Biopolímeros Final

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  • 7/24/2019 Biopolmeros Final

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    Reologa y procesamiento de polmerosMarco Antonio Uresti

    Biopolmeros

    Alumnos:Escorza Chvez Lourdes Virginia

    Snchez Gonzlez Martn

    Noviembre 2015.

    Resumen

    La investigacin acerca de los biomateriales exige equipos multidisciplinarios por la gran

    responsabilidad que conlleva su utilizacin. Es necesaria la colaboracin de bilogos,

    qumicos, ingenieros, histo-patlogos y cirujanos para llevar a buen fin su empleo y sus

    beneficios sociales.

    Universidad Nacional Autnoma de Mxico

    Facultad de Qumica

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    Contenido

    Los biopolmeros, los biomateriales y los materiales biolgicos. Definicin y uso. ............... 3

    Los biomateriales ............................................................................................................................ 3

    Uso de los biomateriales ......................................................................................................... 5

    Clasificacin de biomateriales ................................................................................................ 6

    Los biopolmeros .......................................................................................................................... 7

    Ventajas y desventajas............................................................................................................ 8

    Impacto Ambiental...................................................................................................................... 9

    Aplicaciones............................................................................................................................... 10Conclusiones ................................................................................................................................. 11

    Referencias........................................................................................................................................ 12

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    Los biopolmeros, los biomateriales y los materiales

    biolgicos. Definicin y uso.

    A menudo se confunden los trminos biomaterial, biopolmero y material biolgico. Para

    ello, cabe sealar primero que, un biomaterial puede ser de naturaleza sinttica o natural y

    recibe el prefijo bio por tratarse de un material compatible con el cuerpo humano; un

    material biolgico en cambio, es un material hecho estrictamente de manera natural. Un

    biopolmero es, un biomaterial hecho a base de polmero. Para dejar ms claro el

    entendimiento de los biopolmeros, se presenta en primera instancia un estudio acerca de

    los biomateriales.

    Los biomateriales

    Los biomateriales son los materiales de origen natural o sinttico, que se utilizan

    para conseguir una funcin especfica en el organismo humano, o reemplazar

    parcial o totalmente a tejidos daados J.M. Belln Caneiro, M. J. Bujn Varela, J

    San Romn del Barrio.

    Definido con otras palabras, Mariano Lpez Garca define en su tesis a los biomateriales

    como Sustancias sintticas o naturales que sin ser frmacos pueden usar como un sistema

    o parte de un sistema para tratar, aumentar o reemplazar cualquier tejido, rgano o funcin

    del cuerpo. Estos biomateriales son utilizados como dispositivos biomdicos en contacto

    con protenas, clulas y tejidos y pueden ser utilizadas por un tiempo prolongado (o de por

    vida) o durante un tiempo relativamente breve, complementando o sustituyendo

    temporalmente la funcin orgnica afectada, disminuida o perdida.

    En la figura 1 se muestra esquemticamente las contribuciones de los diferentes tipos de

    materiales al diseo y preparacin de dispositivos y sistemas de muy variada naturaleza y

    funcin.

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    Dentro de estas variadas clasificaciones se sabe que, de manera general, son los metales,

    algunas cermicas y una serie de familias de polmeros los que ofrecen una alta resistencia

    y son varios tipos de sistemas polimricos, tanto naturales como sintticos, los que ofrecen

    estabilidad y flexibilidad; se sabe tambin que son los elastmeros o cauchos flexibles los

    utilizados para aplicaciones que requieran sistemas blandos con buena resistencia a la

    fatiga, tales como las vlvulas cardiacas o vasos sanguneos artificiales muy utilizados en

    la ciruga vascular.

    El objetivo de los biomateriales es resolver problemas funcionales para una mejora en la

    calidad de vida de los pacientes, pero antes de que un material sea seleccionado para usos

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    quirrgicos, estos deben de cumplir ciertos requisitos. Primeramente, las caractersticas

    genricas necesarias para que lleven a cabo su funcin son1:

    Biocompatibilidad

    Propiedades mecnicas

    Biofuncionalidad

    Bioestabilidad o resistencia a la corrosin

    Seguridad biolgica

    Disponibilidad y procesacbilidad del material.

    Y los factores determinantes de la aplicabilidad de un biomaterial son:

    Propiedades fisicoqumicas2

    Propiedades mecnicas

    Topografa superficial3

    Diseo de implante

    Uso de los biomateriales

    La utilizacin de los biomateriales ha tenido un despegue acelerado en su principalaplicacin: La prctica mdica, sobre todo en el mbito de la ciruga. Se calcula que, para

    finales del siglo XX, una de cada 20 personas en EE.UU. es portadora de un implante

    protsico. Otros ejemplos de uso de biomateriales se listan a continuacin:

    Sustitucin de articulaciones por prtesis artificiales.

    1 Una definicin especfica para cada caracterstica podr ser consultada en la tesis de Mariano

    Lpez Garca. Espaa. 2006.

    2 Las propiedades fsico-qumicas de los biomateriales estn determinados por su propia

    naturaleza qumica y no por adicin de elementos que les confieran propiedades especficas.

    3 La naturaleza y caractersticas superficiales son los elementos que controlan las interacciones del

    biomaterial con el lugar del implante.

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    Implante de lentes intraoculares para sustituir un cristalino opaco por cataratas. Una

    lente de polimetil metacrilato (PMMA) introducida en el globo ocular devuelve una

    visin clara y ntida.

    Vlvulas cardiacas y vasos sanguneos artificiales.

    Sustitucin del tejido seo, el cual al menos presenta dos componentesmayoritarios, el componente mineral, hidroxiapatita y el componente orgnico,

    colgeno.

    Compuestos modificadores de de la viscosidad de fluidos biolgicos (como el cido

    hialurnico)

    En cuanto a la perspectiva a futuro Belln Caneiro, Bujn Varela y del Barrio nos explican

    en su libro que no es complicado contemplar que un dispositivo implantado pueda utilizarsecomo sistema de dosificacin controlada de frmacos especficos (antibiticos,

    analgsicos, enticoaculantes), factores de crecimiento o incluso componentes

    inmunosupresores. Esta aplicacin es solo una de las muchas que pueden ser

    desarrolladas en los prximos aos a favor del uso mdico.

    Clasificacin de biomateriales

    Una clasificacin propuesta de los biomateriales es la que los divide en orgnicos,

    inorgnicos y compuestos:

    a Orgnicos

    Incluye sustancias basadas en molculas orgnicas tales como el colgeno o la

    fibrina.

    b Inorgnicos

    Incluye a los metales, cermicos y vidrios

    Metales:

    Los implantes dentales metlicos son los ms usados y conocidos. Dentro

    de estos destaca el titanio comercialmente puro y sus aleaciones, por

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    ejemplo, con vanadio. El acero inoxidable est en desuso en implantes

    dentales debido a la poca resistencia a la corrosin y fatiga. Tambin se usan

    aleaciones de cromo-cobalto, tntalo y otros.

    Cermicos:

    Se pueden definir como materiales slidos inorgnicos y no metlicos.Pueden ser biomateriales como la almina o el zafiro, o bioactivos como los

    basados en fsforo clcico (hidroxiapatita, fosfato triclcico), o

    vitrocermicos.

    Vidrios:

    Se usan como revestimiento de implantes o relleno de cavidades seas.

    c) Compuestos

    Son combinaciones de los elementos anteriores.

    Otra clasificacin de los biomateriales la ofrecen Parrilla Paricio y Landa Garca en su libro

    Ciruga AEC:

    Los biopolmeros

    Los biopolmeros son entonces, un tipo de biomateriales hecho a base de polmeros que tal

    como se ha explicado en el apartado anterior, son biocompatibles con el ser humano. Sus

    caractersticas y clasificaciones obedecen a las mismas de los biomateriales.

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    Ventajas y desventajas

    Ventajas De los Biopolmeros:

    Biodegradable y Biocompatible. Puede ser producido a partir de algunos efluentes industriales, principalmente

    para la industria alimentaria.

    Los costos de produccin estn disminuyendo con mucho inters actual en el

    sector del medio ambiente y las nuevas tecnologas disponibles.

    Sus Aplicaciones especficas en el campo de los biomateriales y la nanotecnologa

    estn aportando mucho valor comercial.

    Bioreabsorbible

    Fotoresistentes Resistentes al calor.

    Termo-moldeables

    Son Barreras de oxgeno

    Resistentes a qumicos

    En los procesos de separacin y purificacin no son necesarios solventes

    peligrosos.

    El proceso de produccin es continuo y escalable.

    El proceso completo es amigable con el medio ambiente. Bajas probabilidades de contaminacin cruzada debido a organismos vivos

    modificados.

    Desventajas del uso de Biopolmeros:

    La combustin de los biopolmeros renovables lleva al CO2, pero su cada natural

    puede llevar a CH4, cuya absorcin es ms lenta y puede causar problemas

    ambientales si las cantidades son excesivas. Adems de esto estos materiales contienen plastificantes y aditivos que pueden

    poseer cualquier efecto txico.

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    Impacto Ambiental

    Los biopolmeros pueden ser sostenibles, por ser renovables ya que estn hechos de

    materiales de plantas que pueden crecer ao tras ao de forma indefinida. Estos materiales

    vegetales provienen de los cultivos no alimentarios. Por lo tanto, el uso de biopolmeros

    creara una industria sostenible. Adems, los biopolmeros tienen el potencial de reducir las

    emisiones de carbono y reducir las cantidades de CO2 en la atmsfera: esto es debido a

    que el CO2 que se libera cuando se degradan pueden ser reabsorbidos por los cultivos.

    Algunos biopolmeros son biodegradables: son descompuestos en CO2 y agua por

    microorganismos. Algunos de estos biopolmeros biodegradables son compostables: se

    pueden poner en un proceso de compostaje industrial y se descomponen en un 90% dentro

    de los seis meses. Un ejemplo de un polmero biodegradable es PLA, en Europa hay unacasa de compostaje logotipo estndar y asociada que permite a los consumidores identificar

    la eliminacin de estos materiales.

    Una buena parte de los pases del denominado Tercer Mundo poseen una ventaja

    indiscutible en este campo. Es una alternativa que sus gobiernos y pueblos deben tener en

    cuenta, como forma de impulsar su propio desarrollo. Ya se han dictado directivas y

    acuerdos supranacionales que dan pautas para tal fin, entre ellos el Convenio sobre

    Diversidad Biolgica, el cual estableci tres objetivos a cumplirse: la conservacin de la

    diversidad biolgica, el uso equilibrado y sostenible de sus componentes, y la participacinjusta y equitativa de los beneficios que se deriven de los recursos genticos. Es necesario,

    entre otras cosas, un compromiso fuerte con la conservacin de los recursos, la

    preservacin ambiental y las tecnologas sostenibles. Al interior de cada nacin, esto puede

    lograrse mediante acuerdos y una voluntad poltica slida que respalden la elaboracin y

    puesta en marcha de proyectos agroindustriales, que incluyan la produccin de

    biopolmeros, que permitan la explotacin equilibrada y sostenible de los recursos naturales

    propios de cada regin. Ya se vienen percibiendo signos crecientes del deseo de las

    personas de vivir en mayor armona con la naturaleza y dejar a las futuras generaciones unplaneta saludable.

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    Aplicaciones

    Aplicaciones de carcter permanente dentro del organismo:

    Estos materiales deben de estar diseados para durar una gran cantidad de tiempo,adems de ser inertes, atxicos y biocompatibles. Algunos ejemplos son los implantes

    ortopdicos, membranas, cementos seos, etc. De los polmeros ms utilizados tenemos

    al tefln, poliamidas, siliconas, polisteres, policarbonatos, entre otros. Tambin existen las

    prtesis vasculares, las cuales deben de tener la caracterstica fundamental de no provocar

    coagulacin: para esto se utilizan poliuretanos segmentados, fibras de PET, entre otros

    polmeros.

    Aplicaciones de carcter temporal dentro del organismo:

    Este campo es fcilmente identificable principalmente debido a las suturas, ya que son el

    material biomdico que ha tenido ms xito. Estas aplicaciones consisten en material

    bioabsorbible o biodegradable, dndole la caracterstica de temporalidad. Otra aplicacin

    interesante se encuentra en los sistemas de liberacin de frmacos. Para finalizar, cabe

    mencionar el empleo de polmeros en el campo de la ingeniera de tejidos, con el objetivo

    de funcionar como andamiaje temporal para permitir el crecimiento de clulas.

    Implantes de retina: Este sistema se encarga de suplir las funciones deprocesamiento de imgenes de la retina y transmitir los resultados al cerebro. Se

    han realizado pruebas preliminares con xito, pero esta tecnologa an no est

    completamente estandarizada.

    Vlvulas de corazn: Su utilidad es para reemplazar las vlvulas cardiacas

    defectuosas. En el caso de los reemplazos basados en biopolmeros, se utilizan

    vlvulas naturales modificadas de donantes animales, las cuales se colocan en

    anillos sintticos. Tambin existen vlvulas artificiales de metal.

    Injertos vasculares: Son utilizados para reparar y reemplazar arterias que presentanalgn problema el cual ocasiona una alteracin en el flujo normal de la sangre, como

    por ejemplo, las afectadas por arteriosclerosis, fibrosis, aneurismas, etc.

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    Conclusiones

    La biotecnologa de los polmeros naturales se basa en el uso de las rutas

    metablicas por las cuales microrganismos sintetizan Biopolmeros a partir de

    materias primas de origen natural ya que dichas vas metablicas son susceptibles

    de ser rediseadas o alteradas para conseguir fabricar polmeros de composicin

    determinada.

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    Los materiales polimricos industriales han sido basados en polmeros sintticos de

    origen petroqumico. Sin embargo, la preocupacin por el medio ambiente y la

    disminucin de los hidrocarburos ha llevado a la investigacin y al descubrimiento

    de microrganismos que pueden sintetizar polmeros como parte de sus procesos

    metablicos.

    Los principales biopolmeros producidos y comercializados en el mundo son

    biopolmeros derivados del almidn, el cido poli lctico (PLA), y los

    polihidroxiacanoatos (PHAs), los anteriores sintetizados a partir de

    microorganismos.

    Referencias

    Belln Caneiro, J.M.; Bujn Varela, M. J.; del Barrio, J San Romn. Materiales

    biolgicos y artificiales en ciruga. Artculo del compendio:

    Tamames Escobar, S.; Martnez Ramos, C. (1997). Ciruga: Fisiopatologa general.

    Aspectos Bsicos. Manejo del paciente quirrgico. Editorial Panamericana: Espaa.

    Lpez Garca, Mariano. (2006). Estudio experimental en el cedro de uso de

    implantes dentales ante situaciones de carga inmediata. Tesis de Doctorado.

    Facultad de Vetrinaria. Universidad de Santiago de Compostela. Espaa. Parrilla Paricio, P.; Landa Garca, J. I. (2009). Ciruga AEC(2da edicin). Asociacin

    espaola de cirujanos. Editorial Mdica Panamericana: Espaa.

    RATLEDGE, Colin. KRISTIANSEN, Bjorn. BIOTECNOLOGA BSICA.