Tema 2: Solicitaciones en materiales biológicos y biomateriales Flashcards
Las cargas mecánicas se clasifican en
Tracción, compresión, flexión (pandeo) y presión
En metales
Se requieren: -Propiedades tanto estáticas como dependientes del ciclo
-Resistencia a tracción, modulo elástico y alto límite de resistencia a fatiga
-La resistencia al desgaste es un criterio importante en todos los biomateriales por dos motivos principales, un desgate excesivo puede provocar un fallo prematuro, y los residuos del desgaste pueden no ser biocompatibles
En cerámicos
-Destaca el excelente rendimiento a compresión
- No son buenos a tensión, flexión ni fatiga por tensión, ya que causan una propagación de grietas no dúctil relativamente rápida
-La resistencia al desgaste es un criterio importante en todos los biomateriales por dos motivos principales, un desgate excesivo puede provocar un fallo prematuro, y los residuos del desgaste pueden no ser biocompatibles
En polímeros
-Destacan resistencia a tracción, a fluencia, a fatiga y modulo elástico
-La resistencia al desgaste es un criterio importante en todos los biomateriales por dos motivos principales, un desgate excesivo puede provocar un fallo prematuro, y los residuos del desgaste pueden no ser biocompatibles
¿Qué materiales se utilizan en cada solicitación y ejemplos?
-Tracción: Se usan materiales Blandos. Ejemplos: Tendón de Aquiles, Líneas de Langer
-Compresión: Se usan materiales Duros. Ejemplos: Vértebras
-Flexión: El pandeo deriva de la compresión. Se utilizan Duros. Ejmeplos: Cúbito y Radio
-Presión: Se puede ver en pez globo, ojos, sistema circulatorio
Ejemplos de valores de tensiones y ciclos:
-Tensiones: Válvula aortica (0.1MPa), Músculo (4MPa), Tendón (40MPa)
-Ciclos: Tragar (310^6ciclos/año), Contracción corazón (0.5-410^6), Caminar (1-2*10^6)
¿Qué es la diástole?
Periodo de relajación del músculo del corazón en el ciclo cardíaco (tras una contracción o sístole). Existe una diástole ventricular (relajación de los ventrículos) y una auricular (relajación de las aurículas), y juntas son las diástole cardíaca.
¿Qué es la sístole?
Periodo de contracción del músculo del corazón en el ciclo cardíaco
Válvula mitral y aortica
-Mitral: Se abre en diástole, y la sangre pasa de la aurícula izquierda al ventrículo izquierdo.
-Aórtica: Se abre sístole, la presión en el ventrículo izquierdo se eleva por encima de la presión de la aorta, se abre la válvula y la sangre pasa del ventrículo izquierdo a la aorta.
Hueso trabecular y cortical
-Trabecular: Tejido conformado internamente por láminas o trabéculas que dan resistencia al hueso, y en especial a la parte ósea (epífisis) donde se encuentran. Además de proporcionar adecuado soporte mecánico, es el más activo metabólicamente
-Cortical: Constituye la parte externa de las estructuras óseas. Es denso y compacto, representa el 80% del esqueleto. Su principal función es proporcionar soporte mecánico y protección, a menor escala y a mas largo plazo participa en funciones metabólicas
Tendón y ligamento
-Tendón: Tejido conectivo fibroso que une los músculos a los huesos
-Ligamento: Es una banda de tejido conjuntivo denso o fibroso muy sólido y elástico que une los huesos entre ellos en el seno de la articulación. Permite el movimiento, pero evita también un movimiento excesivo
Tipos de solicitaciones no mecánicas
Difusión del material, corrosión, disolución, y fricción y desgaste
Difusión
Puede ser del biomaterial al tejido o del tejido al biomaterial:
-Del biomaterial al tejido (Lixiviación): a lo largo del tiempo conlleva: Reducción resistencia a fractura (metales), crecimiento de vacíos (lo que reduce el modulo elástico), y puede haber reacciones biológicas a los productos liberados.
-Del tejido al biomaterial (Hinchamiento): se incorpora masa al biomaterial y supone: Incremento de tensiones, reducción limite elástico, desarrollo de microgrietas (crazing), y problemas geométricos
Corrosión
Perdida de metal puro y producción e iones y compuestos. Depende del potencial eléctrico y del pH, y se puede representar en el diagrama de Pourbaix (que tiene zona de inmunidad, de pasividad y de corrosión). Aunque en medios biológicos todo se complica ya que los complejos organometálicos incrementan los ratios de corrosión
Disolución
-En cerámicos tiene bajo efecto, salvo que sea reabsorbible
-En polímeros hidrofílicos tienen un efecto similar a la corrosión en metales
-En polímeros hidrofóbicos al estar más protegidos es más difícil que se disuelvan o se deterioran
