Propiedades de Biomateriales
37 Questions
1 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la relación entre las propiedades de un material y su microestructura?

  • Las propiedades intrínsecas se ven afectadas por la microestructura, pero las extrínsecas no.
  • Las propiedades son independientes de la microestructura.
  • Las propiedades extrínsecas son sensibles a cambios en los atributos microestructurales a diferentes escalas de longitud. (correct)
  • Todas las propiedades, tanto intrínsecas como extrínsecas, se ven afectadas de la misma manera por la microestructura.
  • La tensión nominal siempre es la misma que la tensión real experimentada por un material bajo carga.

    False (B)

    ¿Cuál es la unidad de medida de la tensión en el Sistema Internacional (SI)?

    Pascal (Pa)

    La __________ es una medida del cambio de longitud por unidad de longitud en respuesta a una carga.

    <p>deformación</p> Signup and view all the answers

    Relacione los siguientes términos con sus definiciones correspondientes:

    <p>Tensión (Estrés) = Fuerza aplicada por unidad de área. Deformación = Cambio de longitud por unidad de longitud. Tensión de tracción = Tensión que resulta de un 'tirón', alargando la muestra. Tensión de compresión = Tensión que resulta de un 'empuje', acortando la muestra.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes factores no influye directamente en la degradación de un biomaterial implantado en el cuerpo humano?

    <p>La marca del fabricante del biomaterial. (A)</p> Signup and view all the answers

    Las propiedades de superficie de un biomaterial siempre son idénticas a las propiedades del resto del material.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Describe brevemente la diferencia entre una superficie hidrofóbica y una hidrofílica en un biomaterial.

    <p>Una superficie hidrofóbica repele el agua, mientras que una superficie hidrofílica se moja totalmente.</p> Signup and view all the answers

    La capacidad de un biomaterial para transportar cargas de manera confiable sin deformación excesiva o falla prematura se relaciona con sus propiedades ________.

    <p>mecánicas</p> Signup and view all the answers

    Relacione las siguientes propiedades de los biomateriales con sus características definitorias:

    <p>Propiedades de Bulto = Características generales del material que afectan su desempeño mecánico y térmico. Propiedades de Superficie = Características de las capas atómicas más externas, como mojabilidad y rugosidad. Microestructura = Estructuras internas del material a escalas de 10−4 m a 10−9 m. Degradación = Proceso de descomposición del material influenciado por factores como la forma y ubicación.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes materiales se caracteriza por tener electrones libres y enlaces no direccionales?

    <p>Oro (D)</p> Signup and view all the answers

    Los enlaces de hidrógeno son direccionales y se encuentran presentes en la estructura del agua en estado sólido (hielo).

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de enlace interatómico es predominante en los compuestos inorgánicos formados a altas temperaturas, que contienen elementos metálicos y no metálicos?

    <p>iónico o covalente</p> Signup and view all the answers

    La organización macroscópica de átomos y moléculas unidos por diferentes fuerzas determina la ______ y sus propiedades.

    <p>materia</p> Signup and view all the answers

    Empareja los siguientes tipos de enlace con su característica principal:

    <p>Enlace Metálico = Electrones libres Enlace Covalente = Electrones compartidos localmente Enlaces de Hidrógeno = Direccional</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes escalas de longitud influye secundariamente en las propiedades mecánicas de los materiales?

    <p>1-1000 nm (C)</p> Signup and view all the answers

    La síntesis y el procesamiento de materiales no influyen en su estructura.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes NO es una propiedad de los materiales mencionada?

    <p>Acústicas (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes métodos se utiliza para medir la dureza de un material?

    <p>Aplicar una carga conocida a un penetrador y medir la indentación resultante. (A)</p> Signup and view all the answers

    Un material con mayor dureza siempre tendrá menor resistencia al desgaste mecánico.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué propiedad térmica de un biomaterial es importante considerar para evitar un flujo de calor antinatural en el tejido circundante?

    <p>Conductividad térmica</p> Signup and view all the answers

    Además de las propiedades mecánicas, el ______ financiero y ambiental de un biomaterial es una propiedad a granel importante a considerar.

    <p>costo</p> Signup and view all the answers

    Empareja las siguientes escalas de dureza con sus métodos de indentación:

    <p>Brinell = Utiliza un indentador esférico. Rockwell = Utiliza un indentador cónico o esférico y mide la profundidad de la penetración. Knoop = Utiliza un indentador piramidal alargado para materiales frágiles. Vickers = Utiliza un indentador piramidal de diamante.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la diferencia entre deformación elástica y deformación plástica?

    <p>La deformación elástica es reversible, mientras que la deformación plástica es irreversible. (A)</p> Signup and view all the answers

    La razón de Poisson siempre es un valor positivo para todos los materiales.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Define el término 'límite elástico' (esfuerzo de cedencia) en el contexto de la deformación de materiales.

    <p>El límite elástico (esfuerzo de cedencia) es la tensión a la cual se produce una deformación plástica notable en un material.</p> Signup and view all the answers

    La falla de un material bajo carga ocurre cuando el material deja de realizar su función de ______.

    <p>soporte de carga</p> Signup and view all the answers

    Empareja los siguientes términos con sus respectivas fórmulas o definiciones:

    <p>Deformación nominal = $\epsilon = \frac{l_2 - l_1}{l_1} = \frac{\Delta l}{l_1}$ Tensión real = $\sigma = \frac{F}{A}$ Deformación de corte = $\gamma = tan\theta$ Módulo de Young = $\sigma = E\epsilon$</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el Módulo de Corte (G) en la deformación de un material?

    <p>La constante de proporcionalidad entre la tensión de corte y la deformación de corte. (B)</p> Signup and view all the answers

    La deformación plástica ocurre comúnmente en cerámicos.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué indica un valor negativo en la razón de Poisson?

    <p>Un valor negativo en la razón de Poisson indica que el material es auxético y se expande transversalmente cuando se estira longitudinalmente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el fenómeno que se produce debido a la alta resistencia de los metales en los implantes ortopédicos, donde el implante asume una mayor carga, disminuyendo el estrés en el tejido circundante?

    <p>Blindaje contra tensiones (C)</p> Signup and view all the answers

    El blindaje contra tensiones resulta en un aumento de la densidad ósea alrededor del implante debido al incremento en la carga soportada por el tejido óseo.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué problema fundamental busca evitar el uso de materiales biodegradables en implantes ortopédicos?

    <p>Una segunda cirugía.</p> Signup and view all the answers

    La falta de ______ en el tejido óseo circundante al implante puede llevar a la disminución de la densidad ósea y eventuales complicaciones.

    <p>estrés</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué propiedad de los materiales se considera crucial para evitar el blindaje contra tensiones en implantes ortopédicos?

    <p>Similitud en propiedades mecánicas al hueso (C)</p> Signup and view all the answers

    La corrosión es el principal factor que contribuye al blindaje contra tensiones en implantes ortopédicos de metal.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Degradación de biomateriales

    Proceso influenciado por forma, tamaño, y propiedades físicas-químicas del material.

    Propiedades de superficie

    Características que afectan la interacción del biomaterial con el entorno y la biocompatibilidad.

    Mojabilidad

    Capacidad de un material para repeler (hidrofóbica) o atraer (hidrofílica) agua.

    Propiedades mecánicas

    Atributos que permiten al biomaterial soportar cargas sin fallar.

    Signup and view all the flashcards

    Microestructura de biomateriales

    Estructuras no visibles a simple vista, escalas de 10−4 m a 10−9 m.

    Signup and view all the flashcards

    Propiedades intrínsecas

    Característica de un material que no cambia con las condiciones externas.

    Signup and view all the flashcards

    Tensión nominal

    Fuerza aplicada por unidad de área en un material, expresada en pascales.

    Signup and view all the flashcards

    Deformación

    Cambio de longitud de un material bajo tensión, medido por unidad de longitud.

    Signup and view all the flashcards

    Estrés tensil

    Tipo de tensión que alarga un material al aplicar una carga de tracción.

    Signup and view all the flashcards

    Estrés compresivo

    Tipo de tensión que acorta un material al aplicar una carga de compresión.

    Signup and view all the flashcards

    CaCl2

    Compuesto químico conocido como cloruro de calcio.

    Signup and view all the flashcards

    Enlace de Hidrógeno

    Interacción atractiva entre un átomo de hidrógeno y un átomo electronegativo.

    Signup and view all the flashcards

    Enlace Metálico

    Tipo de enlace donde los electrones son libres y no direccionales.

    Signup and view all the flashcards

    Enlace Covalente

    Enlace fuerte donde los electrones se comparten de forma local y son direccionales.

    Signup and view all the flashcards

    Propiedades de la Materia

    Características que incluyen propiedades químicas, eléctricas y mecánicas según su estructura.

    Signup and view all the flashcards

    Ciencia de Materiales

    Estudia la relación entre la estructura, propiedades y aplicaciones de los materiales.

    Signup and view all the flashcards

    Clasificación de Materiales

    Categorización en metales, polímeros y cerámicos según sus enlaces interatómicos.

    Signup and view all the flashcards

    Compuestos Inorgánicos

    Compuestos que contienen elementos metálicos y no metálicos con enlaces iónicos o covalentes.

    Signup and view all the flashcards

    Dureza

    La resistencia de un material a ser rayado o deformado al aplicar una carga.

    Signup and view all the flashcards

    Escalas de dureza

    Métodos para medir dureza, como Brinell, Rockwell, Knoop y Vickers.

    Signup and view all the flashcards

    Propiedades térmicas

    Características de un material que afectan su conductividad de calor.

    Signup and view all the flashcards

    Resistencia al desgaste

    La capacidad de un material para resistir la erosión o daño por fricción.

    Signup and view all the flashcards

    Costo de biomateriales

    Se refiere al precio y al impacto ambiental de los materiales utilizados.

    Signup and view all the flashcards

    Blindaje contra tensiones

    Fenómeno donde el implante asume carga, protegiendo el tejido circundante.

    Signup and view all the flashcards

    Carga en implantes

    Responsabilidad que los materiales tienen de soportar pesos durante la actividad.

    Signup and view all the flashcards

    Densidad ósea

    Medida de la cantidad de hueso en un volumen específico, afectada por el estrés.

    Signup and view all the flashcards

    Reabsorción ósea

    Proceso donde el tejido óseo se descompone y es utilizado por el cuerpo.

    Signup and view all the flashcards

    Interfaz implante/tejido

    Zona donde el implante se encuentra con el tejido del cuerpo.

    Signup and view all the flashcards

    Materiales biodegradables

    Materiales que se descomponen en el cuerpo, evitando cirugías adicionales.

    Signup and view all the flashcards

    Alternativas a implantes metálicos

    Materiales con propiedades mecánicas similares al hueso para reducir el blindaje.

    Signup and view all the flashcards

    Deformación nominal

    Relación entre el cambio de longitud y la longitud original.

    Signup and view all the flashcards

    Tensión real

    Esfuerzo aplicado dividido por el área de la sección transversal.

    Signup and view all the flashcards

    Módulo de Young

    Constante que relaciona tensión y deformación en materiales elásticos.

    Signup and view all the flashcards

    Módulo de corte

    Relaciona tensión de corte con deformación de corte en materiales.

    Signup and view all the flashcards

    Razón de Poisson

    Relación entre deformación transversal y longitudinal.

    Signup and view all the flashcards

    Deformación plástica

    Deformación permanente que ocurre al exceder el límite elástico.

    Signup and view all the flashcards

    Límite elástico

    Tensión máxima antes de que la deformación plástica se produzca.

    Signup and view all the flashcards

    Falla del material

    Ocurre cuando un material ya no puede soportar carga.

    Signup and view all the flashcards

    Study Notes

    Materiales para Aplicaciones Médicas

    • Se revisan los conceptos de materiales naturales y sintéticos.
    • Se comparan y contrastan las propiedades superficiales, de bulto y volumétricas.
    • Se estudian los criterios de diseño que dependen de las propiedades de los materiales.
    • Se entiende cómo los materiales inducen respuestas biológicas y cómo esto afecta su funcionalidad.
    • Se analiza cómo la estructura electrónica de los materiales define los diferentes tipos de enlaces.

    Biomateriales

    • El campo de los biomateriales ha experimentado un avance significativo en los últimos años, lo que ha llevado a una mayor esperanza de vida.
    • Se han mejorado las técnicas quirúrgicas, además de la utilización de prótesis, implantes y otros dispositivos médicos que interaccionan con tejidos corporales.

    Características de los Biomateriales

    • Son materiales biocompatibles, ya sean naturales o artificiales (sintéticos).
    • Son inertes, es decir, no generan respuestas adversas en el organismo.
    • Pueden estar en contacto con tejidos vivos como músculo, hueso, sangre, fluidos corporales sin verse afectadas sus propiedades.
    • Se utilizan para reemplazar partes del cuerpo humano y tratar diversas enfermedades y heridas.
    • Se aprovechan para aplicaciones diagnósticas y de almacenamiento.
    • La duración de uso del biomaterial, puede variar dependiendo del tipo de biomaterial.
    • Pueden ser metálicos, cerámicos, poliméricos o combinaciones.

    Biocompatibilidad

    • Se define como una cualidad de ciertos materiales que genera respuestas positivas por parte del sistema biológico, interactuando con él.
    • Es además una característica química y mecánica que propicia la interacción de estos materiales en sistemas vivos.
    • La biocompatibilidad no busca la ausencia total de respuesta por parte del huésped, sino una respuesta acorde a la función que desempeña el material, evitando el rechazo.

    Propiedades de los Biomateriales

    • Un biomaterial ideal es inerte o específicamente interactivo.
    • Es necesario que el biomaterial sea biocompatible, mecánicamente y químicamente estable o biodegradable.
    • Debe ser procesable, aptos para su fabricación.
    • No debe ser trombogénico si entra en contacto con la sangre.
    • Debe poder ser esterilizado.

    Tipos de Biomateriales

    • Metales (Ti, aleaciones de Ti, etc).
    • Poliméricos (silicona, PLLA, quitosano).
    • Cerámicos (HAD, TCP, etc).
    • Materiales híbridos.

    Composición de los Biomateriales

    • Los biomateriales están conformados por átomos y moléculas.
    • La interacción es principalmente electromagnética.
    • Las fuerzas nucleares (débiles y fuertes) actúan en distancias cortas en comparación con las dimensiones moleculares.

    Fuerzas Electromagnéticas

    • Fuerzas de Van der Waals o dispersivas.
    • Enlaces iónicos.
    • Enlaces de hidrógeno.
    • Enlaces metálicos.
    • Enlaces covalentes.

    Organización Macroscopica

    • La organización macroscopica de los átomos y moléculas unidos por las diferentes fuerzas determinan las propiedades de la materia.
    • Las propiedades determinan la categorización de los materiales en metales, polímeros y cerámicas.
    • La escala a la que se analiza la estructura también determina las propiedades de los materiales.

    Ciencia de Materiales

    • Se relaciona el rendimiento y la aplicación con la estructura, la síntesis y el procesamiento, y las propiedades fisicas y biológicas del material.

    Propiedades de los Materiales:

    • Mecánicas (esfuerzo, resistencia, deformación).
    • Eléctricas (conductividad).
    • Ópticas (color, índice de refracción, transparencia).
    • Térmicas (conductividad térmica, expansión).

    Cerámicos

    • Los cerámicos son compuestos inorgánicos conformados por elementos metálicos y no metálicos unidos mediante enlaces iónicos o covalentes a altas temperaturas.

    • Suelen encontrarse como minerales, influenciados por la composición de la corteza terrestre.

    • Tienen altas temperaturas de fusión.

    • Presentan propiedades como: -Alta resistencia al desgaste. -Alto módulo (resistencia a deformación). -Resistencia a la compresión. -Buena estabilidad.

    • Desventajas:

    • Quebradizo (baja resistencia a fractura, tolerancia a defectos)

    • Baja resistencia a la tracción.

    • Baja resistencia a la fatiga.

    • Propiedades y usos aplicados en:

    • Cabeza femoral e insertos de copa para cerámica sobre polietileno o cerámica sobre rodamientos.

    • Cerámicos de reemplazo de cadera.

    • Prótesis de rodilla.

    • Dispositivos de fusión espinal.

    • Instrumentación ortopédica.

    • Coronas y puentes dentales.

    • Implantes cocleares.

    • Dispositivos de administración de medicamentos.

    Cerámicos Avanzados

    • Combinaciones de Alúmina, circonio, fosfato de calcio, carbono pirolítico, hidroxiapatita, carburo y nitruro de silicio.
    • Exhiben resistencias bajas, pero son útiles como recubrimientos para implantes metálicos.
    • Pueden enlazar con el tejido óseo.
    • Auxiliares en la fijación tisular.

    Cerámicos absorbibles:

    • Fosfatos de calcio.
    • Auxiliares en la reparación de fracturas.

    Metales

    • Compuestos principalmente por uno o más metales, pudiendo contener otros materiales como el carbono.
    • Ejemplos -Aleaciones de Co-Cr
    • Oro y platino
    • Aleaciones plata, estaño y cobre
    • Acero inoxidable
    • Aleaciones de titanio.
    • Alta resistencia y buena ductilidad.
    • Buena resistencia a la corrosión.

    Polímeros

    • Macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión covalente de moléculas más pequeñas (monómeros).
    • Son materiales con propiedades mecánicas versátiles, adaptables a diferentes aplicaciones.
    • Poseen diferentes tipos de estructura como: Termoplásticos, termoestables y elastómeros.
    • Usos -Lentes de contacto -Implantes de mama -Suturas -Apósitos para heridas -Adhesivos -Implantes articulares -Injertos vasculares -Rejillas absorbibles

    Hidrogeles

    • Materiales capaces de absorber agua y retenerla sin disolverse.

    Materiales Compuestos

    • Formados por dos o más componentes con diferentes fases químicas e insolubles entre si (matriz y agente reforzante).
    • Proporcionan propiedades mecánicas superiores a la simple suma de sus componentes.
    • Ejemplos: -Cemento óseo (PMMA + cerámica). -Caucho de catéteres y guantes de goma reforzados con partículas de sílice.

    Reforzados con partículas

    • Micro partículas,
    • Nano partículas,
    • Mixtas.

    Reforzado con fibras (micro y nanométricas)

    • Fibras cerámicas,
    • Fibras poliméricas,
    • Fibras metálicas,

    ###Porosos

    • Andamios para crecimiento de tejidos óseos.
    • Colágeno poroso para piel artificial.
    • Polipropileno trenzado para ligamentos artificiales.
    • Material poroso para vasos sanguíneos.

    Procesamiento de Biomateriales

    • El proceso de fabricación del material afecta sus propiedades (Mecánicas de bulto y superficiales).
    • Se utilizan métodos para modificar las superficies de los implantes médicos
    • La forma adecuada del material es importante para su implantación.

    Propiedades del Bulto

    • Son propiedades intrínsecas y extrínsecas.
    • Se consideran propiedades como la textura y la dureza.
    • Resistencia mecánica (capacidad para soportar cargas sin fallar)

    Microestructura

    • Estructura a diferentes escalas, microscópica
    • Características físicas y químicas pueden ser distintos a los del material en su totalidad

    Mecánicas: Carga, Tensión Nominal,

    Extensión y Deformación Nominal

    • El estrés y la deformación pueden ser tensiles o compresivos.
    • Esfuerzo de corte.

    Deformación

    • El alargamiento de una muestra en respuesta a una carga de tracción depende de la longitud de la muestra.

    Deformación Nominal

    • Se calcula al dividir el cambio en longitud (ΔL) con la longitud inicial (l1).

    Resistencia y Falla

    • La falla de un material de carga ocurre cuando el material deja de realizar su función de soporte de carga.

    Biomateriales en investigación y futuros

    • Avanza en materiales biocompatibles a dispositivos de reemplazo y aumento corporal.
    • La ingeniería de tejidos, los microsistemas y la nanotecnología abordarán muchas de estas necesidades.
    • Existen materiales bioactivos y bioineráticos.

    Bio-inercia vs. Bioactividad

    • Los bioactivos son más agresivos con el cuerpo que los materiales biocompatibles.
    • Los bioactivos generan respuesta específicos al tener contacto con el cuerpo

    Materiales bioactivos

    • Fomentan la integración de tejidos para ayudar en la fijación.
    • Muchas operaciones de implantes totales de cadera hoy dependen del recubrimiento de hidroxiapatita.
    • Ayudan en la fijación tisular, el crecimiento del tejido.
    • Su uso común en aplicaciones médicas.

    Otras propiedades de bulto

    • Propiedades térmicas, ópticas, eléctricas y magnéticas.
    • Costo, financiero y ambiental.
    • Complejidad del procesamiento que influye en los costos y la complejidad.

    Transparencia

    • Capacidad para transmitir luz.
    • Los enlaces primarios deben ser covalentes o iónicos.
    • Minimizando la dispersión, se produce un camino ininterrumpido.

    Propiedades Ópticas

    • Color,
    • Índice de refracción,
    • Transparencia.
    • Importancia en la selección de materiales para lentes oftálmicos así como fluidos.

    El ojo humano

    • Componentes como córnea, iris, cristalino, retina y nervio óptico.

    Enfermedades de la visión

    • Hipermetropía.
    • Miopía.
    • Cataratas
    • Implantes intraoculares (IOLs)

    Dureza

    • La dureza de un material se mide aplicando una carga a un penetrador.
    • Se utilizan escalas de dureza como Brinell y Rockwell para comparar la dureza de los materiales.

    Propiedades Termales

    • Expansión térmica,
    • Coeficiente de expansión térmica,

    Fabricación de Metales

    • Se usan diferentes tipos de hornos y métodos como 3D printing para procesar los metales.

    Propiedades de los Materiales: Propiedades corticales y mecánicas

    Un resumen de propiedades de materiales como el hueso, (hueso cortical).

    Studying That Suits You

    Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

    Quiz Team

    Related Documents

    Description

    Este cuestionario explora la relación entre las propiedades de los biomateriales y su microestructura, además de evaluar conceptos fundamentales como la tensión y sus unidades de medida. Responde preguntas que combinan teoría y práctica sobre la degradación, la superficie de los biomateriales y su capacidad de carga. Ideal para estudiantes de ingeniería biomédica o materiales.

    More Like This

    Dental Biomaterials Lecture 5
    10 questions
    Dental Biomaterials I - Mechanical Properties
    48 questions
    Biomaterials: Definition and Properties
    24 questions
    Use Quizgecko on...
    Browser
    Browser