Metales (Tercera Generación)

Estos materiales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o más elementos metálicos , pudiendo contener también algunos elementos no metálicos , ejemplo de elementos metálicos son hierro cobre , aluminio , níquel y titanio.

Los metales que dominan en el campo de las aplicaciones médicas son, generalmente, aleaciones de hierro, de cobalto y de titanio. El acero inoxidable con bajo contenido en carbono (<0.030 %) se utiliza como aleación: Fe 60 – 65 %, Cr 17 – 20 % Ni 12 – 14 %. Las aleaciones de cobalto incluyen Cr, Mo, Ni, Ti o W. El titanio puede utilizarse puro o en aleación con aluminio o vanadio como estabilizadores. Los dividimos en los siguientes tipos:

Metales Puros

No tienen las resistencias, elasticidad, ductilidad y purezas que requieren los distintos tipos de implantes actualmente utilizados en traumatología y ortopedia.

Por esa razón se recurre a la adición de uno o mas metales al elemento base para modificar su estructura cristalina y por lo tanto sus propiedades físicas. Cada estructura cristalina se denomina fase; las aleaciones que tienen mas de una fase se llaman alotrópicas o polimorfas. El numero de fases de una aleación depende del numero y cantidad de elementos de que consta, así como el tratamiento en que ha sido sometido.

Aleaciones de Metales

Otros factores que se deben tener en consideración a la hora de elegir un material incluyen la resistencia a la corrosión, la biocompatibilidad, la fuerza y la radiopacidad. La corrosión es un parámetro crítico, ya que la alta concentración de cloruro celular crea un ambiente particularmente corrosivo. En la corrosión, la relación entre el potencial eléctrico en reposo y el potencial eléctrico en el que la capa pasiva protectora empieza a deteriorarse es fundamental. Entre el acero inoxidable, el cobalto-cromo y las aleaciones de titanio, el acero inoxidable es el que muestra la menor resistencia a la corrosión, como lo demuestra un potencial en reposo casi idéntico al potencial de degradación.

Las tres mayores familias de aleaciones empleadas son:

Aleaciones de Cobalto-Cromo-Molibdeno (Co-Cr-Mo)

La aleación de cobalto-cromo, empleada con mayor frecuencia en las nuevas generaciones de SFA, tiene un 45% más de dureza que el acero inoxidable, lo que permite reducir el grosor del alambre y mantener la misma fuerza radial. Es más resistente a la fatiga y a la corrosión y, al tener una mayor densidad, tiene una mayor radiopacidad.

Titanio-Aluminio-Vanadio (Ti-Al-V) y Ti casi puro

Existe una gran variedad de materiales que pueden utilizarse para la fabricación de implantes siendo la mayoría de Titanio o unas de sus aleaciones Ti6AI4V. Asegurarse de que el medio biológico responda correctamente a los estímulos y disturbios bioquímicos producidos por el material Implantado En el caso del titanio, una capa de óxido superficial se forma espontáneamente, y luego de muchos años de investigación, se ha comprobado la biocompatibilidad de dicho óxido.

Aceros inoxidables tipo AISI 316 (L) (en base a Fe-Ni-Mo)

El acero inoxidable 316L (una aleación de hierro, cromo y níquel), las aleaciones de cromo-cobalto y las de titanio son las más empleadas. Las dos primeras se encuentran en los stents expandibles con balón, los más frecuentes hoy día; entre sus características se incluyen una colocación precisa por ausencia de movimiento axial, un bajo perfil y una alta fuerza radial, a diferencia de los stents autoexpandibles, que se expanden hasta el diámetro del vaso, aunque se mueven durante su liberación y se relacionan con mayor hiperplasia intimal. Las características superelásticas y su capacidad de memoria hacen del nitinol, un producto de la investigación aeroespacial (NIckel TItanium Naval Ordinance Laboratory), el material de elección para este segundo tipo de stents. Sabemos que los defectos por corrosión se asocian con fracturas de los alambres de los stents, y recientemente se ha descrito una incidencia de fractura del stent de hasta el 18,5% en los casos de reestenosis de los SFA de primera generación, fabricados con acero inoxidable.

Características de las aleaciones:

Las aleaciones que han tomado gran importancia en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, así como en aplicaciones médicas para implantes quirúrgicos, son las de base titanio, especialmente la aleación Ti6Al4V, la cual presenta ventajas superiores en peso, propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión con respecto a las aleaciones base cobalto y acero inoxidable. Sin embargo, tiene una resistencia baja al desgaste, así como un alto costo. Esta aleación ha sido modificada, intercambiando el Vanadio por el Niobio, lo cual ha dejado una notable mejora en el índice de biocompatibilidad. Por otra parte, con el objeto de incrementar la resistencia al desgaste, se ha implementado el uso de recubrimientos duros en cabezas femorales, aplicados mediante técnicas de depositación física en fase vapor (PVD), además de utilizar materiales cerámicos como alúmina (Al2O3) o circonia (ZrO2). Se buscan nuevas técnicas de procesamiento para maximizar las propiedades mecánicas de las aleaciones actuales y lograr que sus superficies tengan texturas adecuadas para inducir la respuesta biológica deseada. Por ejemplo, está en estudio el desarrollo de microelectrodos para dispositivos neurológicos que resistan la corrosión y en particular, el fenómeno de tensión-corrosión (stress corrosión cracking) inducida por el medio biológico. El término superelásticos describe la capacidad de algunas aleaciones metálicas de sufrir grandes deformaciones y retornar a la forma original una vez que la fuerza que genera la deformación desaparece. Por ejemplo, un acero inoxidable común sufre deformaciones elásticas de un 0,5%, mientras que las aleaciones utilizadas en los stents, alcanzan deformaciones de hasta un 11%.