Los Biomateriales

¿Qué son los biomateriales?
Los biomateriales desempeñan un papel integral en la medicina de hoy:

restablecen la función y facilitan la curación de las personas después de
una lesión o enfermedad. Los biomateriales pueden ser naturales o
sintéticos y se usan en aplicaciones médicas para apoyar, mejorar o
reemplazar tejido dañado o una función biológica. El primer uso histórico
de los biomateriales se remonta a la antigüedad, cuando los antiguos
egipcios utilizaban suturas hechas de tendones animales. El campo
moderno de los biomateriales combina medicina, biología, física y química,
e influencias más recientes de la ingeniería de tejidos y la ciencia de los
materiales. El campo ha crecido significativamente en la última década
debido a los descubrimientos en ingeniería de tejidos, medicina
regenerativa y más.
Los metales, la cerámica, el plástico, el vidrio e incluso las células y tejidos

vivos pueden utilizarse para crear un biomaterial. Pueden ser rediseñados
en piezas moldeadas o maquinadas, recubrimientos, fibras, películas,
espumas y telas para usar en productos y dispositivos biomédicos. Estos
pueden incluir válvulas cardíacas, reemplazos de articulaciones de cadera,
implantes dentales o lentes de contacto. A menudo son biodegradables, y
algunos son bioabsorbibles, lo que significa que se eliminan gradualmente
del cuerpo después de cumplir una función.
¿Cómo se utilizan los biomateriales en la

práctica médica actual?
Los médicos, investigadores y bioingenieros utilizan biomateriales para la
siguiente amplia gama de aplicaciones:
 Implantes médicos, incluidas válvulas cardíacas, endoprótesis

vasculares e injertos; Articulaciones artificiales, ligamentos y
tendones; implantes de pérdida de audición; implantes dentales;
y dispositivos que estimulan los nervios.
 Métodos para promover la curación de tejidos humanos,
incluidas suturas, clips y grapas para el cierre de heridas y
apósitos disolubles.
 Tejidos humanos regenerados, utilizando una combinación de

soportes de biomaterial o andamios, células y moléculas
bioactivas. Los ejemplos incluyen un hidrogel de regeneración
ósea y una vejiga humana cultivada en laboratorio.
 Sondas moleculares y nanopartículas que rompen las barreras

biológicas y ayudan en el diagnóstico y la terapia del cáncer a
nivel molecular.
 Biosensores para detectar la presencia y cantidad de sustancias

específicas y para transmitir esos datos. Algunos ejemplos son los
dispositivos de monitoreo de glucosa en la sangre y los sensores
de actividad cerebral.
 Sistemas de administración de medicamentos que transportan y

/ o aplican medicamentos a un objetivo de la enfermedad. Los
ejemplos incluyen endoprótesis vasculares recubiertas con
medicamentos y obleas de quimioterapia implantables para
pacientes con cáncer.
¿Qué tecnologías están desarrollando los

investigadores financiados por el NIBIB
con biomateriales?
El NIBIB financia la investigación que tiene como objetivo abordar la
función y la biocompatibilidad de los biomateriales.
Biomateriales diseñados para la función

Los bioingenieros miden la función de un biomaterial por la forma en que
realiza una acción específica y cómo se utilizará. Un sistema de curación de
heridas debe promover el crecimiento de la piel y la formación de vasos
sanguíneos. El material de reemplazo óseo debe soportar la unión celular y
facilitar el crecimiento óseo.
Una nueva familia de sistemas de proteínas fibrosas

Las células madre no están especializadas, por lo que tienen el potencial de
hacer la transición a cualquier tipo específico de célula en las condiciones
adecuadas. Los biomateriales se pueden usar para controlar el destino y la
función de las células madre. Los investigadores financiados por el NIBIB
están trabajando para combinar la seda con la tropoelastina, una proteína
estructural altamente elástica y dinámica para construir un panel de
biomateriales de proteínas. Estos materiales deben imitar la elasticidad de
diversas estructuras tisulares y, en consecuencia, controlar la función
biológica, en particular la diferenciación de las células madre.
Un parche para usar como sellador de pulmón

Los selladores y parches hechos de biomateriales permiten que los tejidos
dañados se regeneren y sanen. Investigadores financiados por el NIBIB
están explorando el uso de alginato, derivado de algas pardas, como un
parche sellante y terapéutico para tratar las fugas pulmonares resultantes
de la cirugía, lesiones o afecciones como la neumonía y la fibrosis quística.
Después de que el alginato se liofiliza, se aplica a la herida y se rehidrata
con el agua del cuerpo. Las pruebas preliminares son prometedoras, y
muestran que el parche puede soportar presiones similares a los
pulmones, tratar eficazmente las fugas pulmonares y ayudar en la
regeneración del tejido pulmonar.
Existen cuatro grupos de materiales

sintéticos usados para implantación:
◦ Metálicos
◦ Cerámicos
◦ Poliméricos
◦ Materiales compuestos

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Los biomateriales desempeñan un papel integral en la medicina de hoy:

Los metales, la cerámica, el plástico, el vidrio e incluso las células y tejidos

¿Cómo se utilizan los biomateriales en la

 Implantes médicos, incluidas válvulas cardíacas, endoprótesis

 Tejidos humanos regenerados, utilizando una combinación de

 Sondas moleculares y nanopartículas que rompen las barreras

 Biosensores para detectar la presencia y cantidad de sustancias

 Sistemas de administración de medicamentos que transportan y

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