Articulaciones artificiales se endurecen con potencia de la radiación gamma

Una explosión de radiación gamma puede endurecer las prótesis plásticas de las articulaciones para hacerlas lo suficientemente fuertes para durar muchos años, según investigadores en China.

Los investigadores publicaron sus hallazgos en la edición, de Septiembre de 2011, del International Journal of Biomedical Engineering and Technology. El reemplazo completo de articulación, como el reemplazo de cadera y rodilla, típicamente usa acero inoxidable, aleaciones de titanio, o cerámica para reemplazar el hueso lesionado o enfermo de la articulación.

Se usa comúnmente un polímero antiadherente o nylon para cubrir la articulación artificial y simular el cartílago. Sin embargo, ninguno de esos materiales son ideales puesto que generan desperdicios dentro del cuerpo cuando se usa la articulación, lo que produce inflamación, dolor, y otros problemas.

Ahora, el Dr. Maoquan Xue, del Instituto de Luz y Tecnología Industrial Changzhou (China), ha investigado el efecto de añadir partículas y fibras de cerámica a dos materiales experimentales para cubrir articulaciones protésicas, UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra alto) y PEEK (poliéter éter cetona). Solo, ni UHMWPE ni PEEK son adecuados como prótesis de cartílago porque ambos se agrietan y se fracturan con el tipo de tensiones cotidianas que una articulación de cadera o rodilla ejercería sobre ella. El inconveniente es que las cadenas largas de polímero dentro del material pueden propagar fácilmente las fuerzas aplicadas causando fracturas minúsculas que crecen rápidamente y la falla del material.

El Dr. Xue ahora ha demostrado que adicionar partículas de cerámica a los polímeros y luego explotar el compuesto con una explosión corta de radiación gamma permite romper las principales cadenas de polímero sin alterar la estructura completa del cartílago artificial. Entonces no hay forma de que fracturas microscópicas sean propagadas a través del material debido a que no hay extensiones grandes de polímero para llevar a fuerza de un punto al siguiente. El material tratado resultante es por lo tanto mucho más difícil que el polímero solo y no se producirán desechos problemáticos dentro de una articulación, que por otra parte, podrían llevar a inflamación y dolor para el paciente.

El Dr. Xue añadió que los materiales compuestos tratados deben también ser más biocompatibles y por lo tanto, tienen menos probabilidad de ser rechazados por el sistema inmune del paciente al implantarlos. Sugiere que la estructura específica de los compuestos además sería receptiva para adicionar células generadoras de hueso, osteocitos o células madre, que pueden ayudar a que la articulación protésica sea integrada más naturalmente en el cuerpo.

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Changzhou Institute of Light Industry Technology