metal biorreabsorbible

La fuerza impulsora detrás del desarrollo de metales biorreabsorbibles se debe principalmente a su capacidad de proporcionar propiedades mecánicas similares a las del metal mientras se degradan de forma segura en el cuerpo. ^{[ 1 ]} Esto es especialmente relevante en aplicaciones ortopédicas, donde si bien muchas cirugías solo requieren implantes para proporcionar soporte temporal (permitiendo que el tejido circundante cicatrice), la mayoría de los biometales actuales son permanentes (por ejemplo, acero inoxidable , titanio). La degradación del implante significa que no será necesaria una intervención o cirugía secundaria para extraer el material al final de su vida útil, lo que proporciona ahorros significativos tanto en costos como en tiempo para el paciente y el sistema de atención médica. Además, los productos de corrosión de los biometales actuales (que aún se corroen en el cuerpo en cierta medida) generalmente no pueden considerarse biocompatibles.

La misma ventaja que poseen los metales biorreabsorbibles sobre los materiales actuales no degradables —su biodegradabilidad— plantea los mayores desafíos para su desarrollo y uso generalizado. La naturaleza degradable de cualquier implante implica que su forma y, por ende, sus propiedades mecánicas, cambiarán a lo largo de su vida útil. Esto significa que es necesario realizar un análisis del ciclo de vida de cualquier implante, especialmente de aquellos diseñados para aplicaciones ortopédicas, donde un fallo podría resultar fatal.

Se ha comprobado que las normas actuales para la corrosión de metales no se aplican bien a los metales biorreabsorbibles durante las pruebas in vitro . ^{[ 8 ]} Esto representa un problema importante, ya que la mayoría de las pruebas realizadas en la comunidad científica combinan normas de los ámbitos biomédico y de ingeniería (por ejemplo, corrosión), lo que a menudo dificulta la comparación de los resultados.

Aunque todos los elementos de un metal biorreabsorbible se consideren biocompatibles, la morfología y la composición elemental (o combinación de elementos) de los productos de degradación pueden provocar reacciones adversas en el organismo. Además, la rápida liberación de hidrógeno gaseoso que acompaña a la degradación de la aleación de magnesio puede causar problemas adicionales in vivo . ^{[ 9 ]} Por lo tanto, es crucial comprender en detalle la corrosión de cada implante y los productos que se liberan, dada su toxicidad y la probabilidad de inflamación. La mayoría de los estudios en la literatura se han centrado en elementos que se sabe que son biocompatibles o abundantes en el organismo, como el calcio ^{[ 10 ] [ 11 ]} y el zinc. ^{[ 12 ]}

Quizás el material más investigado en esta categoría, el magnesio fue investigado originalmente como un biomaterial potencial en 1878 cuando el médico Edward C. Huse lo usó en forma de alambre como ligadura para detener el sangrado. ^{[ 13 ]} El desarrollo continuó en la década de 1920, después de la cual los biomateriales a base de Mg dejaron de ser objeto de investigación general debido a su bajo rendimiento (probablemente debido a impurezas en las aleaciones que aumentaban drásticamente la corrosión). No fue hasta finales de la década de 1990 que el interés comenzó a resurgir. El Mg tiene una densidad cercana a la del hueso y es absorbido por el cuerpo. El Mg es de interés para aplicaciones ortopédicas debido a su costo relativamente bajo, alta resistencia específica y módulo elástico cercano al del hueso , lo que evita el apantallamiento de la tensión y permite una distribución uniforme de la tensión tisular. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Actualmente, la mayor parte de la investigación sobre el Mg se centra en reducir y controlar la velocidad de degradación, ya que muchas aleaciones se corroen demasiado rápido (in vitro) para cualquier aplicación práctica. ^{[ 7 ] [ 16 ]}

La mayor parte de la investigación sobre aleaciones a base de hierro se ha centrado en aplicaciones cardiovasculares, como los stents. ^{[ 17 ]} Sin embargo, esta área recibe mucho menos interés en la comunidad investigadora que las aleaciones a base de magnesio.

Hasta la fecha, se ha publicado poco trabajo sobre el uso de un biomaterial principalmente a base de zinc, con tasas de corrosión muy bajas y zinc dentro de un rango de toxicidad tolerable ^{[ 6 ] [ 7 ]} . Además, el Zn puro tiene un comportamiento mecánico deficiente, con una resistencia a la tracción de alrededor de 100–150 MPa y una elongación de 0,3–2%, lo que está lejos de alcanzar la resistencia requerida como material de implante ortopédico (la resistencia a la tracción es superior a 300 MPa, la elongación superior al 15%). La fabricación de aleaciones y compuestos ha demostrado ser una excelente manera de mejorar el rendimiento mecánico del Zn. ^{[ 18 ]}

Aunque estrictamente hablando una subcategoría, un área de interés relacionada y relativamente nueva ha sido la investigación del vidrio metálico bioabsorbible , con un grupo en la UNSW que actualmente investiga estos nuevos materiales. ^{[ 19 ]}