UNAM mejora material para prótesis

Un grupo de científicos de la UNAM desarrolló una aleación metálica de cobalto-cromo para prótesis e implantes, más económica, y resistente

11/05/2014 8:41
AA

 El equipo científico encabezado por Julio Juárez Islas, coordinador del Programa Universitario de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UNAM, ha creado una descubierto una nueva fórmula para que combina el cobalto y el cromo, lo cual significa un material para prótesis e implantes d con una duración de 100 años, más económico, más biocompatible y resistente a la corrosión que los aceros inoxidables o el titanio.

Mediante el empleo de una técnica poco utilizada en México: la solidificación rápida, los universitarios han obtenido un material con mejores propiedades mecánicas, útil para prótesis dentales, craneales y de corazón.

Es la primera vez que en nuestro país se utiliza ese método (que permite bajar de dos mil grados a temperatura ambiente en fracciones de segundo) para aplicaciones biomédicas; a escala mundial no hay reportes de una investigación similar, por lo que podría tratarse del primer grupo científico en realizarla.

Una vez que se obtuvo el material con las características idóneas –que permite el crecimiento de tejido mineral más rápido que las aleaciones base titanio o los inoxidables–, se trabaja en la instalación del centro de maquinado (se ubicará en el Instituto de Investigaciones en Materiales) para iniciar con la fabricación de nueve implantes dentales (actualmente se tiene una preforma) de diferentes tamaños, mismos que se implantarán en seres vivos

Al mismo tiempo, iniciará el proceso de patente del procedimiento para la obtención de las piezas, indicó Julio Juárez Islas.

Este proyecto, recordó, surgió de una visita de integrantes del Instituto Nacional de Cardiología “para que los apoyáramos en la fabricación de aleaciones con cobalto, como componente principal, y níquel, hierro, molibdeno, cromo, carbono y silicio, para la fabricación de pequeños alambres que al unirse forman un implante cardiaco”.

No existe compañía nacional alguna que los produzca. Los implantes dentales, sustitutos artificiales de la raíz de un diente, se importan de Alemania, Estados Unidos e Italia, incluso de algunos países latinoamericanos, como Colombia, apuntó.

Fue así que se originó la aleación, pero en ella se generaron compuestos intermetálicos en regiones llamadas dendritas, que producen grietas en el material.

“Se encontró que al incrementar la velocidad de enfriamiento o al retirar la mayor cantidad de calor posible de un material que se solidificará, se pueden suprimir las regiones interdendríticas segregadas”.

Así, los universitarios buscaron un método para tener una aleación que haga ese proceso de manera rápida y que permita contar con preformas sin segregaciones. “Hicimos una fusión y solidificación en donde se utiliza un horno de inducción al vacío, en el que se pueden fundir hasta 50 kilogramos base cobalto. Iniciamos la fusión de las aleaciones en crisoles de alúmina, vaciados por gravedad; luego usamos moldes en forma de ‘V’ o rectangulares. Posteriormente se harán cilíndricos, para evaluarlos”.

Los implantes dentales tienen un diámetro máximo de cinco milímetros y una longitud de 15. En cambio, las prótesis para cráneo –cada vez con mayor demanda debido al incremento en la práctica de deportes extremos– son más grandes.

Lo que lleva más detalle y requiere mayor diseño en los moldes son las prótesis para corazón (de 2.2 centímetros de diámetro, dos de altura y 0.5 mm de espesor), que llegan a tener un costo de 30 mil dólares. Los procesos de producción varían, acotó.

“Nuestra idea es que el proceso de fabricación sea tan económico que la Universidad pueda donar piezas a pacientes de escasos recursos que así lo requieran”, comentó Juárez Islas.

Para llevar a cabo la aportación y desarrollar el material participan expertos del posgrado de la Facultad de Odontología, así como metalúrgicos, ingenieros, físicos y médicos.

El grupo ha comprobado no sólo la mayor biocompatibilidad de la aleación, sino la mejor osteointegración y durabilidad, estimada en 100 años porque “es muy difícil que un paciente viva más que eso. Un infante no puede recibir una prótesis que dure medio siglo, porque la esperanza de vida es cada vez mayor. La funcionalidad de los materiales depende de su resistencia a la corrosión y éstos han probado serlo”.

El coordinador explicó que para que este material se coloque en humanos debe cubrir las normas de la Secretaria de Salud y de la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios; el trámite y las pruebas tardarán entre uno y dos años.

Participación estudiantil

Ana Laura Ramírez Ledesma, José Jorge Cayente Romero y Marco Antonio Aguilar Méndez, estudiantes de doctorado los dos primeros, y de maestría, el último, en el Programa de Posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales, participan en el proyecto.

Ramírez Ledesma analiza la solidificación rápida en las aleaciones cobalto-cromo y las microestructuras obtenidas a partir del proceso de fusión en el molde en forma de ‘V’.

“Caracterizamos las muestras por medio de microscopía electrónica de barrido”. Así, ha podido determinar que conforme aumenta el contenido de cromo, más allá del 20 o 25 por ciento, aparecen precipitados y fases secundarias en las regiones interdendríticas.

Los alumnos también realizan pruebas con rayos X y de tensión, fatiga, desgaste e impacto, para establecer las propiedades mecánicas de la aleación de interés.

En tanto, Cayente Romero explicó la importancia de entender cómo se alían los materiales y la forma en que se enfrían, con la finalidad de mejorarlos. Asimismo, cómo puede contribuir su textura para que se fije mejor el implante.

Aguilar Méndez determina la influencia de los tratamientos térmicos en aleaciones cobalto-cromo para dar las propiedades mecánicas adecuadas. “Probamos con tratamientos a diferentes tiempos con la finalidad de homogenizar el material y bajar la dureza, de otro modo se requeriría usar cortadoras o equipos especiales y eso incrementaría los costos de los implantes y prótesis. Queremos que sea lo más barato posible para que sirva a más personas”, finalizó. (Con información de UNAM).


Tags

Agregue su comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada

Iniciar Sesión

Si todavía no tienes cuenta con nosotros:

Recupera tu cuenta

Sexo

Elige los temas que te interesan: