Clasificación y Aplicaciones de Polímeros y Biocerámicos en Medicina

Clasificación de Polímeros y Topologías Complejas

Topologías Complejas

• Administración de genes

Polímero Estrella

Núcleo multifuncional del cual irradian al menos 3 cadenas poliméricas (brazos). Resumen: brazos desde un núcleo o núcleo con varios brazos.

Cepillo (Brushes)

Sistema ramificado a lo largo de un esqueleto lineal; cadenas unidas a un eje central.

Dendrímero

Ramificación precisa y uniforme. Macromoléculas dispersas ramificadas donde los enlaces surgen radialmente de un punto focal central. Resumen: Árboles con muchos extremos, altamente ramificados, con control de uniformidad molecular y masa precisa.

Peso Molecular y Propiedades

El peso molecular indica qué tan largas son las cadenas del polímero. A mayor peso molecular, mayor entrelazamiento, lo que resulta en mayor resistencia y tenacidad (menos frágil).

Termoplásticos

Cadenas lineales o poco ramificadas:

• Se ablandan al calentarse y se pueden moldear varias veces.
• Son reciclables, flexibles y menos rígidos.
• Biocompatibles y esterilizables.
• Aplicaciones: Catéteres, tubos, jeringas desechables, implantes PEEK.

Termoestables

Red tridimensional altamente entrecruzada:

• No se derriten; se degradan si se calientan.
• No reciclables, muy rígidos.
• Alta resistencia térmica.
• Aplicaciones: Prótesis dentales, cementos óseos, adhesivos quirúrgicos epóxicos, silicona (marcapasos).

Comportamiento y Degradación

Material Biodurable

Se utilizan cuando deben permanecer mucho tiempo o toda la vida, manteniendo sus propiedades mecánicas estables sin degradación. Ejemplos: Prótesis (cadera, rodilla), implantes dentales, stents permanentes, tornillos y placas óseas, PEEK (implantes de columna), UHMWPE (prótesis articulares), alúmina y zirconia.

Material Biodegradable

Se utilizan para funciones temporales, degradándose de forma segura en el cuerpo. Ejemplos: Suturas absorbibles, sistemas de liberación de fármacos, andamios para regeneración de tejidos (PLGA, PLA).

Copolímeros

Macromolécula compuesta por ≥2 tipos de monómeros para combinar propiedades antagónicas:

• Aleatoria: Propiedades promedio (A-B-B-A-A-B).
• Alterna: Estructura ordenada, cristalinidad variable (A-B-A-B).
• En bloque (Block): Microseparación de fases (A-A-A-B-B-B).
• De injerto (Graft): Esqueleto de 'A' con ramas de 'B'.

Polímeros y sus Aplicaciones Médicas

• PMMA: Lentes intraoculares, prótesis dentales, cemento óseo.
• Poliacrilamida: Electroforesis.
• Ácido acrílico: Restauración dental.
• Polietileno (HPPE): Prótesis articulares, catéteres.
• PVC: Máquinas de diálisis, respiradores, bolsas de sangre.
• Polipropileno (PP): Suturas, mallas de hernias.
• Siliconas: Implantes estéticos, válvulas cardíacas.
• PET (Dacron): Injertos vasculares.
• Acetato de celulosa: Membranas de diálisis.
• PEEK: Implantes de columna y dentales.
• PLA: Tornillos quirúrgicos.
• PLGA: Suturas reabsorbibles, ingeniería de tejidos.

Siliconas

Unidad básica inorgánica (siloxano) que proporciona estabilidad térmica y química. Se forman a partir de silicio y oxígeno. Propiedad clave: alta permeabilidad a gases y excelente biocompatibilidad.

Biocerámicos

Clasificación según la reacción del cuerpo

• Tóxicos: Provocan muerte celular (impurezas o mala fabricación).
• Bioinertes: El cuerpo los tolera (Alúmina, Zirconia, ZTA).
• Bioactivos: Forman enlace químico directo con el hueso (Hidroxiapatita, Fosfato de calcio, Bioglass).
• Reabsorbibles: Se disuelven para ser reemplazados por hueso propio (Fosfato tricálcico).

Propiedades Estructurales

• Alta dureza, resistencia y resistencia al desgaste.
• Insolubilidad y excelentes aislantes eléctricos.
• Transparencia a radiofrecuencia.

Alúmina vs. Zirconia

La Alúmina es más ligera y radiotransparente, pero más frágil. La Zirconia posee mayor resistencia mecánica, tenacidad y es radio-opaca.

Métodos de Caracterización

• XRD: Identifica fases cristalinas, pureza y cristalinidad.
• FTIR: Analiza grupos funcionales, enlaces y sustituciones químicas.
• SEM: Determina morfología, tamaño de grano y porosidad.