con el fin de encontrar la «prótesis ideal». La industria ha incorporado nuevos diseños y materiales, hoy existe un amplio espectro: implantes metálicos, poliméricos y cerámicos.  

Un estudio, liderado por la Dra.(c) Carolina Guerra, en el que participa el investigador de la Universidad Autónoma de Chile Dr. Vicente Salinas, propone una nueva aleación de estructura BCC porosa, con la que se pueden obtener propiedades mecánicas similares a las del hueso humano y promover la osteointegración o buen acuerdo entre la prótesis y el hueso tratado.  

«Mi principal aporte a la investigación está en la caracterización mecánica de las muestras. Utilizando técnicas avanzadas ultrasónica fue posible obtener, con un alto grado de precisión, el módulo de elasticidad (Modulo de Young) y el coeficiente de Poisson. Adicionalmente, la técnica de medición es no invasiva, es decir, se realiza sin afectar la muestra analizada, esto permite minimizar las pérdidas de material, como también hacer un seguimiento de dichas propiedades cuando las muestras se someten a otros procesos químicos como la exposición a fluidos que homologan el ambiente al interior del cuerpo» señala el especialista.  

En la investigación, llevada a cabo por un grupo de especialistas de la Pontifica Universidad Católica de Chile, Universidad Técnica Federico Santa María, Universidade de São Paulo y el Institut de Recherche de Cheimie de Paris, optó por aleaciones de Ti que tengan una estructura de tipo BCC debido a sus altos módulos de elasticidad.  

«El resto de los elementos aleantes fueron escogidos por promover la estabilización de la fase BCC -ordenamiento cristalino de los átomos en el material que se basa en una estructura cúbica, cuyos vértices contienen un átomo y adicionalmente tiene uno en el centro de dicho cubo- y proveer resistencia mecánica ante la inminente disminución del límite elástico por aumento en la porosidad» señala el Dr. Vicente Salinas.  

Estudios previos señalaban que la estructura porosa era perjudicial, «sin embargo, ante la falta de una buena aproximación del área expuesta, las corrientes de corrosión y parámetros electroquímicos no estaban debidamente normalizados, por lo que lleva a un erróneo análisis. Adicionalmente, por ICP-AES se comprobó que no hay iones metálicos disueltos en el medio incluso cuando la reacción anódica toma lugar» complementa el investigador.  

Lo que no está completamente resuelto aún, es como la estructura porosa puede verse afectada cuando está rodeada por fluidos corporales, ya que podría desencadenar un proceso de corrosión acelerado.  

En la actualidad se continúa investigado la mejor combinación de elementos aleantes y estructura porosa como candidatos para reemplazo óseo, la mayoría fabricados mediante impresión 3D.

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