Una invitación al crecimiento óseo - La pulverización de plasma en el vacío genera estabilidad porosa

Una invitación al crecimiento óseo - La pulverización de plasma en el vacío genera estabilidad porosa

Muchas articulaciones artificiales se incrustan directamente en los huesos sin ningún tipo de ayuda. Las estructuras porosas de sus superficies permiten un crecimiento óseo seguro. La pulverización de plasma en el vacío les da la forma y la estabilidad requeridas.
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Los huesos humanos están en un proceso constante de remodelación. Los fagocitos roen el hueso constantemente. Al mismo tiempo, el cuerpo produce células a partir de los osteoblastos y estas células se utilizan para producir hueso nuevo. Por este motivo, un hueso roto volverá a unirse con relativa rapidez. Este mismo mecanismo permite que las articulaciones artificiales se incrusten directamente en los huesos sin necesidad de cemento óseo.

Una unión sólida

Cuando se está curando una fractura, los huesos se unen. Sin embargo, cuando se trata de un implante, el hueso choca con un objeto extraño metálico. Para que pueda crecer, tiene que ofrecer a las trabéculas una buena superficie a la que adherirse. Las trabéculas son pequeñas varillas que forman una estructura de rejilla tridimensional dentro del hueso. Lo ideal es que choquen con los poros que correspondan a su fuerza. Al mismo tiempo, estas cavidades tienen que ser lo suficientemente profundas para que las trabéculas queden sujetas con suficiente fuerza.

En términos de ingeniería de materiales, esto supone un enorme reto: el implante tiene que proporcionar una superficie porosa y, al mismo tiempo, ser capaz de soportar enormes cargas durante varios años. Por lo tanto, los componentes de los implantes están fabricados con aleaciones de titanio de alta estabilidad. Para crear la superficie lisa, requieren un recubrimiento que pueda formar una unión —literalmente— irrompible con el sustrato. La pulverización de plasma en el vacío (VPS o Vacuum Plasma Spraying) ofrece la solución a este problema.

Atmósfera de gas ultrapuro

Durante este proceso, el implante desnudo se coloca en una cámara de vacío. En un vacío de aproximadamente 0,08 milibares, todo el oxígeno atmosférico y cualquier vapor de agua adherido a él se aspira fuera de la cámara, lo que crea las condiciones necesarias para una atmósfera de gas ultrapuro. A continuación, la cámara se enjuaga con argón y se vuelve a evacuar. Después, el gas de proceso se introduce en la cámara. El proceso de recubrimiento real comienza cuando se enciende el quemador de plasma.

Se aplica una corriente fuerte para crear un arco y el gas de proceso se convierte en plasma. El polvo de pulverización, normalmente también de titanio, se mezcla en el chorro de gas. A temperaturas de más de 20 000 grados Celsius, se forman gotas de líquido que se aceleran, comprimen y rocían sobre la superficie de la pieza de trabajo. La alta densidad de energía en el proceso asegura que la unión sea extremadamente estable. Una gestión precisa del proceso permite influir en la forma de las estructuras resultantes y conseguir la forma de poro deseada. Una combinación de bombas de vacío de tornillo COBRA con variador de frecuencia como bombas primarias y boosters de vacío Puma ha demostrado ser un éxito en grandes sistemas de VPS.

La respuesta corta es no. Una gran parte de los componentes de las prótesis artificiales (endoprótesis) se fabrica con aleaciones de cobalto-cromo (CoCr). Gracias a su estabilidad bajo niveles de carga en continuo cambio, han demostrado ser una opción excepcional en el cuerpo humano. No obstante, las células óseas no pueden unirse directamente con las superficies hechas de estas aleaciones. Por eso, los implantes de CoCr se fijan al hueso utilizando algo conocido como cemento óseo, una resina sintética.

El titanio ofrece un nivel de estabilidad similar al CoCr, pero reacciona bien con los huesos. Las células óseas pueden unirse directamente con este metal. Tienen una respuesta similar con el tántalo, aunque este material es mucho más raro y significativamente más caro, por lo que casi nunca se utiliza para los implantes. Una serie de factores determinan si son mejores los implantes cementados o los incrustados directamente. Por ejemplo, las caderas artificiales suelen implantarse sin cemento, a diferencia de las rodillas.


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