EUGENOL 229 4.2.1 INTRODUCCIÓN
I. 2 BIOMATERIALES POLIMÉRICOS.
Los polímeros para su aplicación como biomateriales suelen clasificarse dependiendo de su origen en dos grandes grupos, naturales y sintéticos. Los polímeros naturales, o biopolímeros, más importantes son los que se encuentran en los seres vivos y se caracterizan por presentar homogeneidad molecular, en la ordenación de las unidades que lo forman. La gran variedad de polímeros naturales como la celulosa, almidón, caucho, etc., los convierten en una fuente casi inagotable de materiales, sin
embargo muchas veces su aplicabilidad se ve reducida por algunos problemas derivados de su naturaleza, así como por la gran versatilidad y disponibilidad en el diseño de materiales sintéticos con propiedades seleccionadas casi a medida y que minimizan en muchos casos la respuesta inmunológica asociada a los polímeros de origen natural.
Los polímeros sintéticos se obtienen por dos vías principalmente.8 En la primera, o polimerización por adición, la cadena polimérica crece por la incorporación de las unidades estructurales mediante mecanismos radicalarios o iónicos, mientras que en el segundo tipo, o polimerización por condensación, las macromoléculas se forman mediante reacciones entre moléculas bi o multifuncionales con la eliminación de moléculas más pequeñas como agua, HCl, etc. El método de preparación del material influye decisivamente en las propiedades finales del material variando sus características fisicoquímicas como pueden ser el peso molecular, densidad, etc.
Las posibilidades de obtener macromoléculas con propiedades específicas se amplía aún más cuando se lleva a cabo la polimerización de dos o más monómeros diferentes, proceso denominado copolimerización. Las reacciones de copolimerización son muy importantes tanto desde el punto de vista teórico como práctico permitiendo profundizar en el conocimiento de reactividad de los monómeros, de los radicales, de los iones carbonio, etc. Desde el punto de vista práctico, la copolimerización permite preparar un número ilimitado de compuestos poliméricos variando la naturaleza y la cantidad relativa de los monómeros en el medio de reacción así como la distribución secuencial de las unidades a lo largo de las cadenas, lo que permite el diseño de compuestos con propiedades específicas para aplicaciones concretas.
Debido a esta gran versatilidad en su composición y propiedades se encuentran infinidad de aplicaciones clínicas en las que los biomateriales poliméricos juegan un papel principal. La figura I.1 muestra alguno de los dispositivos biomédicos más usados en la actualidad constituidos por materiales poliméricos.9
Oído: Acrílicos, PE, siliconas, PVC. Dentadura: acrílicos, UHMWPE, resinas epoxi.
Prótesis faciales: Acrílicos, PVC, PU. Tubos traqueales: Acrílicos, siliconas, nylon. Corazón y componentes: Poliéster, siliconas, PVC. Pulmón, riñón e hígado: Poliéster, polialdehidos, PVC.
Esófago: PE, PP, PVC.
Prótesis de cadera: PMMA, UHMWPE. Vasos sanguíneos: PVC, poliéster, PTFE.
Suturas biodegradables: PU, PLGA. Segmentos gastrointestinales: Siliconas, PVC, nylon.
Prótesis de dedos: Silicona, UHMWPE
Hueso y articulaciones: Acrílicos, nylon, siliconas, PU, PP. Prótesis de rodilla: UHMWPE, PMMA.
Figura I.1 Aplicaciones más comunes de los polímeros usados como biomateriales.
La selección de un polímero para su uso en aplicaciones quirúrgicas, dermatológicas, ortopédicas, oftalmológicas, farmacéuticas, etc., viene determinado principalmente por su estructura química y física. Es por eso que la caracterización de estas propiedades sea una parte muy importante en el desarrollo de estos nuevos materiales.
Los polímeros usados en el medio biológico se pueden clasificar en tres grandes grupos.10 La que podemos llamar primera generación de biomateriales consisten en sistemas bioestables con propiedades físicas similares a las del tejido a reparar o sustituir, con una respuesta a cuerpo extraño minimizada, o con la menor toxicidad posible. Este tipo de materiales está diseñado para aplicaciones a largo plazo donde la pérdida de dichas propiedades a lo largo del tiempo se produzca en muy baja extensión. Algún ejemplo de estos polímeros son el PE y el PMMA, materiales ambos totalmente aceptados y de uso normal hoy en día.
La segunda generación de biomateriales se caracteriza principalmente por su bioactividad, provocando en su entorno una reacción controlada y participando en procesos de unión con tejidos vivos. Estos polímeros son además bioabsorbibles o biodegradables. Algunos ejemplos de estos materiales son las suturas a base de poli(ácido láctico), poli(ácido glicólico) y sus respectivos copolímeros utilizados para la obtención de placas, tornillos y clavos ampliamente usados en reparación ortopédica y quirúrgica de naturaleza ósea.
En la década de los 90 surge la tercera generación de biomateriales basados en la combinación de los caracteres bioactivos y bioabsorbibles de los biomateriales de segunda generación junto con el objetivo de ayudar a la regeneración de los tejidos a reparar o sustituir una vez implantados. Surge con ellos la ingeniería de tejidos11 basada en la preparación de tejidos u órganos vivos en procesos de reparación y reemplazo, usando células que se multiplican en matrices extracelulares de naturaleza polimérica de origen natural o sintético. Otro ejemplo de biomaterial de tercera generación son los llamados materiales biomiméticos que combinan la química macro y supramolecular con el fin de copiar aspectos biológicos como la organización de membranas celulares, redes citoesqueléticas, etc., y aplicarlas al diseño y preparación de nuevos biomateriales.