Polimeros biomedicina, Proyectos de Química. Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH)
Stefany.Orme_o_Huasipoma
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RESUMEN

INDICE1

INTRODUCCION2

MARCO TEORICO3

Polimeros3

Según su

origen…………………………………………………………………………………..

………………………3

Biopolímeros 3

Polímeros sintéticos3

Según su aplicación industrial……………………….

………………………………………………….………….3

Polímeros termoplásticos……………………………………………………………….

……………………..3

Elastómeros………………………………………….

……………………………………….………………………5

Polimeros en biomedicina5

Cronología de la aplicación de polímeros en medicina. 6

APLICACIONES BIOMÉDICAS6

Implantes cardiovasculares 6

Oftálmicas 7

Ortopédicas7

Fármacos7

Odontología7

Silicona7

POLIMEROS INTELIGENTES 8

POLIMEROS MAS UTILIZADOS EN LA ACTUALIDAD8

INGENIERIA DE TEJIDOS CON POLIMEROS8

CONCLUSIONES 9

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BIBLIOGRAFIA10

ANEXOS12

INTRODUCCIÓN

Los polímeros (del griego poly que significa muchos y mero que significa parte ó segmento») son macromoléculas generalmente orgánicas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.

En la actualidad los polímeros son utilizados en muchas áreas importantes para el desarrollo de la tecnología, sin embargo los polímeros acompañan el desarrollo del ser humano desde sus inicios ya que biológicamente se encuentran dentro de la composición del cuerpo humano como pueden ser la proteínas o los ácidos nucleicos.

Los polímeros son utilizados en las áreas de la medicina por una necesidad de encontrar nuevas alternativas y nuevas curas a los retos encontrados en el campo salud.

Las distintas aplicaciones que se ha logrado dar en los diferentes campos de la medicina son el claro ejemplo de la versatilidad de los polímeros y como una “simple” unión de moléculas puede lograr formar una gama maravillosa de alternativas en pro de la salud.

Sin embargo, en muchos casos los biopolímeros son mal utilizados en intervenciones estéticas dañinas para la salud pudiendo ser hasta mortal si no es tratada a tiempo.

Los polímeros constituyen un inmenso mundo de los cuales a pesar del tiempo que se le ha dedicado su estudio, recién estamos comenzando a descubrir todo su potencial.

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MARCO TEÓRICO

POLÍMEROS

Es la unión de moléculas muy grandes llamadas macromoléculas, obtenida mediante repeticiones de unidades simples: monómeros, estos son unidos por enlace covalentes.

Están unidas por fuerzas van der Waals, puentes de hidrogeno, puentes covalentes.

Se pueden clasificar en dos categorías:

I. Según su origen:

1. Biopolímeros

Son macromoléculas presente en seres vivos o materiales poliméricos, además que pueden ser sintetizadas por los seres vivos. Además, tienen la propiedad de ser Biocompatibles con los seres vivos, en especial el ser humano.

Entre los polímeros naturales dentro del ser humano encontramos:

• Proteínas: unión peptídica entre aminoácidos. (fig. 1)

• Polisacáridos: unión de monosacáridos simples.

• Acido nucleicos: son las macromoléculas más importantes debido a que son portadoras de información genética.

2. Polímeros sintetizados:

Los polímeros sintéticos son los obtenidos en un laboratorio o en la industria.

Entre ellos encontramos como los más utilizados a los plásticos, fibras textiles sintéticas o el poliuretano. (Tabla 1)

II. Según su aplicación Industrial:

Polímeros termoplásticos:

POLIETILENO

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CARACTERISTICAS APLICACIONES Blando Contenedor

Resistente y aislante Artículos para el hogar Poca resistencia a la degradación Botellas

Juguetes

POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD CARACTERISTICAS APLICACIONES

No es toxico Embasamiento automático de alimentos Solido blando Base para pañales

De fácil procesamiento Cosméticos Medicamentos Alimentos

POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD CARACTERISTICAS APLICACIONES

Alta resistencia a la tensión Envases Comprensión Cajones para pescados

Es un sólido rígido Masetas Baja reactividad Bolsas tejidas

Impermeable Piezas mecánicas

CLORURO DE POLIVINILO CARACTERISTICAS APLICACIONES

Rígido Tuberías, canalones, estructura de ventanas La variedad de plastificado Tapizado de coches y muebles

Revestimiento de capotas Cables, suelos y cuero artificial

POLIPROPILENO CARACTERISTICAS APLICACIONES

Resistencia a la distorsión térmica Productos del hogar Resistencia a la fatiga Partes del coche

Inerte Embalajes Maletas

POLIAMIDAS CARACTERISTICAS APLICACIONES

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Resistencia a la tensión Fibras de NYLON Esta fibra no deja pasar agua Polainas

Amortigua golpes , ruidos y vibraciones Cerdas de cepillo de dientes Resistencia al desgaste y calor Paracaídas

Cuerdas de guitarra

POLICARBONATOS CARACTERISTICAS APLICACIONES

Resistencia química y al impacto Pantallas de seguridad Dúctil Cascos

Buena transparencia Engranajes Estable Equipamiento luminoso

Películas fotográficas

Elastómeros:

ELASTOMEROS CARACTERISTICAS APLICACIONES

Polímero inodoro e incoloro Lacas para el cabello Compuesto principalmente de silicio Labiales Inerte y estable a altas temperaturas Protector solar

De baja reactividad Crema humectante Versátil Conserva derivados de la sangre

POLIMEROS EN BIOMEDICINA

La primera aplicación de biomateriales en medicina no se produce hasta 1860 con la introducción de las técnicas quirúrgicas asépticas. A principios de 1900 se aplican las primeras placas óseas hechas de metal con la finalidad de separar roturas o fracturas.

Durante los siguientes años las aleaciones metálicas constituyen la única forma de biomateriales en uso. Sus aplicaciones se extienden desde reparaciones óseas hasta sistemas de liberación de medicamentos. No es hasta la Segunda Guerra Mundial que se produce un rápido avance en la ciencia de los polímeros, principalmente enfocado a las aplicaciones médicas. El poli (metilmetacrilato) (PMMA) fue uno de los primeros polímeros utilizados como material biomédico, aplicándose como material para reparar la córnea humana [Robinson et al., 2001].

Los polímeros no únicamente reemplazaron a otros materiales en aplicaciones médicas, como la sustitución de los catéteres metálicos por polietileno, sino que

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abrieron el campo a otras nuevas aplicaciones antes difícilmente asequibles. Así, en 1950 se fabrica el primer corazón artificial, llevado a la práctica a finales de 1960. En la actualidad los polímeros continúan en amplio crecimiento y sus aplicaciones son cada vez mayores dentro del campo de la medicina, mejorando las propiedades de los materiales ya existentes y desarrollando nuevos polímeros par aplicaciones específicas.

CRONOLOGIA DE APLICACIÓN DE POLIMEROS EN LA MEDICINA AÑO SUCESO 1860 Cirugía aséptica

1900 Placas óseas de metal

1940 PMMA en cirugía ocular

1950 - 1960 Corazón artificial y máquinas de diálisis

1970 - 1980 Lentes de contacto de poli-HEMA (blandas)

1990 - 2000 Más de la mitad de biomateriales son o contienen polímeros

A partir de 2000 Piel artificial derivada de polímeros, avances en diálisis por membranas

En la elección o diseño de un polímero para uso biomédico debe tenerse en cuenta:

• Propiedades mecánicas que soporten la aplicación hasta que el tejido esté cicatrizado.

• No provocar ningún proceso inflamatorio o tóxico.

• Ser metabolizado en el organismo después de cumplir su función, en el caso de los polímeros biodegradables.

• Ser fácilmente procesable para obtener la forma del producto final.

• Demostrar una durabilidad aceptable.

• Ser fácil de esterilizar.

APLICACIONES BIOMÉDICAS:

La medicina no ha permanecido alejada de las investigaciones en la búsqueda de materiales. Los biopolímeros presentan una serie de características como sus altos niveles de asepsia, resistencia química y radiológica. Se aplican a instrumentos y accesorios médicos (reutilizables o de un solo uso), a material quirúrgico, a prótesis, a trasplantes, liberación controlada de fármacos. Asimismo para su aplicación, deben cumplir con una gama de requerimientos entre

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ellas cabe mencionar las más variadas exigencias: alta resistencia mecánica para soportar esfuerzos en una prótesis; relativa flexibilidad, tratándose de una articulación; alta tenacidad, resistencia al desgaste y a la fatiga en implantes permanentes; ser absorbibles por el organismo en suturas o liberadores de fármacos. (Ver figura 2, 3, 6)(Ver tabla 1)

IMPLANTES CARDIOVASCULARES:

La necesidad de mejorar y dar un mejor estilo de vida a personas que padecen algún mal crónico, ha llevado a buscar soluciones como sustituyendo algunas partes de su cuerpo. Asimismo tenemos el caso de estrechamiento de la válvula mitral de corazón, recordemos que esta sirve para impedir que la sangre fluya en dirección contraria; sin embargo, sin la válvula el corazón no cumpliría su función de irrigar la sangre a todo el cuerpo. Para ello se hace necesario la sustitución, por ejemplo tenemos válvulas artificiales que estas hechas de teflón, que es un polímero similar al polietileno. (Ver figura 4)

OFTÁLMICAS:

Su aplicación en el campo de la oftalmología es muy importante pues está el desarrollo de los lentes de contacto que consiste en utilizar polímeros hidrofilicos, que poseen las propiedades de absorber el agua y ser permeables al oxígeno, hasta tal punto de adaptarse a la córnea. También para el buen funcionamiento del cristalino ocular es necesario la extracción de este y así implantar un lente intraocular para así para mejorar la visión .Finalmente tenemos el caso de los cristales orgánicos usados para lentes de gafas es un lente mucho más delgado y liviano que permite una mejoría estética notable para los usuarios que decidan utilizar este tipo de cristal. Además cuentan con un menor grosor y peso que los cristales comunes, además de ser más planos. (Ver figura 6)

ORTOPÉDICAS:

También tenemos el caso de las aplicaciones ortopédicas en las uniones de cadera y rodilla en el cual se utilizan cementos óseos ,en el cual dichos cementos óseos están elaborados por PMMA, podemos encontrarlo como polimetilmetacrilato ,placa de acrílico que se obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo. (Ver figura 5)

FÁRMACOS:

Los polímeros son utilizados en el mundo de la medicina por ejemplo se utiliza la resina de polimetilmetacrilato como aditivo en polvo en la formulación de muchas de las pastillas que podemos tomar por vía oral. En este caso actúa como retardaste a la acción del medicamento para que esta sea progresiva.

ODONTOLOGÍA:

Los polímeros usados en el campo de la odontología tienen propiedades especiales que los hacen especialmente útiles para la fabricación de dispositivos dentales pero también se forman polímeros in situ (en la boca del paciente) durante la intervención. Se hacen así polimerizaciones en el propio lugar de la aplicación, como es el caso típico de los empastes y cementos dentales. Los materiales odontológicos incluyen entonces, no sólo polímeros, sino también sus monómeros, y catalizadores necesarios. Por ejemplo tenemos el caso de el poli (metacrilato de metilo) es un termoplástico que puede moldearse calentándolo. En odontología se usa mucho para la fabricación de dientes y a base de dentaduras postizas. (Ver figura 7).

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SILICONA:

Las siliconas son polímeros de los cuales son usados para ser implantados en el cuerpo. Los productos de silicona han demostrado que por sus cualidades son incompatibles, es decir, aceptados por el cuerpo humano sin reacciones adversas, adaptables, flexibles, y fáciles de esterilizar, haciéndolo la elección ideal para dispositivos médicos implantarles. Además por sus propiedades, las hacen ideales para el recubrimiento de agujas quirúrgicas y tratamiento de suturas. (Ver figura 8)

Polydioxanono:

El Polidioxanono (PDO) es una sutura quirúrgica absorbible y sintética. La materia prima de esta sutura es MONOSORB TM (producida por Samyang Corp.)MONOSORB TM es una sutura monofilamento, absorbible y sintética compuesta de un Poly (pdioxanone) y está disponible colorada o no colorada. Cuando se utilizan las suturas coloradas (violeta), solamente la FDA aprueba colores aditivos tales como D&C Violeta#2. Las suturas no-coloradas son de color blanco lechoso (beige). (Ver figura 9)

POLIMEROS INTELIGENTES

Un polímero es la molécula que con un poco de estímulo puede variar en su forma química y/o en su composición física. La mayoría de los polímeros tiene una aplicación en el tema de la ingeniera de tejidos. Se le ha dado una clasificación que toma tres características de estos polímeros:

1. Según el estímulo que reciben.

2. Respuesta que proporcionan al estímulo.

3. Según el tipo de material polimérico.

POLÍMEROS MÁS UTILIZADOS EN LA ACTUALIDAD

La celulosa que se encuentra en la madera.

La seda al ser un componente natural de los polímeros además de que es muy apreciado. La lana es otro polímero natural pero es de una manera más fácil de encontrarlo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.

Polímeros sintéticos

Creados por el hombre una de ellos vendría hacer el plástico con su gran capacidad para moldearse al lugar donde se lo requiere. Poli estireno, el poli cloruro de vinilo (PVC) y el polietileno.

APLICACIONES:

✓ Bioseparación

✓ Precipitación por afinidad

✓ Sistemas bifásicos acuosos

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✓ Inmunoesferas termo sensibles para purificación de anticuerpos.

✓ Cromatografía termo sensible

✓ Separación celular

✓ Procesos separación/deshidratación que usan hidrogeles termo sensibles.

INGENIERÍA DE TEJIDOS CON POLÍMEROS

Es una disciplina nueva ya que tiene un campo de investigación y de desarrollo muy amplio puesto que aplica la mayoría de los conocimientos de la bioingeniería.

La ingeniera de polímeros que utiliza las ciencias de la vida, química, física y biología, para resolver problemas clínicos y quirúrgicos asociados ya sea la pérdida de algún tejido en el cuerpo humano o algún fallo funcional que se da en algún órgano de nuestro cuerpo.

CARACTERÍSTICAS

✓ Biocompatible

✓ Reabsorbible

✓ Se degrada de forma paulatina a medida que se forma el nuevo tejido y transmite las cargas positivas.

✓ Se degradan fácilmente y no- tóxicos.

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CONCLUSIONES

• Polímeros son un material imprescindible en nuestra vida, el cual se encuentra presente en un sinfín de objetos de uso cotidiano. Por sus características y su bajo costo, podríamos decir que es un material prácticamente irremplazable, del cual difícilmente podríamos prescindir.

• La biomedicina se encuentra relaciona con los campos del área de biología y química pues hace uso de los polímeros en diferentes áreas.

• Los polímeros tiene un uso esencial en el ser humano sirve para muchos campos como son de medicina e industria.

• Podemos concluir que este trabajo nos resultó muy útil, y nos dimos cuenta que el mundo de los polímeros es en realidad muy amplio y difícil de abarcar en todas sus formas. Con esto pudimos darnos cuenta del rol fundamental que cumplen los polímeros en nuestra vida diaria.

• El número de investigadores con producción en el ámbito biomédico son escuelas, Organismos Públicos de Investigación, Museos, Hospitales y Centros Sanitarios, Centros Tecnológicos, Empresas, Organizaciones y Asociaciones y Consejerías.

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BIBLIOGRAFÍA

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

✓ Introducción a la Química de Los Polímeros Escrito por Raimond B. Seymour, Charles E. Carraher

✓ Ciencia Y Tecnología de Polímeros Escrito por María Cinta Vincent Vela, Silvia Álvarez Blanco, José Luis Zaragoza Carbonell

✓ Química Y Reactividad Química Escrito por John C. Kotz, Paul M. Treichel, Gabriela C. Weaver

✓ Química: La ciencia central Escrito por Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr.,Bruce E. Bursten ,Julia R. Burdge

✓ Química orgánica Escrito por Stephen J Weininger, Frank R. Stermitz

✓ Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales, Volumen 2Escrito por William D. Callister

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✓ Raymond E. Química, octava edición. Pg.1033, Editorial: Cengaje, Ciudad: Mexico.2002.

✓ Klaus Weissermel. Química orgánica industrial. Pg.425, Editorial: Reverte, Ciudad:Barcelona.2000.

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http://www.eis.uva.es/~macromol/curso0506/medicina/ polimeros_biodegradables.htm

✓ Informe de vigilancia tecnología sobre polímeros inteligentes, España, Madrid, Disponible en: http://www.uc3m.es/portal/page/portal/investigacion/ parque_cientifico/actualidad_agenda/informe_vigilancia_tecnologica

✓ Polímeros inteligentes. Informe de vigilancia tecnológica. Cano Serrano, Encarnación, 27 de mayo de 2009, Disponible en: http://www.bibliodar.mppeu.gob.ve/?q=doc_categoria/pol%C3%ADmeros% 20inteligentes

✓ Madrid,Disponible en: http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/6462/ VT_Polimeros%20Inteligentes%20y%20Aplicaciones.pdf?sequence=1

✓ Profesor en línea, Chile, Disponible en:http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/ PolimerosCeluloAlmid.htm

✓ Aplicaciones biomédicas de los polímeros, disponible en: http:// www.eis.uva.es/~macromol/curso04-05/bio2/

✓ Polímeros, 2006, Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3% ADmero#Pol.C3.ADmeros_de_ingenier.C3.ADa

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ANEXOS

Figura 1

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Figura 2

Figura 3

Metales y aleaciones: Acero Corrección de fracturas/Sustitución de huesos Titanio Reemplazos dentales Marcapasos Aleaciones de oro Implantes dentales Plata Antibacteriales

Cerámicas y vidrios Fosfato cálcico Regeneración ósea Vidrio bioactivo Sustitución de huesos Porcelana Dentaduras

Polímeros Polietileno Sustitución de articulaciones Polipropileno Suturas quirúrgicas Politetrafluoroetileno Injertos vasculares

Poliéster Injertos vasculares / Suturas quirúrgicas

Poli (vinil alcohol) Sistema de liberación de medicamentos

Poliacrilamida Diagnósticos

Polisulfona Membranas para diálisis

Poliuretanos Sistemas de contacto sanguíneo

Polimetilmetacrilato Lentes de contacto

Silicona Ingeniería de tejido / Oftalmología

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Poliglicólico Suturas quirúrgicas / Cemento óseo

Tabla 1

Figura 4

Fuente: http://www.ehealthconnection.com/regions/mhp/healthimages.asp? src=100161&typeid=7

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Figura 5

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

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Figura 6 Fuente: http://triplenlace.com/2012/02/14/polimeros-de-uso-medico/

Figura 7

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

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Figura 8 Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Silicona

Figura 9 Fuente: http://www.aspidesutures.com/esp/product/absorbable-suture-polydioxanone

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gratificante encontrar estudios hechos con tanto amor y entrega.
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