Cuadro comparativo de biomateriales - Kenji Rodríguez (1)

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Instituto Tecnológico Superior de Ciudad Hidalgo 
 
 
Ingeniería en Nanotecnología 
 
 
Nanobiología II 
 
 
“Cuadro comparativo” 
 
 
Prof. Yaned Milagros Acosta Navarrete 
 
 
Alumnos: 
Lizeth Abad Álvarez (N19030592) 
Dexter Darío Arcos Mercado (N19030582) 
Ángel Gabriel Paniagua Tinajero (N19030580) 
Kenji Yamil Rodríguez Ruíz (N19030577) 
María Guadalupe Ruíz Alanís (N19030575) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nano 6 21/Febrero/2022 
Definición Biometálicos Biocerámicos Biopolímeros Biocompuesto 
Los biometales son 
iones metálicos 
utilizados en biología, 
bioquímica y medicina, 
tienen características 
específicas que los 
hacen apropiados para 
ser aplicados al cuerpo 
humano. 
 
Los biometales son 
metales normalmente 
presentes, en 
cantidades pequeñas 
pero importantes y 
medibles, en biología, 
bioquímica y medicina. 
 
 
Materiales cerámicos, 
inorgánicos, no metálicos y 
biocompatibles, son 
generalmente duros y frágiles. 
 
Están diseñados para uso 
médico y odontológico, 
específicamente para la 
fabricación de implantes 
quirúrgicos, prótesis y órganos 
artificiales como también para 
cumplir una función fisiológica 
en el cuerpo. 
Macromoléculas 
formadas por la unión 
covalente de pequeñas 
unidades moleculares 
llamadas mesómeros que 
se obtienen mediante la 
polimerización de otras 
moléculas aún más 
pequeñas llamadas 
monómeros. 
 
Tienen el fin de 
interactuar con un 
sistema biológico para así 
curar, corregir o 
reemplazar ya sea algún 
órgano, tejido o alguna 
función del organismo. 
Son aquellos 
materiales 
compuestos por 
dos o más 
biomateriales. 
 
Está constituido 
por armaduras de 
fibras de celulosa 
envueltas en una 
matriz de resinas 
naturales, permiten 
conseguir unas 
propiedades que 
no se pueden 
obtener con los 
materiales 
originales. 
 
Clasificación Biometálicos Biocerámicos Biopolímeros Biocompuesto 
De acuerdo a su 
composición: 
Metales ferrosos: 
• Ferritas: Fe 
• Aceros 
Al, Cr, Co, Mn, 
etc. 
• Fundiciones 
Aleaciones de 
Fe, C y 
otros 
elementos. 
Metales no ferrosos: 
No tienen Fe o está 
en muy pocas 
cantidades 
Aleaciones: Al, Mn, Ti 
[(Alpha: Sn 2.5% y Al 
5%), (Beta: V y Mo)] 
Aceros inoxidables: 
• Ferritícos: 
Aleaciones de 
Cr 10.5-30% 
• Martensitícos: 
Aceros básicos 
con C 10.5-
18% 
• Austeníticos: 
Cr 16%, Ni 6% 
y C. 
 
 
Interacción con tejidos: 
✓ Inerte: 
No interactúa con 
los sistemas 
biológicos 
✓ Activo: 
No se degradan 
pero actúan con el 
tejido circundante 
✓ Biodegradable: 
Son solubles o 
reabsorbiles con 
capacidad de 
descomposición 
Estructura cristalina: 
▪ Cristalinos: 
o Silicato: 
Porcelana y 
materiales 
refractarios 
o Óxido sin 
silicatos: Se 
les agrega 
impurezas 
o Sin óxidos: 
Material 
abrasivo 
▪ No cristalinos: Los 
átomos se 
acomodan en 
conjuntos irregulares 
y aleatorios (Vidrios) 
 
 
De acuerdo a su origen: 
▪ Naturales: 
Proteínas, 
Polisacáridos, 
Ácidos nucleicos y 
Microorganismos 
 
▪ Sintéticos 
Poliuretanos, 
Siliconas, 
Policaprolactona, 
Polivinalcohol o 
alcohol polivinílico 
(PVA) y 
Polimetilmetacrilato 
(PMMA) 
 
▪ Derivados: El ácido 
poliláctico (PLA), 
Polietileno derivado 
del etanol de la caña 
de azúcar y 
Celuloides 
En base a sus 
propiedades físicas: 
o Termoplásticos 
Plásticos que se 
Según su tipo de 
matriz: 
❖ Matriz 
metálica: Alta 
resistencia y 
bajo peso. 
❖ Matriz 
cerámica: tiene 
mejores 
propiedades 
mecánicas 
❖ Matriz 
polimérica: 
buenas 
propiedades 
mecánicas 
Según tipo de 
refuerzo: 
▪ Reforzado por 
partículas: 
Compuestos 
por partículas 
de un material 
duro y frágil 
dispersas 
uniformemente. 
▪ Endurecidos 
por dispersión 
▪ Reforzados por 
fibras: 
Materiales con 
elevada 
resistencia a la 
fatiga 
Según su 
naturaleza: 
funden a altas 
temperaturas 
o Termoestables 
Solamente pueden 
fundirse y 
moldearse una vez 
o Elastómeros 
Son muy elásticos. 
• Orgánicos: 
Compuestos 
de C 
Lípidos, 
proteínas, 
ácidos 
nucleicos, 
• Inorgánicos: 
No siempre 
tiene C 
Agua, amoníaco, 
dióxido de carbono. 
Propiedades Biometálicos Biocerámicos Biopolímeros Biocompuesto 
Biocompatible 
Baja resistencia a la 
corrosión en algunos 
metales 
Estructuras cristalinas 
Buen limite elástico 
Mejora de sus 
propiedades al alearse 
con otro metal 
Buena conductividad 
térmica y eléctrica 
Densidad relacionada 
con la rigidez y 
resistencia especifica 
Tienen enlaces 
interatómicos 
metálicos 
Libertad de 
movimiento de 
electrones 
Modulo bajo 
Alta resistencia 
Bajo coeficiente de 
fricción 
Osteointegración 
No tóxico 
Resistencia a la falla 
por fatiga 
Biocompatible 
Conductividad eléctrica y 
térmica bajas 
Fragilidad elevada 
Conformabilidad baja 
Temperatura de fusión 
elevada 
Rigidez elevada 
Dureza elevada 
Baja reactividad química 
Osteointegración 
Hidrofilicos 
No provocan reacciones 
inflamatorias 
Facil manipulación 
pH alto 
Radioopacidad correcta 
Bioinertes 
Bioactivos 
Biodegradables 
Estabilidad dimensional 
Fluidez 
Resistencia a la fractura 
Capacidad antibacteriana 
 
Biocompatible 
Los biopolímeros están 
formados por cadenas 
las cuales se organizan 
formando una estructura 
única. 
Los monómeros que 
componen a un 
biopolímero están unidos 
entre sí por enlaces 
débiles (puentes de 
hidrógeno, fuerzas de 
Van der Waals…), 
Su función biológica 
depende de su 
estructura secundaria y 
terciaria. 
Los biopolímeros son 
monodispersos y 
polidispersos lo que 
quiere decir que tienen 
el mismo número de 
monómeros y poseen la 
misma masa 
Baja densidad. 
Alto peso molecular. 
Buena adsorción. 
Lenta degradación. 
Biocompatible 
De matriz 
polimérica: 
buenas 
propiedades 
mecánicas, 
resistentes a la 
corrosión y a los 
agentes químicos. 
De matriz 
metálica: alta 
resistencia y muy 
bajo peso. 
De matriz 
cerámica: Poseen 
mejores 
propiedades 
mecánicas que los 
materiales 
cerámicos 
tradicionales, 
como la 
resistencia y la 
tenacidad 
Gracias a sus 
propiedades 
físicas pueden ser 
moldeados con 
absoluta libertad 
de formas. 
Endurecidos por 
dispersión: El 
tamaño de la 
partícula es muy 
pequeño, su 
resistencia 
disminuye con el 
aumento de la 
temperatura. 
Reforzados por 
fibras: elevada 
resistencia a la 
fatiga y rigidez a 
bajas y altas 
temperaturas, 
baja densidad, al 
igual que los 
biopolimeros, 
mejor relación 
resistencia-peso. 
Hidroxiapatita 
comportamiento 
frente a cambios 
térmicos y 
elasticidad similar 
al diente, poca 
contracción a la 
polimerización, 
radiopacidad y 
alta resistencia al 
desgaste y la 
fatiga. 
Proporciona una 
estética perfecta. 
Presenta buena 
resistencia a la 
abrasión respecto 
otros materiales. 
Se pueden 
conseguir diversos 
tonos de color y 
translucidez para 
adaptarlo al 
diente natural. 
Es fácil y práctico 
de utilizar. 
Aplicaciones Biometálicos Biocerámicos Biopolímeros Biocompuesto 
Aleaciones 
 
Base platino 
1. Coronas. 
2. Dentaduras 
parciales fijas. 
3. conectores 
4. Base para 
restauraciones de 
porcelana. 
Base paladio 
1. Tiras reactivas. 
2. Herramientas 
quirúrgicas. 
3. Sustituto de 
enzimas. 
4. Odontología. 
Base níquel 
1. Cable médico 
nitinol. 
Base cobalto 
1. Implantes 
quirúrgicos. 
2. Prótesis total de 
cadera 
Base hierro 
1. Aparatos de 
ortodoncia. 
2. Reparación de 
fracturas. 
3. Jeringas 
4. Válvulas cardiacas 
Base cobre 
1. DIU 
Base mercurio 
1. Amalgamas 
Base titanio 
1. Implantes de 
titanio. 
2. Fijación del hueso. 
Alúmina (Al2O3) 
✓ Cabeza del fémur 
✓ Puentes y coronas 
✓ Prótesis oculares 
✓ Refuerzos de tejidos e 
implantes 
Zirconia (ZrO2) 
➢ Remplazo de las 
articulaciones 
➢ Prótesis y pilares de 
implantes 
Hidroxiapatita 
▪ Recubrimientos 
▪ Prótesis oculares 
▪ Implantes óseos y 
dentales 
▪ Reconstrucciones 
maxilofaciales. 
Vidrios bioactivos 
❖ Reemplazo del oído 
medio 
❖ Cirugía vertebral❖ Mantenimiento de las 
crestas óseas 
Reparación de defectos dentales 
Alcohol Polivinílico 
(PVA) 
✓ Medicamentos 
oftálmicos. 
✓ Artículos de higiene 
personal: 
Tela de araña sintética 
o Piel artificial. 
o Hilo quirúrgico 
o Tejido para huesos o 
tendones 
Quitosano 
▪ Inhibidor tumoral. 
▪ Piel artificial. 
▪ Cicatrizante. 
▪ Enfermedades 
óseas. 
Ácido poliglicolico 
➢ Sutura. 
➢ Dispositivos de 
fijación ósea. 
➢ Implantes óseos. 
➢ Liberación de 
fármacos. 
Policaprolactona 
❖ Implantes de largo 
plazo. 
Colágeno 
• Encapsular 
medicamentos 
• Problemas en 
la piel. 
• Productos para el 
cabello y piel. 
Siliconas 
 Implantes 
percutáneos y de 
piel 
Fibra de carbono 
 
o Prótesis de 
extremidades. 
o Remplazos 
óseos 
o Prótesis 
dentales 
o 
Poliparafenileno 
tereftalamida 
(KEBLAR) 
 
• Cartílago de 
articulaciones. 
 
Fibra Óptica 
 
Broncofibroscopios 
Gastrofibroscopios 
Colonoscopio 
Medir la oxigenación 
en sangre 
Diagnóstico de 
tumores 
 
3. Stent. 
4. Instrumentos 
quirúrgicos. 
5. Prótesis. 
 
 
 
 
 
 Prótesis Faciales 
Implantes maxilofaciales 
Síntesis Biometálicos Biocerámicos Biopolímeros Biocompuesto 
Se crean mediante 
aleaciones de dos o 
más metales. 
 
Su forma de aplicación 
se les da mediante: 
• Método de cera 
perdida. 
• Maquinado. 
• Metalurgia de 
polvos. 
• Trituración. 
 
Sufre modificaciones en 
su superficie: 
 
• Sinterizado. 
• Plasma-spray. 
• Implante iónico. 
 
 Métodos de síntesis: 
 
• Sol-gel: Excelente 
homogeneidad y posibilidad 
de derivar estructuras 
estables. 
 
• Solvotermal: Confiere una 
mayor área superficial a los 
productos. 
 
 
• Precipitación química: 
Nanopartículas uniformes y 
pequeñas. 
 
• Reacción en estado sólido. 
Eficientes y de buen 
rendimiento. 
 
 
Se producen 
Condensación 
intermolecular de 
silanoles. 
 
Dos tipos de siliconas: 
 
• Por condensación y 
tienen como 
subproducto un 
alcohol. 
• Por liberación que 
liberan H2. 
 
Se convierten en 
elastómeros estables 
dimensionalmente. 
Síntesis por 
precipitación 
química utilizando 
Ca (OH)2 y H3PO4 
para formar polvo 
de hidroxiapatita.