Biomateriales, biomecánica e ingeniería de tejidos
Biomateriales, biomecánica e ingeniería de tejidos evalúa la selección de materiales, la respuesta del tejido y el diseño de scaffolds y prótesis.
Conceptos centrales
- Ensayo esfuerzo–deformación: región elástica, límite de fluencia, módulo de Young E = σ/ε; materiales dúctiles vs frágiles.
- Viscoelasticidad: creep, relajación de esfuerzo, histéresis; modelo de Kelvin–Voigt.
- Biocompatibilidad: ISO 10993 evalúa citotoxicidad, sensibilización, irritación, implantación; respuesta a cuerpo extraño y cápsula fibrosa.
- Degradación: hidrólisis de PLA/PGA, productos ácidos; la tasa de degradación debe acoplarse a la regeneración.
- Scaffold: porosidad interconectada (típ. 70–90 %), tamaño de poro, rigidez, esterilización.
- Biomecánica: fatiga, desgaste, concentración de esfuerzos, ley de Wolff.
Ejemplo resuelto
Un implante de titanio recibe 800 N sobre 5 cm². σ = 800 N / (5×10^-4 m²) = 1.6×10^6 Pa = 1.6 MPa. Si E = 110 GPa, ε = σ/E = 1.6e6/110e9 = 1.45×10^-5. La deformación es mínima, pero el hueso vecino, con E ≈ 17 GPa, se deforma más: esa diferencia explica el apantallamiento de esfuerzos y la reabsorción ósea.
Errores frecuentes
- Confundir σ y ε.
- Usar área en cm² sin convertir a m².
- Asumir biocompatibilidad por ser "inerte".
- Ignorar esterilización y envejecimiento.
- Elegir porosidad alta sin resistencia mecánica.