La biocompatibilidad está relacionada con el comportamiento de los biomateriales en varios entornos bajo diversas condiciones químicas y físicas. El término puede referirse a propiedades específicas de un material sin especificar dónde o cómo se va a utilizar el material. Por ejemplo, un material puede provocar una respuesta inmunitaria escasa o nula en un organismo determinado, y puede o no ser capaz de integrarse en un tipo de célula o tejido concreto. Los biomateriales inmunoinformados que dirigen la respuesta inmunitaria en lugar de intentar eludir el proceso son un enfoque prometedor. La ambigüedad del término refleja el desarrollo continuo de conocimientos sobre «cómo interactúan los biomateriales con el cuerpo humano» y, finalmente, «cómo esas interacciones determinan el éxito clínico de un dispositivo médico (como un marcapasos o una prótesis de cadera)». Los dispositivos médicos y las prótesis modernas suelen estar hechos de más de un material, por lo que no siempre es suficiente hablar de la biocompatibilidad de un material específico. La implantación quirúrgica de un biomaterial en el cuerpo desencadena una reacción inflamatoria del organismo con la consiguiente curación del tejido dañado. Dependiendo de la composición del material implantado, de la superficie del implante, del mecanismo de fatiga y de la descomposición química, son posibles otras reacciones. Éstas pueden ser tanto locales como sistémicas. Entre ellas están la respuesta inmunitaria, la reacción de cuerpo extraño con el aislamiento del implante con un tejido conectivo vascular, la posible infección y el impacto en la vida útil del implante. La enfermedad de injerto contra huésped es un trastorno auto y aloinmune que presenta un curso clínico variable. Puede manifestarse de forma aguda o crónica, afectando a múltiples órganos y tejidos y causando graves complicaciones en la práctica clínica, tanto durante el trasplante como en la implantación de materiales biocompatibles.
Plásticos biocompatiblesEditar
Algunos de los materiales biocompatibles (o biomateriales) más utilizados son los polímeros debido a su flexibilidad inherente y a sus propiedades mecánicas ajustables. Los dispositivos médicos fabricados con plásticos suelen estar hechos de unos pocos seleccionados, entre ellos: copolímero de olefina cíclica (COC), policarbonato (PC), polieterimida (PEI), cloruro de polivinilo (PVC) de calidad médica, polietersulfona (PES), polietileno (PE), polieteretercetona (PEEK) e incluso polipropileno (PP). Para garantizar la biocompatibilidad, hay una serie de pruebas reguladas que el material debe superar para ser certificado para su uso. Entre ellas se encuentran la prueba de reactividad biológica de la Farmacopea de Estados Unidos IV (USP Clase IV) y la evaluación biológica de productos sanitarios de la Organización Internacional de Normalización 10993 (ISO 10993). El objetivo principal de las pruebas de biocompatibilidad es cuantificar la toxicidad aguda y crónica del material y determinar cualquier efecto adverso potencial durante las condiciones de uso, por lo que las pruebas requeridas para un material determinado dependen de su uso final (es decir, la sangre, el sistema nervioso central, etc.).
Propiedades mecánicasEditar
Además de que un material esté certificado como biocompatible, los biomateriales deben estar diseñados específicamente para su aplicación en un dispositivo médico. Esto es especialmente importante en términos de propiedades mecánicas que rigen la forma en que un determinado biomaterial se comporta. Uno de los parámetros más importantes del material es el módulo de Young, E, que describe la respuesta elástica de un material a las tensiones. Los módulos de Young del tejido y del dispositivo que se acopla a él deben coincidir estrechamente para que la compatibilidad entre el dispositivo y el cuerpo sea óptima, tanto si el dispositivo se implanta como si se monta externamente. La coincidencia del módulo elástico permite limitar el movimiento y la deslaminación en la biointerfaz entre el implante y el tejido, así como evitar la concentración de tensiones que puede provocar un fallo mecánico. Otras propiedades importantes son las resistencias a la tracción y a la compresión, que cuantifican las tensiones máximas que puede soportar un material antes de romperse y pueden utilizarse para establecer los límites de tensión a los que puede estar sometido un dispositivo dentro o fuera del cuerpo. Dependiendo de la aplicación, puede ser deseable que un biomaterial tenga una alta resistencia para que sea resistente al fracaso cuando se somete a una carga, sin embargo en otras aplicaciones puede ser beneficioso que el material sea de baja resistencia. Existe un cuidadoso equilibrio entre la resistencia y la rigidez que determina la resistencia al fallo del dispositivo de biomaterial. Normalmente, a medida que aumenta la elasticidad del biomaterial, disminuye la resistencia a la tracción final y viceversa. Una aplicación en la que no se desea un material de alta resistencia es en las sondas neurales; si se utiliza un material de alta resistencia en estas aplicaciones, el tejido siempre fallará antes que el dispositivo (bajo carga aplicada) porque el módulo de Young de la duramadre y el tejido cerebral es del orden de 500 Pa. Cuando esto ocurre, pueden producirse daños irreversibles en el cerebro, por lo que el biomaterial debe tener un módulo elástico inferior o igual al del tejido cerebral y una baja resistencia a la tracción si se espera una carga aplicada.
Para los biomateriales implantados que pueden experimentar fluctuaciones de temperatura, por ejemplo, los implantes dentales, la ductilidad es importante. El material debe ser dúctil por una razón similar a la de que la resistencia a la tracción no puede ser demasiado alta, la ductilidad permite que el material se doble sin fracturarse y también evita la concentración de tensiones en el tejido cuando la temperatura cambia. La propiedad de dureza del material también es importante para los implantes dentales, así como para cualquier otro implante rígido que soporte cargas, como una prótesis de cadera. La tenacidad describe la capacidad del material para deformarse bajo la tensión aplicada sin fracturarse y tener una alta tenacidad permite que los implantes de biomateriales duren más tiempo dentro del cuerpo, especialmente cuando se someten a grandes tensiones o a tensiones de carga cíclica, como las tensiones aplicadas a una articulación de cadera durante la carrera.
Para los dispositivos médicos que se implantan o se fijan a la piel, otra propiedad importante que requiere consideración es la rigidez de flexión, D. La rigidez a la flexión determinará lo bien que la superficie del dispositivo puede mantener un contacto conforme con la superficie del tejido, lo que es especialmente importante para los dispositivos que miden el movimiento del tejido (tensión), las señales eléctricas (impedancia) o que están diseñados para adherirse a la piel sin desprenderse, como en la electrónica epidérmica. Dado que la rigidez a la flexión depende del grosor del material, h, a la tercera potencia (h3), es muy importante que un biomaterial pueda formarse en capas finas en las aplicaciones mencionadas anteriormente en las que la conformidad es primordial.