Materiales Compuestos e Hibridos (Tercera Generación)

METALES – CERÁMICOS

Hidroxiapatita - Metales

El exponente más importante de esta familia de cerámicas está dado por la hidroxiapatita (HA), cuya fórmula química es Ca10(PO4)6(OH)2, que es el componente fundamental (pero no el único) de los huesos vivos, ya que el hueso natural es un material compuesto que contiene aproximadamente 80% de hidroxiapatita (que le proveen dureza) y 20% de fibras colágenas (que le proveen flexibilidad). Este material tiene pobres propiedades mecánicas y se lo emplea para aplicaciones que no deben soportar cargas, como por ejemplo, en recubrimientos de ace-ro inoxidable, titanio o aleaciones de cobalto-cromo en implantes óseos y dentales y para reconstrucciones maxilofaciales.

La biocompatibilidad del material del stent se relaciona con la trombogénesis y la reacción inflamatoria, que a su vez se relaciona también con la trombogénesis y la proliferación neointimal. Así, las variaciones en la carga de iones de la superficie del stent influyen marcadamente en el depósito de proteínas, la formación de trombo y el crecimiento celular3. A su vez, la presencia de trombo puede modificar la liberación de fármaco hacia la pared arterial4. Ciertos recubrimientos mejoran la biocompatibilidad y la resistencia a los trombos de los stents, como la fosforilcolina del stent Biodivysio, el silicio carbónico del stent Tenax, el carbono de los stents Tecnic y Chronos, el Titanox del stent Titan 2 o el tratamiento de superficie del stent Apolo Bionert.

Cerómeros (Polímeros – Cerámicos)

Los compuestos de biomateriales de matriz polimérica con adición de cerámicos, en su mayoría están diseñados para mejorar las propiedades mecánicas como rigidez y resistencia a la fatiga, además de su bioactividad, para aplicaciones como biomateriales en ortopedia y cirugía craneomaxilofacial


En la búsqueda de eliminar desventajas y potencializar el uso de estos materiales no solo en fijación ósea, sino en otras múltiples aplicaciones biomédicas, se han realizado innumerables investigaciones las cuales se han basado principalmente en la obtención de materiales compuestos de matriz polimérica bioabsorbible reforzados con diversos materiales cerámicos bioactivos como lo son la hidroxiapatita y los vidrios bioactivos, los cuales buscan principalmente mejorar las propiedades mecánicas del material, aumentar su biocompatibilidad y, más recientemente, mejorar su bioafinidad estimulando del crecimiento del tejido óseo en el lugar de la lesión.

Silicona – (Carbono – Dióxido de Titanio (Ti O2) – Sulfato de Bario (Ba SO4))

Los polímeros lineales de silicona (la unidad repetitiva básica se denomina «siloxano», siendo la silicona más común el PDMS) pueden ser transformados con facilidad en una red tridimensional (elastómero) mediante reacciones de enlaces intercatenarios. La mayoría de los elastómeros aprovecha los espacios intermoleculares para incorporar material de relleno que refuerza la matriz de la macromolécula. Tal material puede utilizarse con otros propósitos: carbono para mejorar la conductividad eléctrica, dióxido de titanio para mejorar la constante dieléctrica o sulfato de bario para incrementar la radiopacidad.

METALES – POLÍMEROS

La necesidad generada por la conveniencia de administrar un fármaco en el lugar preciso donde debe ejercer su acción ha promovido una importante área de investigación y desarrollo en biomateriales. En el caso de los SFA, el fármaco se incorpora a una matriz polimérica fijada sobre la superficie metálica del stent, que liberará el fármaco de forma controlada a la pared arterial. La liberación y la consiguiente disponibilidad del fármaco está determinada no tan sólo por las propiedades del fármaco, sino también por las características y la arquitectura del polímero que la contiene.

Cuando un polímero está formado por un único tipo de monómero se denomina homopolímero. El polietileno o el policloruro de vinilo (PVC) contienen una sola unidad estructural y son homopolímeros. A diferencia de éstos, los copolímeros contienen varias unidades estructurales. Estas combinaciones de monómeros distintos se sintetizan para modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es que cada monómero imparta una de sus propiedades al material final; así, por ejemplo, en el ABS (acronitrilo butadieno estireno), el acrilonitrilo aporta su resistencia química, el butadieno su flexibilidad y el estireno imparte al material la rigidez que requiera la aplicación particular. Evidentemente, al variar las proporciones de los monómeros o al modificar su posición dentro de las cadenas, las propiedades de los copolímeros también se van modificando. Así, los procesos de copolimerización permiten hasta cierto punto fabricar polímeros a la medida para aplicaciones específicas.

Idealmente, un polímero destinado a stent farmacoactivo debe reunir unas características mínimas:

1. Ser compatible e inerte con la pared vascular y no producir reacciones inflamatorias ni incrementar el riesgo de trombosis. El término biocompatible no es sinónimo de compatibilidad vascular. Materiales que no producen reacciones adversas en tests de biocompatibilidad, como el implante subcutáneo o los implantes óseos, no siempre se comportan de una forma benigna cuando se implantan en un vaso sanguíneo.

2. Ser altamente elástico para soportar la fuerza de expansión del stent sin que se produzcan fracturas, roturas o desprendimiento de partículas de polímero.

3. La cinética de liberación del fármaco desde el polímero a la pared arterial debe ser predecible y modulable en tiempo y dosis.

4. No alterar la actividad del fármaco que se le incorpora.

5. No modificar las características estructurales y mecánicas del stent.

6. Inalterabilidad de sus propiedades fisicoquímicas y mecánicas por los procesos de manipulación y esterilización del producto final.

7. Ser estable en el tiempo.

El fármaco se adiciona al polímero mediante uniones no covalentes (uniones iónicas o de hidrógeno), como sucede en la mayoría de los SFA actuales, o uniones covalentes con puentes de sulfuro o carbono-carbono. La matriz polímero-fármaco se adhiere a la superficie del stent por técnicas de pulverización o inmersión.