Aplicaciones de la radiación ionizante en ingeniería biomédica

Capitulo de Libro

Resumen *

El empleo de biomateriales como partes de dispositivos biomédicos implantables ha experimentado un notable crecimiento en las últimas cuatro décadas. La investigación y aplicación de materiales sintéticos ha progresado exponencialmente desde la Segunda Guerra Mundial, principalmente por dos razones: la primera y principal es la imperiosa necesidad de restaurar o reemplazar partes del cuerpo que no pueden transplantarse. El otro factor que influyó en este impulso es el adelanto tecnológico que esta situación ha generado en el enfoque interdisciplinario de médicos, químicos, ingenieros, científicos de diversas ramas biomédicas. Esto ha conducido con éxito al empleo de materiales sintéticos para reemplazar componentes estructurales del cuerpo, esto es, a la reconstrucción quirúrgica con materiales que han sido ensamblados y procesados de tal modo que sean biocompatibles y que asuman los roles funcionales de los componentes que están reemplazando. Dado que los dispositivos biomédicos están ampliamente difundidos en la práctica clínica, existe una necesidad importante de desarrollar nuevos y mejores materiales. Este motivo proporciona la fuerza impulsora para el avance del campo de los biomateriales. Existe cada vez mayor cantidad de materiales poliméricos diferentes que se emplean en dispositivos protésicos que están en contacto con los tejidos biológicos. Sin embargo, el nivel de conocimiento actual de las correlaciones entre los fenómenos interfaciales en los tejidos, la estructura molecular de la superficie polimérica y las propiedades superficiales, es cualitativo. En este sentido, se han propuesto una serie de hipótesis para correlacionar la biocompatibilidad in vivo aparente o in vitro de los materiales poliméricos con su estructura molecular o con una propiedad física superficial que sea función de la estructura molecular superficial Desde la primera preparación con éxito de los hidrogeles para aplicaciones biomédicas, efectuada por Wictherle y Lim en 1960, se ha llevado a cabo un esfuerzo considerable a lo largo de las últimas cuatro décadas en la síntesis de hidrogeles empleando radiaciones ionizantes. Esto no es sorprendente dado que los hidrogeles se asemejan a los tejidos vivos y están constituidos por una matriz polimérica hinchada por el agua, con una baja tensión superficial entre la superficie del hidrogel y la solución acuosa. Los hidrogeles pueden sintetizarse por métodos físicos o químicos. Con respecto a los métodos físicos, hay principalmente dos formas para sintetizarlos: 1) irradiación del polímero en estado sólido o en solución acuosa o 2) irradiación del monómero en masa o en solución acuosa para inducir la polimerización así como el entrecruzamiento. El comienzo de una nueva era del empleo de la radiación en la química puede situarse a partir del desarrollo del primer reactor nuclear como parte del proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial. La disponibilidad de isótopos radioactivos a partir de reactores nucleares, la construcción de máquinas aceleradoras y la necesidad de desarrollo de la energía atómica (refrigerantes y moderadores del reactor, por ejemplo) y en el reprocesamiento de los elementos combustibles agotados, condujo a un incremento en el número de investigadores en química de radiaciones, particularmente en la síntesis de materiales para aplicaciones clínicas, debido a que la radiación puede inducir la formación de entrecruzamiento entre las cadenas poliméricas, formando eventualmente un hidrogel en forma de red tridimensional sin la necesidad de ningún agente de entrecruzamiento, que en algunos casos puede ser tóxico. Información suministrada por el agente en SIGEVA