Materiales biocerámicos

La biocerámica es un subtipo importante de material biocompatible. Son materiales cerámicos biocompatibles, específicamente diseñados para ser utilizados en la fabricación de implantes quirúrgicos, prótesis y órganos artificiales, así como para cumplir una cierta función fisiológica en el cuerpo humano que es la base fundamental de un material biocompatible.

Según su actividad química en el organismo humano, se consideran dos tipos de biocerámicas: bioinertes y bioactivas.

Los bioinertios son aquellos que no se unen química o biológicamente al tejido, por lo tanto, el organismo no puede absorberlos y, por lo tanto, no producen ninguna alergia ni reacción secundaria. Son totalmente biocompatibles, resistentes a la corrosión y no tóxicos. La alúmina y el circonio son ejemplos de estos materiales.

Los materiales bioactivos son aquellos que tienen una reactividad con el tejido vivo, como las vitrocerámicas y las hidroxiapatitas.

Biocerámicas inertes

Alúmina: La pureza de la alúmina depende del sistema de producción utilizado. Para la fabricación de implantes, la norma ASTM exige una pureza del 99,5% con un contenido máximo de SiO2 combinado con óxidos alcalinos (principalmente Na2O) inferior al 1%. La alúmina se ha utilizado con éxito en la fabricación de implantes como cabezas femorales, componentes de articulaciones e implantes dentales. Dado que normalmente se obtiene por sinterización, la porosidad desempeña un papel muy importante en las propiedades mecánicas. Existe una relación entre porosidad y tamaño de grano, de modo que cuando la porosidad cae por debajo del 2%, el tamaño de grano suele crecer considerablemente. La alúmina también es muy dura y la dureza se puede obtener entre 20 y 30 GPa. Esta alta pureza combinada con propiedades de baja fricción lo convierten en un material ideal para el reemplazo de articulaciones, a pesar de su fragilidad y dificultades de fabricación.
Zirconia: El interés en utilizar cerámicas de óxido de circonio como biomaterial radica en su alta estabilidad química y dimensional, su excelente resistencia mecánica y resistencia a la fractura, y el valor del módulo de Young del mismo orden de magnitud que las aleaciones de acero inoxidable. Las cerámicas de óxido de circonio superan las limitaciones de las cerámicas de óxido de aluminio en cuanto a resistencia a la flexión y resistencia a la flexión. La zirconia tetragonal policristalina (TZP) tiene una microestructura de grano fino, que no es estable, pero la adición de pequeñas cantidades de óxidos estabilizantes como Y2O3 o MgO, en este caso hablamos de Y-TZP o Mg-TZP, estabiliza la zirconia tetragonal policristalina. La aplicación biomédica más importante de los materiales de zirconia ha sido la fabricación de cabezas femorales así como la fabricación de implantes dentales.

Materiales ceramicos

Los cementos biocerámicos se han incorporado al campo de la endodoncia como un material con propiedades muy interesantes. En este artículo presentaremos los cementos más utilizados y veremos cuándo se recomienda su uso.

Los cementos biocerámicos son materiales cerámicos biocompatibles, que aparecieron a principios de los años 90. El primer material biocerámico descrito en endodoncia, por Mahmoud Torabinejad en 1993 (1), fue MTA (Mineral Trioxide Aggregate), y fue aprobado por la FDA (Food and Drug Association) en 1998. Actualmente existen en el mercado múltiples materiales biocerámicos, siendo los más conocidos el MTA (ProRoot MTA o MTA Angelus) y el Biodentine. Describiremos los diferentes tipos de materiales, sus indicaciones, manejo y usos.

A nivel general, los materiales biocerámicos tendrán aplicaciones tanto a nivel coronal como radicular. Estas aplicaciones son: recubrimiento pulpar directo, pulpotomía, sellado de perforaciones radiculares, perforaciones de furca, sellado de resorción cervical invasiva y resorción radicular interna y externa, retrollenados en cirugía periapical, apicoformaciones y endodoncia regenerativa (revascularización pulpar).

El MTA está compuesto por: silicato tricálcico, silicato dicálcico, aluminato férrico tetricálcico, sulfato de calcio dihidratado, óxido tricálcico, óxido de silicato y óxido de bismuto (que proporciona radiopacidad). Sus propiedades como material son: tiene un pH alcalino (12,5), baja solubilidad en agua, buena biocompatibilidad y capacidad de sellado, radiopacidad, capacidad bacteriostática y antifúngica, no es reabsorbible, es frágil en ambiente húmedo y tiene un largo tiempo de trabajo. Sin embargo, en cuanto a su tiempo de fraguado, debemos diferenciar entre la MTA de dos casas comerciales: la MTA ProRoot tiene un tiempo de fraguado de aproximadamente 2 h 45 minutos, mientras que la MTA Angelus, tiene un tiempo de fraguado de 15 minutos. Por otro lado, este material se presenta en dos colores, gris y blanco, ya que el MTA produce una tinción de la corona del diente, sin embargo, tras varios estudios, ambos materiales han supuesto una tinción dental, lo que condiciona su uso en determinados tratamientos, como los recubrimientos pulpares y las pulpotomías en el sector anterior. Por otro lado, a nivel celular, se ha demostrado que la MTA produce la liberación de iones de calcio, induce la mineralización ósea, produce una reparación de los tejidos perirradiculares, induce la neoformación del cemento perirradicular, activa los cementosblastos, induce el reclutamiento y la proliferación celular para formar un puente dentinario, reduce la inflamación y, cuando se pone en contacto con las células de la pulpa dental humana, la diferencia en los odontoblastos. Varios estudios han demostrado que regula la expresión del colágeno tipo I y la osteocalcina en los osteoblastos después de 24 horas y permite la unión y el crecimiento de los cementblastos.

Su presentación es una combinación de polvo-líquido que mezclaremos en proporción 3:1 en una baldosa de vidrio. Para su aplicación lo haremos mediante porta amalgamas de pequeño diámetro o con jeringas específicas como la pistola MTA o el Sistema MAP, que tienen varias puntas con diferentes ángulos y diámetros.

Materiales biocompatibles

Un biomaterial es cualquier material diseñado para actuar interfacialmente con los sistemas biológicos con el fin de evaluar, aumentar o reemplazar cualquier tejido, órgano o función del cuerpo.
En realidad hay muy pocos materiales compatibles con el organismo, por lo que se le da una clasificación según sus características y su reacción en el organismo.

CLASIFICACIÓN DE MATERIALES BIOCOMPATIBLES

POR COMPOSICIÓN

polímeros: son los materiales más fáciles de fabricar y son muy flexibles, pero su gran desventaja es que cuando se utilizan mecánicamente se desgastan muy rápidamente.
aceros: 316, 316 LS y aleaciones de titanio con bajo contenido en carbono se utilizan frecuentemente como biomateriales. Sus principales ventajas son la resistencia al impacto y al desgaste. Sin embargo son de baja biocompatibilidad, factibles de ser corroídos en ambientes fisiológicos, de alta densidad, y de dificultad para lograr la conexión con tejidos conectivos blandos.
Cerámicas: como el óxido de aluminio, aluminatos de calcio, óxidos de titanio y algunos carbonos se utilizan como biomateriales. Sus ventajas son una buena biocompatibilidad, resistencia a la corrosión e inercia química. Sin embargo presentan problemas ante esfuerzos de alto impacto, son inelásticos, tienen alta densidad (algunos) y son de difícil producción.
Los nuevos materiales, como los nanocompuestos de cerámica metal-carbono o metal-nitrógeno, y las complejas lecciones intermetálicas son la mayor promesa en términos de biocompatibilidad. Tienen la mayoría de las ventajas mencionadas anteriormente, siendo su mayor desventaja en la actualidad la dificultad y el coste de la síntesis.

Clasificación por respuesta biológica

Tradicionalmente se clasificaban, según el tipo de material que los constituía, en: biocerámicas, biomateriales metálicos y biomateriales poliméricos, pero esta clasificación ha permanecido prácticamente en desuso.

Los materiales implantados en un tejido vivo provocan una respuesta biológica en la interfaz implante-tejido. Esta respuesta puede ser biocompatible del tipo inerte, reabsorbible o bioactivo, por lo que los materiales biocompatibles pueden clasificarse como:

Bioinerte, aceptado por el cuerpo y capaz de soportar largos periodos de tiempo en un entorno altamente corrosivo de fluidos corporales. Suelen utilizarse para implantes permanentes, cirugía maxilofacial y craneal. El titanio, el cromo-cobalto y sus aleaciones o materiales cerámicos a base de alúmina (óxido de aluminio), circonio (óxido de circonio) y óxido de magnesio pertenecen a este grupo.
Bioreabsorbibles o biodegradables, que están diseñados para degradarse gradualmente y ser reemplazados por el tejido huésped. Se utilizan en suturas reabsorbibles o reconstrucciones óseas como material de relleno en cirugía maxilofacial y ortopédica. Existen diferentes polímeros o cerámicas como la hidroxiapatita porosa, el fosfato tricálcico y el cemento de hidroxiapatita.
Bioactivos, que reaccionan químicamente con los fluidos corporales formando un fuerte enlace interfacial implante – tejido del huésped. Se utilizan para implantes dentales y prótesis ortopédicas. Estos materiales incluyen hidroxiapatita de alta densidad, compuestos de titanio/hidroxiapatita, vidrios bioactivos o algunas cerámicas vítreas.