Instituto Tecnológico de Morelia

“José María Morelos y Pavón”

Materia: Materiales Poliméricos

Profesora: M.C. María Leticia O. G.

Alumno: Daniel Ruiz

Fecha: Abril, 2015

LOS POLÍMEROS EN MEDICINA

Cuando la ingeniería de materiales y la ciencia especializada en polímeros unen sus fuerzas con la biología y la medicina para producir estos milagros modernos, volvemos a ver cómo la colaboración interdisciplinaria y la investigación aplicada y básica esenciales siguen siendo la verdadera fuente de beneficios, tan simples y profundos como un tejido vivo que se puede crear en el laboratorio.

Primeras civilizaciones ….

1839: Charles Goodyear inventa el proceso de vulcanización, que convierte la goma en un material seco, resistente y elástico.

1858: Los químicos Friedrich Kekulé y Archibald Couper demuestran que las moléculas orgánicas están compuestas por átomos de carbono combinados químicamente en distintas formas.

1870: John Wesley Hyatt comercializa el celuloide, un plástico hecho de celulosa modificada químicamente, también denominado nitrato de celulosa.

1887: El conde Hilaire de Chardonnet presenta un método par hilar soluciones de nitrato de celulosa en seda de Chardonnet, la primera fibra sintética.

1909: Leo Baekeland crea la baquelita, el primer plástico completamente sintético.

1920: Hermann Staudinger propone que los polímeros son largas cadenas de unidades más pequeñas que se repiten cientos o miles de veces. Posteriormente recibe el premio Nobel por su investigación de la síntesis y las propiedades de los polímeros.

Década de 1920: Kurt Meyer y Herman Mark utilizan rayos X para examinar la estructura interna de la celulosa y otros polímeros, demostrando así la estructura multiunitaria de determinadas moléculas.

Finales de la década de 1920: Wallace Hume Carothers y su grupo de investigación de DuPont sintetizan y desarrollan aplicaciones para los nailons, neoprenos y poliésteres sintéticos.

1930: Los alemanes desarrollan dos tipos de caucho sintético (Buna-S y Buna-N) a partir del butadieno, un subproducto del petróleo.

Década de 1930: Paul Flory desarrolla una teoría matemática para explicar la creación de redes de polímeros “en la que los fluidos de polímeros forman enlaces transversales y se convierten, como el caucho, en elásticos.” Flory recibiría en 1974 el premio Nobel por las contribuciones de su carrera profesional a la química de polímeros.

Década de 1940: Peter Debye desarrolla una técnica de dispersión de luz para medir el peso molecular de los polímeros de gran tamaño.

El polímero natural “colágeno”, presente en el tejido conectivo animal, se ha utilizado como hilo quirúrgico durante mas de 2500 años.

En 1860 el polímero artificial denominado colodión se utiliza como apósito liquido para heridas leves.

(Apósito: Producto sintético empleado para cubrir y proteger una herida. Colodión: disolución de celulosa intrica en alcohol y éter).

1950: Norton Higgins patenta un proceso para producir ácido poliglicólico, un plástico que puede degradarse lentamente de forma controlada en el cuerpo humano.

1963: Edward Schmitt y Rocco Polistina patentan la primera sutura sintética absorbible, compuesta de ácido poliglicólico, un plástico clave en la ingeniería de tejidos.

1975: Robert Langer y M. Judah Folkman utilizan polímeros para aislar las sustancias químicas que detienen la formación de vasos sanguíneos, sugiriendo así un nuevo método para combatir el cáncer. Dichos estudios establecieron también la viabilidad de una liberación controlada de macromoléculas.

1986: Langer y Joseph Vacanti demuestran que las células hepáticas desarrolladas en una estructura plástica pueden funcionar correctamente tras su transplante en animales, lo que abre las puertas al nuevo campo de la ingeniería de tejidos.

1996: La Food and Drug Administration aprueba los implantes de láminas de polímeros para tratar el cáncer cerebral, promovidos por Langer y Henry Brem.

1997: Ensayos clínicos muestran que la piel artificial puede curar las úlceras de piel de los diabéticos, estableciendo así la viabilidad clínica potencial de la ingeniería de tejidos.

Recordando que:

Un polímero es una molécula formada a su vez por otras moléculas más pequeñas llamadas monómeros, formando unidades de repetición llamadas mer o mero.

Un biomaterial es cualquier sustancia o combinación de sustancias, de origen natural o sintético, diseñadas para actuar interfacialmente con sistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o sustituir algún tejido, órgano o función del organismo humano.

Desafortunadamente, el término biomaterial se utiliza equivocadamente en un sentido más amplio para designar cualquier objeto utilizado en relación con la asistencia sanitaria, incluido el embalaje.

Atendiendo a su origen, los biomateriales pueden ser:

- Naturales: Son materiales complejos, heterogéneos y difícilmente caracterizables y procesables. Algunos ejemplos son el colágeno purificado, fibras proteicas (seda, lana ...), etc..

- Sintéticos: Los biomateriales sintéticos pueden ser metales, cerámicas o polímeros y comúnmente se denominan materiales biomédicos, para diferenciarlos de los biomateriales de origen natural.

En el caso particular de los biomateriales poliméricos, se puede hacer una clasificación según el tiempo que deben mantener su funcionalidad cuando se aplican como implantes quirúrgicos.

- En el primer grupo se incluyen todos aquellos implantes que deben tener un carácter permanente, como son los sistemas o dispositivos utilizados para sustituir parcial o totalmente a tejidos u órganos destruidos como consecuencia de una enfermedad o trauma.

- En el segundo grupo, se incluyen los biomateriales degradables de aplicación temporal, es decir, aquellos que deben mantener una funcionalidad adecuada durante un periodo de tiempo limitado, ya que el organismo humano puede desarrollar mecanismos de curación y regeneración tisular para reparar la zona o el tejido afectado

Requerimientos para polímeros biomédicos

Al trabajar con biomateriales es necesario conocer dos aspectos fundamentales:

El efecto del implante en el organismo.

El efecto del organismo sobre el implante.

Para poder ser utilizados como implantes en el organismo humano…

No deben ser: Mutagénicos, carcinogénicos, antigénicos, tóxicos y, lógicamente deben ser antisépticos, esterilizables, compatibles con el tejido receptor, de fácil procesado y capaz de conformarse en distintas formas entre otros requisitos.

La mayor parte de los polímeros no satisfacen todas los requerimientos necesarios, de manera que los materiales polímeros utilizados en medicina deben de ser diseñados específicamente para cumplir unas determinas funciones. Así se puede afirmar que es una labor que hay que realizar entre el médico, científico y el ingeniero.

Los principales polímeros degradables y mas utilizados son los obtenidos a partir de ácido políglicólico (PGA) y el ácido poliáctico (PLA).

Así como la polidioxanona, politrimetilen-carbonato de forma de copolimeros y homopolimeros.

Adicionalmente están los polianhidridos, los poliortoésteres y otros que aún están bajo investigación.

Para conocer mas sobre los polímeros mas utilizados en medicina, se presenta un mapa conceptual con los dos grupos de polímeros biodegradables con sus respectivos polímeros usados

En la actualidad se han perfeccionado los polímeros ya existentes y se han desarrollado nuevos para aplicaciones específicas dentro del campo de la medicina.

Los polímeros de uso médico presentan una baja densidad, se les puede dar forma fácilmente y son bio-compatibles, lo que permite, como ya hemos dicho, que una de sus aplicaciones sean las biomédicas.

Podemos encontrar polímeros en:

Implantes cardiovascularesEn los casos de insuficiencias cardíacas o estrechamientos de los orificios de la válvula mitral del corazón (estenosis), se hace necesaria la sustitución de la misma.

Los rebordes de estas válvulas artificiales se elaboran de teflón (PTFE), un polímero similar al polietileno, en el que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de flúor.

También cabe destacar la utilización de teflón (PTFE) en bypass coronarios y en oxigenadores de sangre durante intervenciones quirúrgicas.

Aplicaciones oftálmicasTanto las lentes de gafas como las lentes de contacto y los implantes intraoculares se hacen de polímeros.

Para la elaboración de lentes de contacto blandas se usan polímeros hidrofílicos, llamados hidrogeles, que poseen las propiedades de absorber el agua, ser permeables al O2 y adaptarse bien a la córnea.

Por su parte, para las lentes duras se utiliza otro polímetro, el polimetilmetacrilato (PMMA). Dichas lentes no son permeables al O2; para ello se incorporan copolímeros.

En ocasiones, debido a un mal funcionamiento del cristalino ocular(cataratas), se hace necesario extraerlo e implantar quirúrgicamente una lente intraocular para corregir la visión. Pues bien, para la elaboración de esa lente intraocular también se utiliza PMMA.

Aplicaciones ortopédicas

En las uniones de prótesis de cadera y rodilla se utilizan cementos óseos, un material estructural de relleno entre el implante y el hueso. Estos cementos óseos están elaborados con PMMA.

En estos casos es muy importante tener en cuenta los problemas de bio-compatibilidad y se debe controlar el grado de porosidad de estos materiales.

Otras aplicacionesLos polímeros son también utilizados en los implantes para la administración sostenida de fármacos. En estos casos se usa una matriz polimérica, ácido poliláctico(PLA) o ácido poliglicólico (PGA), implantada en el cuerpo para la liberación de los fármacos.

Otra aplicación a destacar es la de material estructural. De esta manera los polímeros se pueden usar como andamios donde pueden crecer los tejidos, tanto in vitro como in vivo.

DegradaciónLa biodegradación depende del tamaño del implante, de su forma, densidad, lugar de implantación y peso molecular del polímero empleado.

No cabe duda, que el futuro de la medicina estará, en parte, unido a la evolución de los polímeros, marcando ésta el camino a seguir para el tratamiento de patologías sin solución en la actualidad.

“INYECTAN POLÍMERO PARA DETENER HEMORRAGIAS”

Publicación: 27 de Marzo 2015

http://invdes.com.mx/salud-mobil/6981-inyectan-polimero-para-detener-hemorragias

El polímero llamado PolySTAT detiene la pérdida de sangre al fortalecer la formación de coágulos sanguíneos. Sin duda se trata de un descubrimiento que puede salvar miles de vidas, pero que al mismo tiempo plantea una revolución.

El polímero inyectable ayuda a una proteína llamada fibrina, que fortalece el tapón de plaquetas.

El equipo se inspiró en una proteína natural encontrada en el cuerpo humano llamada factor XIII, la cual ayuda a fortalecer los coágulos de sangre al unir los filamentos de fibrina y reforzar el entramado de un coágulo de sangre por medio de la adición de “enlaces cruzados”.

los investigadores dicen que PolySTAT no forma coágulos en el cuerpo que pueden resultar en un derrame cerebral o embolia, ya que sólo une a la fibrina en el sitio de una herida, haciendo caso omiso a un precursor de la fibrina que circula por todo el cuerpo.

PolySTAT

“FABRICAN PLÁSTICOS BACTERICIDAS CON CLARA DE HUEVO”

Publicación: 31 de Marzo 2015

http://invdes.com.mx/tecnologia-mobil/7019-fabrican-plasticos-bactericidas-con-clara-de-huevo

El descubrimiento lo han hecho Alex Jones, un investigador de la Universidad de Georgia, en Estados Unidos, y su grupo.

Los investigadores probaron tres materiales no tradicionales -proteínas de albúmina, suero de leche y soya-como alternativa a los plásticos convencionales, derivados del petróleo, con sus también convencionales riesgos de contaminación. En particular, la albúmina, una proteína encontrada en las claras de huevo, demostró enormes propiedades antibacterianas cuando era mezclada con un plastificante como el glicerol.

"Se encontró que tenía una inhibición completa, que ninguna bacteria crecía en el plástico una vez aplicada la albúmina", dijo Jones. "Las bacterias no serían capaces de vivir en él".

Los investigadores tenían principalmente dos objetivos, uno era encontrar maneras de reducir la cantidad de petróleo utilizado en la producción de plástico y el otro encontrar un bioplástico totalmente biodegradable. El bioplástico de albúmina de huevo y glicerol reunía ambos requisitos.

Fuentes bibliográficashttp://www7.nationalacademies.org/spanishbeyonddiscovery/Pol%C3%ADmeros%20y%20personas.html

http://triplenlace.com/2012/02/14/polimeros-de-uso-medico/

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/medicina/polimeros_biodegradables.htm

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/medicina/biopolimeros.htm

http://www.eis.uva.es/~macromol/curso04-05/bio2/

http://invdes.com.mx/salud-mobil/6981-inyectan-polimero-para-detener-hemorragias

http://invdes.com.mx/tecnologia-mobil/7019-fabrican-plasticos-bactericidas-con-clara-de-huevo

Gracias por su atención