30 de mayo 2022 - 16:37

Cómo es el nuevo material superflexible que servirá para reemplazar los huesos dañados

Podría usarse para implantes de articulaciones de cadera, rodilla y placas óseas.

Un grupo de investigación reveló un biomaterial a base de cromo-cobalto que imita la flexibilidad de los huesos y posee una "excelente resistencia al desgaste", y podría usarse para implantes de articulaciones de cadera, rodilla y placas óseas aliviando los problemas asociados con los materiales de implantes convencionales.

Con el aumento de la población de adultos mayores en todo el mundo aumentó la necesidad de biomateriales mejorados que puedan reemplazar o apoyar a los huesos dañados y, para este propósito, los metales son ampliamente utilizados debido a su resistencia y ductilidad, detallaron desde el equipo de investigadores de la Escuela de Graduados de Ingeniería y el Instituto de Investigación de Materiales (IMR) de la Universidad de Tohoku, el Centro J-PARC, la Agencia de Energía Atómica de Japón y la Academia Checa de Ciencias.

Sin embargo, como consecuencia de su fuerza, su flexibilidad disminuye y, hasta la fecha, la mayoría de los biomateriales metálicos son más rígidos que los huesos humanos y usarlos como implantes conduce a la atrofia ósea, una condición en la que la densidad ósea se reduce debido a la descomposición de la sustancia y estructura ósea, según publicaron en la revista científica Advanced Materials.

Por su parte, los biomateriales con una flexibilidad elevada pierden su resistencia al desgaste, aunque los materiales superelásticos hechos de aleaciones de níquel-titanio -que se usan en stents y alambres de ortodoncia-, mantienen una alta flexibilidad y la capacidad de recuperarse de la tensión, pero el níquel es un elemento alérgico.

Según explicaron los investigadores, cuando un material es flexible, tiene un módulo de Young bajo y, cuando es rígido, alto.

"Dado que el módulo de Young depende de la orientación del cristal, cultivamos monocristales con una orientación de cristal específica", explicó Xiao Xu, autor y profesor asistente en la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Tohoku.

Usando una técnica de tratamiento térmico cíclico, Xu y sus colegas prepararon con éxito monocristales grandes de varios centímetros de tamaño.

La aleación CCAS desarrollada demostró una tasa de recuperación de la deformación del 17%, el doble que las aleaciones comerciales de forma de níquel-titanio y su módulo de Young es extremadamente bajo, "asemejándose a la flexibilidad de los huesos humanos".

"Sabíamos que el cromo posee una fuerte resistencia a la corrosión, pero la superelasticidad, flexibilidad y la significativa resistencia al desgaste del material a base de cromo-cobalto nos sorprendieron", concluyó Xu.

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