Como es la Manufactura de biomateriales metálicos y aplicaciones

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Posteriormente, en 1930 se desarrolló el acero inoxidable grado quirúrgico 316LQ, que es un acero con bajo contenido de carbono, (18 por ciento de cromo, 8 por ciento de níquel, y 2 por ciento de molibdeno).

Otras aleaciones que han tomado gran importancia en aplicaciones son las de base titanio, especialmente la aleación Ti6Al4V, la cual presenta ventajas superiores en propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y peso. Sin embargo, este material tiene una resistencia baja al desgaste y un alto costo de producción lo que hace difícil su desarrollo y venta. Esta aleación ha sido modificada, intercambiando el Vanadio por el Niobio, lo cual ha dejado una notable mejora en el índice de biocompatibilidad.

Con el objetivo de incrementar la resistencia al desgaste, se ha implementado el uso de recubrimientos duros en cabezas femorales, aplicados mediante técnicas de deposición física en fase vapor (PVD), además de utilizar materiales cerámicos como alúmina (Al2O3) o circonia (ZrO2).

Los metales y sus aleaciones se emplean como componentes estructurales con el fin de reemplazar diferentes partes del cuerpo humano. Los materiales metálicos y sus aleaciones son imprescindible los metales ya que tiene múltiples aplicaciones en ortopedia, especialmente como materiales estructurales en dispositivos para la fijación de fracturas y en sustitución total o parcial de articulaciones. También en la fabricación de instrumenta como en el campo de la odontología como en la construcción de puentes dentales y coronas y en la realización de implantes y prótesis. También suelen emplearse en cirugía para prótesis vasculares y en válvulas cardíacas e injertos vasculares, y en algunos casos como hilo de suturas en cirugía.

Biomateriales metálicos

Los metales y aleaciones se emplean, básicamente, como componentes estructurales, a fin de reemplazar determinadas partes del cuerpo humano. De forma más precisa, puede afirmarse que los materiales metálicos son imprescindibles, hoy por hoy, para aquellas aplicaciones clínicas que requieran soportar carga y eso es debido a dos razones básicas, sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión en el organismo humano

La mayoría de los metales y aleaciones metálicas tienen a sus átomos distribuidos según diferentes estructuras cristalográficas, y que se denominan cúbica centrada en las caras (fcc: face-centered cubic), cúbica centrada en el cuerpo (bcc: body-centered cubic) y hexagonal compacta (hcp: hexagonal closed-packed).

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Figura 4.- Diferentes estructuras de los metales. (a) FCC , (b) BCC y (c) HCP

Pasos en la fabricación de un implante metálico

1. El primer paso consiste en la extracción del mineral desde las minas, su posterior separación y concentración, la extracción química del metal, su purificación y eventual mezcla con otros metales para la fabricación de una aleación metálica.

2. Luego se lo transformará en lingotes, los que posteriormente y, a través de diversos procesos, se los lleva a la forma de barras, tubos, alambres, placas, láminas, polvo, etc.

3. A continuación comienza el proceso de fabricación del dispositivo hasta llegar a su forma preliminar, la que debe ser sometida a modificaciones superficiales que le darán su forma final de utilización.

El fabricante de implantes, generalmente, compra el material en diversos formatos (barras, lá- minas, tubos, alambres o polvos) y lo manipula hasta darle la forma final por medio de algunos pasos específicos que dependen de la geometría final del implante, las propiedades de conformado y maquinado del metal y el costo de métodos de fabricación alternativos.

Pasos para la fabricación de una prótesis de cabera.

Primeramente, se funde la aleación y se le vierte en un molde fabricado por una técnica denominada “a la cera perdida”.

- Cuando el material se enfría, se solidifica, luego se rompe el molde y se tiene una primera versión de la pieza deseada

- Posteriormente, a esta pieza se la somete a una serie de pasos, hasta lograr el dispositivo final.

- En general, los métodos de fabricación incluyen el fundido y colado de los metales por medio del método de la cera perdida, el maquinado convencional o computarizado (CAD/CAM), la forja, procesos de fabricación a partir de la aplicación de presión y temperatura (denominada “metalurgia de polvos”) y una variedad de procesos de pulidos.

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Figura 2.- Los 4 pasos para la fabricación de un tallo femoral

- Es necesario recurrir a una amplia variedad de métodos de fabricación debido a que no todas las aleaciones de implantes puedes ser fabricadas de la misma forma, por ejemplo las aleaciones base cobalto son muy difíciles de maquinar por esos se llevan muchos procesos hasta llegar al deseado procesos como fundido y colado(método de cera perdida) o por metalurgia de polvos , por otra parte las aleaciones de titanio son difíciles de fundir y por eso es frecuente llevarlos a s forma final por diversas maquinas (tornos, fresas, amoladoras, etc.) es un proceso denominado maquinado.

Otros aspectos importantes de la fabricación de implantes

Aplicación de recubrimientos macro o micro porosos esto se usa como un medio para facilitar la fijación de los implantes sobre el hueso. Este puede adoptar varias formar y requiere de mucha tecnología de aplicación.

Tratamiento superficial de sintetizado:

Este es un procedimiento en el cual se calienta una pieza metálica (en este caso, el implante) a temperaturas por debajo del punto de fusión del material y, en presencia de partículas metálicas pulverulentas, las que se sueldan entre sí y con la pieza metálica, confiriéndole a ésta, determinadas características superficiales. Esto se produce por medio de un mecanismo difusivo que forma uniones entre las partículas del recubrimiento entre sí y con la superficie del implante

Otro tratamiento superficial es la implantación iónica (que mejora las propiedades superficiales) y el nitrurado (endurecimiento superficial obtenido por la interacción entre un material metálico y una atmósfera que provee átomos de nitrógeno). En este último caso, un haz de iones nitrógeno de alta energía es dirigido