CERÁMICOS Flashcards

1
Q

Donde se encuentran los cerámicos?

A

Los encontramos en los tejidos duros (huesos y dientes)

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2
Q

Que son los cerámicos?

A

Son composies, es decir formados por polimeros y ceramicos.

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3
Q

Como son los ceramicos en cuanto a estructura?

A

En los huesos y los dientes, en concreto, consisten en una matriz orgánica compuesta por
colágeno (parte polimérica) la cual mineralizada por depósitos de fosfatos de calcio, carbonatos
de calcio… (parte cerámica)

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4
Q

De que esta formado la parte organica e inorganica de los ceramicos?

A

La parte orgánica corresponde al 30% siendo el colágeno el componente principal (90% del
30%). El 10% restante del 30% son células y otros componentes buiologicas.
La parte inorgánica corresponde al 70% donde encontramos los cerámicos que dan las
propiedades de dureza y resistencia a los huesos y dientes.

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5
Q

Caracteristicas generales de los ceramicos sinteticos:

A

Características principales:
- Naturaleza inorgánica
- Sólidos no metálicos
- Duros pero quebradizos (tipo una tiza)
- Resistentes a la corrosión
- Baja conductividad eléctrica y térmica  buenos aislantes

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6
Q

Aplicaciones biomedicas de los ceramicos:

A

Estan relacionadas con la reparación del sistema esquelético.
- Implantes ortopédicos
- Reparación de huesos y articulaciones
- Fijar los implantes al hueso
- En odontología, fabricación de implantes
- En la sustitución y regeneración ósea en defectos grandes y pequeños

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7
Q

Que son los bioceramicos?

A

Son diseñados para aplicaciones médicas y que están destinados a estar en contacto o
interaccionar con tejidos vivos

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8
Q

Como se pueden clasificar los bioceramicos?

A

Según como interacciona con los tejidos del huésped,estos se pueden dividir en distintos tipos:
- Bioinertes
- Bioactivos
- Bioreabsorbibles

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9
Q

Explica los bioceramicos inertes:

A

Fueron los primeros, de primera generación. Tienen una elevada estabilidad química en vivo, es decir, son muy estables una vez implantados sin causar
reacciones cuando están interactuando o en contacto con tejidos vivos del paciente. Por
lo que no desencadenan una respuesta inmune pero tampoco ninguna regenerativa del
hueso

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10
Q

Explica los bioceramicos bioactivos y que efecto suelen tener:

A

Son los de segunda generación. A diferencia de los otros, tienen un efecto sobre las células y tejidos del paciente en el sitio del implante. Suelen tener un efecto
osteoconductivo, que estimulan la colonización de las células óseas del paciente sobre el implante, por lo tanto promoviendo la unión física y química entre el material y el tejido óseo. Esto se llama osteointegración

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11
Q

Explica los biocerámicos bioreabsoribibles:

A

Son los de tercera generación. También son bioactivos pero están diseñados para degradarse lentamente de forma segura y controlada en el cuerpo. Como consecuencia son reabsorbidos por el paciente. Este implante promoverá la
autoreparación del tejido óseo y la formación de hueso nativo hasta el punto que este
implante, poco a poco, será reabsorbido y sustituido por el tejido óseo del paciente. Este
proceso se llama osteoinducción (formación de hueso

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12
Q

Ventajas de los cerámicos:

A
  • Son inertes, activos y/o reabsorbibles (permite jugar con los materiales dependiendo de
    la aplicación que queramos).
  • Dureza y resistencia de compresión para la reparación y generación de los tejidos duros.
  • Componente estético para usarlos como implantes dentales
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13
Q

Desventajas de los cerámicos:

A
  • La mayoría de ellos son quebradizos, es decir que se pueden romper.
  • Baja resistencia tensa y de fatiga, lo que limita la implantación con elevada exigencia de
    desgaste.
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14
Q

Que es la bioactividad?

A

Se relaciona con la formación de tejido óseo en el interfaz entre la superficie del
material y el tejido óseo del paciente.

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15
Q

Como es la bioactividad en cada tipo de cerámico?

A

Los inertes (G) son muy poco activos ya que no hay formación de tejido ni hay procesos osteodestructivos. Si no fijamos en los
bioreabsorbibles y los bioactivos, vemos que aumenta la actividad (A y B). es porque hay una mayor formación de tejido óseo.

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16
Q

Ejemplos de biocerámicos inertes?

A

Al2O3,ZrO2
Carbons

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17
Q

Ejemplos de biocerámicos bioreabsorbibles?

A

Calcio
Fosfatos

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18
Q

Ejemplos de biocerámicos bioactivos?

A
  • Biovidrios
  • Vidrios cerámicos
  • Fosfatos de calcio como la hidroxiapatita
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19
Q

2 biocerámicos mas importantes inertes:

A

Alumina y circonia

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20
Q

Explica propiedades y ventajas de la alumina y la circonia:

A

Se ha de destacar su baja porosidad que permite el elevado grado de inertidad impidiendo que
las células del paciente colonicen el interior del material. Además, esta baja porosidad también
provoca unas elevadas propiedades mecánicas necersarias para las aplicaciones.
Gracias a estas propiedades mecánicas altas, los dos materiales se han usado como alternativa a
aleaciones mecánicas como por ejemplo prótesis completas de caderas o implantes dentales.
Las principales ventajas son las bajas tasas de desgaste en superficies y la baja liberación de
partículas del propio material debido al desgaste mecánico.

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21
Q

Explica la estructura de la alumina:

A

Óxido de aluminio cristalino (Al2O3)

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22
Q

Explica propiedades físicas y químicas de la alumina:

A

-Muy estable
-Alta pureza
-Tamaño del grano (<7micrometros)

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23
Q

Explica las propiedades biomecanicas de la alumina:

A

→ Altas propiedades mecánicas:
* Alta tenacidad a la fractura
* Alta resistencia mecánica
* No frágil
* Coeficiente de fricción muy bajo
* Tasa de desgaste extremadamente baja

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24
Q

Usos de la alumina:

A

Normalmente tiene aplicaciones ortopedicas.
prótesis, sustitutos oculares protésicos, tejido
refuerzos, coronas dentales, puentes y otros materiales dentales
Más relevante: utilizado en reemplazo de cadera desde 1970.
→Cabezas femorales de alúmina
Las tasas de desgaste excesivas pueden contribuir al aflojamiento y eventual
Fallo de implantación
→ La alúmina reduce los residuos de desgaste (wear debris) en comparación con el metal y
polimeros

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25
Q

Explica la estructura de la zirconia:

A

Esta formado por el Dióxido de circonio cristalino (ZrO2)
Tiene diferentes estabilizadores: Magnesia (MgO), Itria (Y2O3
), Calcia (CaO) y Ceria
(CeO), entre otros

26
Q

Explica propiedades físicas y químicas de la zirconia:

A

El ZrO2 es altamente reactivo pero tiene diferentes estabilizadores
Gran pureza
Tamaño del grano (aprox un micrometro)

27
Q

Explica las propiedades biomecanicas de la zirconia:

A

Altas propiedades mecánicas:

  • Alta tenacidad a la fractura
  • Alta resistencia mecánica
  • No frágil
  • Buen comportamiento de fricción
28
Q

Usos zirconia:

A

Ampliamente utilizado en la fabricación de implantes dentales
→ Alta biocompatibilidad + bajo potencial de colonización bacteriana

29
Q

Explica el proceso de fabricado de los cerámicos:

A

Inicialmente se parte de un polvo cerámico con un tamaño de grano particular (tipo cemento).
La suspensión es inyectada en un molde para ser prensada y compactar las partículas
estableciendo uniones débiles. En este punto se haría un tratamiento térmico llamado
sintetizado, consiste en someter la muestra a elevadas temperaturas para generar enlace fuertes
entre las partículas, las cuales se unen en un solo bloque que es ya la cerámica.
Finalmente, en el post-tratamiento, la pieza se puede cortar con tecnología láser si es necesario y
también pulir para mejorar las propiedades mecánicas

30
Q

Que propiedad es muy importante en los bioceramicos bioactivos?

A

La biocompatibilidad es muy importante para evitar el desarrollo de una respuesta inmune contra el
material, sino al contrario, fomentar una respuesta positiva en el paciente para la creación de
hueso en el implante y en el tejido óseo para que se realice la osteointegración del cerámico.

31
Q

A que se parece la composicion de los bioceramicos bioactivos sinteticos?

A

Los sintéticos tienen una composición idéntica a la composición mineral nativa de los huesos y
dientes y por eso se generan enlaces fuertes con el hueso produciendo la osteointegración.

32
Q

Que les pasa a los bioceramicos bioactivos que no les pasa a otros?

A

Este tipo de cerámicos sí que son quebradizos y no se usan en partes donde hay una mayor carga
de desgaste. Pero la bioactividad permite que se usen en otro punto de vista en el campo de la
ortopedia y ortodoncia. En particular están destinados a la regeneración de tejidos duros.

33
Q

Clasificacion bioceramicos bioactivos

A

Clase A
Clase B

34
Q

Explica los bioceramicos bioactivos de Clase A

A
  • Efecto osteoconductivo y osteoinductivo, son capaces de formar enlaces fuertes en la
    interfaz del implante y el tejido nativo. Esto sería la osteoconducción. Pero además
    estimulan a las células madre osteogénicas del propio paciente para generar hueso
    nuevo nativo. Esto se llama osteoinducción.
  • Son materiales porosos lo que permite que sean colonizados por estas células madre del
    paciente generando la mineralización del implante y en consecuencia la formación de
    estructuras óseas maduras.
  • Aquí se encuentran los biovidrios.
35
Q

Explica los bioceramicos bioactivos de Clase B

A
  • Solo muestran propiedades
    osteoconductivas, solo promueven la
    unión del implante y el hueso nativo
    en la interfaz del hueso.
  • Un ejemplo es la hidroxiapatita, la
    hidroxiapatita tiene una menor formación de
    hueso que el biovidrio.
36
Q

Explica las ventajas del Biovidrio 45S5

A
  • La composición química es similar a la del tejido óseo nativo.
  • También las propiedades mecánicas similares a las del hueso cortical (parte del hueso
    más externa con células madre). Gracias a esto, es fácil la colonización de estas en el
    implante.
  • Gran actividad biológica.
37
Q

Explica las desventajas del Biovidrio 45S5

A
  • Bajas propiedades mecánicas, que aunque son duros, son quebradizos y frágiles con una
    baja resistencia a la rotura. Por lo que no se puede utilizar en contextos de desgaste.
    Por ejemplo, la resistencia a la flexión de la mayoría del biovidrio se encuentra en el
    rango de 40–60 MPa, que no es suficiente para la aplicacion de cargas
38
Q

Composicion del Biovidrio 45S5

A

→ 45 wt% SiO2 and 5:1 ratio of CaO to P2O5.

39
Q

Aplicaciones del Biovidrio 45S5

A

La regeneración del hueso alrededor de la raíz de los dientes para poder salvar el
diente. También lo podemos encontrar en la reparación de defectos óseos, en una mandíbula por ejemplo para facilitar la fijación de implantes dentales. O bien como recubrimiento en el propio
implante para reemplazar la raíz del propio diente por osteointegración. Además también se
usan como recubrimiento de implantes metales usados en huesos.

40
Q

Explica mas o menos como se forma el hueso a partir de los biovidrios

A

Las bases biológicas y moleculares que hay detrás de las fases de formación de hueso a través
de los biovidrios no se comprenden del todo, pero serian mas o menos asi:

  1. Hay el biovidrio.
  2. Se produce una liberación de iones de calcio, fosfatos… en la interfaz entre el hueso y
    el implante.
  3. En la superficie del implante se va a producir una absorción de proteínas nativas que
    promueven la adhesión de células madre del paciente. Entonces empiezan los procesos
    de regeneración.
  4. La superficie del material se convierte en un microentorno que favorece la proliferación
    de células madre y la diferenciación a osteoblastos. Estas sintetizan y secretan TF para
    llamar a más células además de secretar proteínas de matriz extracelular (colágeno que
    será mineralizado para obtener estructuras oseas maduras)
41
Q

Que pasa cuando hay una fractura de hueso muy grande?

A

Cuando la fractura es grande y hay grandes defectos óseos, los sistemas de reparación
intrínsecos no son suficientes y aquí la medicina ha elaborado tratamientos para curarlos y poder
regenerar el hueso

42
Q

Que se puede hacer para poder regenerar el hueso?

A

Hay distintos tipos de injertos para poder reparar bien los daños producidos por una fractura
grande. Estos nos van a permitir regenerar y curar estos defectos de manera más eficiente que
los procesos intrínsecos de generación.
(INJERTOS EN RESUMEN)

43
Q

Nombra los diferentes tipos de injertos

A
  • Autoinjertos
  • Xenoinjertos
    -Aloinjertos
  • Injertos sintéticos
44
Q

Explica lo que son los autoinjertos:

A

Proceden del mismo organismo y también se llaman injertos autólogos.
Son fragmentos de tejido óseo del mismo pacientes, se han extraído de una zona
donante sana del mismo paciente y son implantados en la zona a tratar de este.
Cuando son recién extraidos, contienen células madre propias del paciente que esto provocará que no se produzca un rechazo inmunológico. Además también tienen proteínas osteoconductivas que van a promover la formación de hueso. A nivel médico, este tipo de injerto es el mejor y se utiliza siempre que se puede.
Tampoco pueden transmitir enfermedades virales y además tiene un gran potencial
osteoconductivo, osteoinductivo y osteogénico (este último se atribuye a que contiene
las células madre que favorecen la formación de nuevo hueso).
Lo malo es que necesitan una cirugía adicional y puede derivar a complicaciones y además el material óseo es limitado y muchas veces no hay suficiente tejido

45
Q

Explica lo que son los xenoinjertos:

A

Proceden de especies diferentes al organismo receptor. Se han usado
de vacas, ovejas, cerdos… tienen una elevada disponibilidad pero tienen más
inconvenientes que los aloinjertos.
Pueden transmitir enfermedades de los animales y una respuesta inmune causando el
rechazo. Además tampoco tienen el potencial autoregenerativo de los autoingertos
porque no tienen células madre osteogénicas.

46
Q

Explica que son los aloinjertos

A

Proceden de la misma especie, de un donante. Son tejidos óseos procedentes del tejido óseo de una persona donante. Existem empresas que
comercializan con este tipo de implantes. La mayor ventaja es la alta y rápida disponibilidad. También tienen capacidad osteoconductivo y osteoinductivo. Pero como no tienen células viables, no tienen capacidad osteogenica por lo que no tiene el poder
autoregenerador tan alto como un autoinjerto.
Como desventaja tiene la posibilidad de transmitir enfermedades virales y bacterianas.
Además puede ocasionar una respuesta inmune que conlleve al rechazo

47
Q

Explica que son los injertos sintéticos

A

se quieren obtener las ventajas mencionadas anteriormente (alta
disponibilidad y el potencial osteoregenerador) sin tener las desventajas (rechazo,
transmisión de enfermedades…). Aquí entran los materiales bioreabsorbibles (fosfatos de calcio). Imitan la composición química y la arquitectura del hueso mimetizando el
microentorno para estimular y potenciar la regeneración del defecto. Estos son
reabsorbidos y sustituidos por hueso nativo

48
Q

Expica las diferentes escalas que hay en el hueso:

A

Nano: tenemos las moléculas de colágeno entrecruzadas formando triples hélices organizándose
en microfibras de colágeno con las hidroxiapatitas.
Micro: se organizan en osteonas.
Macro: forman el tipo de hueso determinado.

49
Q

Cuales son las fases de remodelazacion del hueso que nos interesan para hacer tejido sintetico?

A
  • Mineralización → para que el material produzca hueso en el sitio que queremos tratar.
  • Absorción → para que el material sintético sea reabsorbible a la vez que se forma el
    hueso nuevo.
50
Q

Cuales son las propiedades ideales que deberia tener un injerto oseo?

A

Las propiedades ideales de los injertos óseos:
- Alta biocompatibilidad: ningún efecto adverso en el paciente.
- Integridad estructural, rigidez: para que las células colonicen el interior del material.
- Alta bioactividad: para interactuar con las células y los tejidos del paciente para la
osteoconductividad y la osteoinductividad.
- Suficiente superficie: para formar el hueso nuevo (muy porosos).

51
Q

Cuales son las propiedades que influyen en la respuesa biologica de los materiales osteoconductivos?

A

Las propiedades que influyen más en la respuesta biológica son:
- Macroestructura: define la forma y la porosidad del implante. Influye directamente a
la infiltración de las células osteoblasticas y osteogenicas del paciente. También directo
sobre la difusión de nutrientes para la proliferación y diferenciación de células.
- Micro-nanoestructura: definida por el tamaño de partículas del cerámico. También de
la microporosidad obtenida durante el fabricado junto a la rugosidad que se consigue en
el implante. Esto tiene un efecto directo en la absorción de proteínas.
- Composición química: donde la liberación de iones y compuestos adecuados (fosfatos)
estimulan la diferenciación y la maduración de las células osteogenicas reclutadas hasta
osteoclastos que formaran el hueso nuevo.

52
Q

Cual es el mejor ceramico para poder regenerar hueso?

A

Por lo tanto, los fosfatos de calcio son los cerámicos que mejor cumplen estas características
fisicoquímicas, ya que son el tipo que componen la fase orgánico del hueso en la fase natural.

53
Q

En que formas se pueden encontar los diferentes fosfatos de calcio?

A

Hay una gran variedad de materiales que se componen en iones calcio y grupos fosfatos
(apatita). La hidroaxapatita es el mineral predominante en la parte cerámica de los huesos.
El fosfato de calcio se refiere a numerosos materiales que consisten en iones de calcio (Ca2+)
junto con ortofosfatos (PO43-), metafosfatos o pirofosfatos (P2O74-) y ocasionalmente iones de
óxido e hidróxido

54
Q

De que generacion se compone la hidroxiapatita sintetica?

A

La hidroxiapatita sintetica se considera un material bioactivo de segunda generación porque
tiene una baja solubilidad y no es reabsorbible

55
Q

Que pasa cuando se implanta el fosfato de calcio?

A

Una vez implantado, se estimulan los procesos osteoinductivos y osteoconductivos.
Seguidamente se hace la reabsorción mediante la disolución del material y debido a las
fragmentaciones pequeñas del material que se reabsorbiran mediante la remodelación. A su vez,
se activaran procesos osteogenicos con células madre que guiaran la formación de hueso nuevo
mientras se degrada todo el implante.

56
Q

Como es el potencial osteogenerador comparado con el de los autoinjertos de fosfato de calcio?

A

Sin embargo, estos materiales no tienen el mismo potencial osteoregenerador que los
autoingertos porque no tienen células osteogenicas si no que las tienen que reclutar del mismo
paciente por lo que se relentiza todo.

57
Q

Que se podria hacer para agilizar el proceso de osteogeneracion?

A

La ciencia avanza combinando estos injertos sintéticos con células madre del paciente para agilizar el proceso. Se consigue mimetizar las propiedades del ambiente. Esta estrategia no se usa si no que está en proceso de hacerse y
se está investigando.

58
Q

Para que puede ser util la impresion 3D de biomateriales?

A

Esta tecnología permite la creación de materiales sin uso de moldes.
También se pueden trabajar con cerámicos.

59
Q

Como se usa la impresión 3D para trabajar con cerámicos?

A
  • Por extrusión: jeringas que sueltan cemento capa por capa. Dejan espacios vacíos que
    se llenaran de vasos sanguíneos colonizando a la vez el hueso. Los cerámicos son una
    masa del tipo pastosa que son resistentes cuando se endurecen.
  • Mediante laser: hay polvo cerámico que se estimula con el láser haciendo un
    sintetizado in situ imprimiendo capa a capa. Esta tecnología es de más resolución y se
    pueden imprimir estructuras más complejas (jugar con la porosidad del implante).
60
Q

Proceso de impresion 3D de bioceramicos:

A
  1. Mediante imagen médica se obtienen las imágenes del defecto óseo.
  2. Con softwares se hace un modelo del implante.
  3. Se imprime el implante.
  4. Se implementa en el paciente. A veces se añaden células madre del paciente para
    aumentar el potencial regenerador.