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Metales para hueso
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Evidencia I
Transformación de la materia
Profesor: Sergio Robles Prudhomme
Paola Denisse Rendón Gordillo/ 2845013
Dentro del avance de la medicina, una de las ramas más desarrolladas a lo largo de las últimas décadas es la de las prótesis para reconstruir partes dadas o perdidas tras algún accidente o enfermedad.
Se han probado muchos materiales para sustituir tejidos como los de vasos sanguíneos, válvulas del corazón, dientes o huesos; entre ellos hay cerámicas, plásticos y metales. Gracias a la continua investigación, estos materiales son cada vez más estables y duraderos, el cuerpo los acepta mejor y se adaptan bien a la forma y función que pretenden sustituir.
Para el reemplazo de huesos y dientes, o para los tornillos, clavos y diversas piezas con que se reparan, desde hace mucho se emplean metales. Desde luego, no todos los elementos metálicos sirven para estas prótesis, pues aunque todos tienen propiedades similares, solo algunos resultan de utilidad.
Metales para los huesos
3. De acuerdo a lo que has consultado y leído:
3
a) ¿Qué propiedades deben tener los materiales para que reemplacen a los huesos?
b) ¿Cuáles son los más adecuados?
c) ¿Qué ventajas y desventajas presenta cada uno?
A)
Ser un material biocompatible, puede ser sintetico o de origen organico.
Mayormente utilizado el titaneo.
A)
B)
Para áreas plásticas y neurologíca se recomienda el tantalio debido a sus pobres propiedades mecáicas y a su alta densidad.
Para conexiones de marcapasos el platino es el indicado, ya que son extremademente resistentes a la corrosión, pero poseen pobres propiedaes mecánicas.
B)
C)
Las aleaciones de titanio, no son materiales buenos para el soporte de carga. Tienden a una resistencia al desgaste baja y un coeficiente de fricción alto. Tiene un comportamiento de desgaste malo en comparación con otros materiales.
la facilidad que tiene el titanio para disolver por sustitución o inserción otros elementos que, dependiendo del número de electrones de enlace del elemento, tienden a estabilizar alguna de las dos fases alotrópicas.
4. Analiza lo que sabes sobre los huesos, sus funciones y las partes del cuerpo donde se encuentran.
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Los huesos nos dan forma y soporte a nuestro organismo, y protección, como por ejemplo: el cráneo protege al cerebro y da forma a la cara, la pelvis protege a la vejiga.
5. Describe las cualidades o propiedades que aparecen a continuación para que un material pueda servir como prótesis. Si no recuerdas el significado de algún término, investígalo.
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La solubilidad es capacidad que posee una sustancia para poder disolverse en otra.
Solubilidad
Se define como el couciente entre la masa de un cuerpo y el vloumen que ocupa.
Densidad
Es la energía total que absorbe un material hasta romperse, formando dislocaciones y por lo tanto la fractura.
Tenacidad
Posición que ofrecen los materiales a alteraciones físicas como la penetración, la abrasión y el rayado.
Dureza
Condición que tiene algo material o inmaterial de ser flexible, o sea lo contrario a lo rígido.
Flexibilidad
Capacidad para reaccionar en presencia de otras sustancias químicas o reactivos.
Reactividad
Es una medida usada para medir el grado tóxico o venenoso de algunos elementos.
Toxicidad
6. Busca información sobre cómo están conformados los huesos, y lee el siguiente fragmento.
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Mucha gente piensa que los huesos son piezas fij...
Mucha gente piensa que los huesos son piezas fijas parecidas a la cerámica. Sin embargo, en realidad son tejidos vivos en continuo recambio de sustancias, en cuya masa efectivamente hay en promedio 45% de sales minerales, 25% de agua y 30 % de materia orgánica; esta última incluye células vivas y varios compuestos de estructura compleja cuya función es similar a la del pegamento. Además, no son piezas totalmente sólidas, sino que su interior hay un tejido esponjoso, la médula ósea, en la que se encuentran las células que dan origen a los glóbulos rojos y blancos de la sangre.
Los huesos que más suelen sustituir son los del hombro, el fémur, la cadera y partes de la rodilla, como la rótula, debido sobre todo a la osteoartritis, la osteoporosis y algunos accidentes.
La superficie externa del hueso se denomina periostio. Es una membrana densa y fina que contiene nervios y sangre que nutren el hueso.
La siguiente capa está formada por hueso compacto. Esta parte es lisa y muy dura. Es la parte que ves al observar un esqueleto.
Dentro del hueso compacto hay muchas capas de hueso esponjoso, que, como indica su nombre, se parece bastante a una esponja. El hueso esponjoso no es tan duro como el compacto, pero sigue siendo muy fuerte.
En muchos huesos, la parte esponjosa protege la parte más interna del hueso, la médula ósea. La médula ósea es una especie de espesa gelatina y su función consiste en producir células sanguíneas.
La superficie externa del hueso se denomi...
7. - Analiza los siguientes casos y selecciona la respuesta que sea correcta. Explica tu selección y la eliminación de las demás.
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Caso 1: Respecto a la composición de los huesos
A) El material que forma los huesos es un compuesto cuyas propiedades permiten que estas estructuras sean adecuadas para funciones de soporte y protección que brinda el esqueleto.
B) El material que forma los huesos es una mezcla en el que cada componente aportas algunas propiedades que en conjunto permiten la formación de un tejido útil para dar soporte y protección a los órganos del cuerpo.
C) El material que forma los huesos está constituido de diversas sustancias que modifican sus propiedades cuando se juntan con las demás, para formar un material único de estructura adecuada para las funciones habituales del esqueleto.
B
Porque los huesos estan constituidos por el tejido óseo y la médula.
Caso 2: ¿Cuál de los siguientes procedimientos es el más adecuado para fabricar las aleaciones?
Caso 2: ¿Cuál de los siguientes procedimientos es el más adecua...
A) Moler cada componente, reunir los polvos formados y compactarlos.
B) Reunir todos los materiales y calentarlos a altas temperaturas hasta fundirlos, revolviéndolos y dejarlos enfriar.
C) Seleccionar un líquido capaz de disolver todos los materiales empleados, mezclarlos y dejar evaporar el disolvente.
A
De modo que las aleaciones se consideran mezclas.
A
Caso 2: ¿Cuál de los siguientes procedimientos es el más adecuado para fabricar las aleaciones?
a) Busca información sobre las propiedades y usos de los materiales antes mencionados (hierro, cobre, oro y plata).
b) ¿Podrían ser adecuados los materiales mencionados para fabricar una prótesis que sustituyera a un hueso? Explica las razones por las que podría o no emplearse.
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A
De modo que las aleaciones son consideradas mezclas.
A
9: Lee el siguiente fragmento:
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Los elementos metálicos pueden juntarse c...
Los elementos metálicos pueden juntarse con otros para generar materiales llamados aleaciones, que se clasifican como disoluciones sólidas. Muchas de ellas son de uso común, como el broce, formado principalmente por cobre y estaño; el latón por cobre y zinc; el acero, del cual existen muchas variedades, pero todas tienen como elemento principal el hierro con una porción variable de carbono y otros elementos.
Hay varias aleaciones metálicas para fabricar prótesis de huesos, cada una de las cuales presenta características que las hacen adecuadas y otras que son inconvenientes. Según el hueso que se repare o las características del paciente, se decide por alguna de ellas.
Los materiales más empleados como prótes...
Los materiales más empleados como prótesis son los siguientes:
-Titanio: se usa prácticamente puro, aunque puede ir en aleación con hierro y algunas impurezas, pero en cantidad menor al 0.3%.
-Aleación Ti-Al-V: contiene 6% de aluminio, 4% de vanadio, 0.25% de hierro y el resto es titanio. Otra muy similar emplea otro metal, el niobio en vez del vanadio.
- Aleación de Co-Cr-Mo: se forma con 30% de cromo, 6% de molibdeno, 5% de otros elementos (silicio, hierro, manganeso, níquel) y el resto cobalto.
- Acero inoxidable: 18% cromo, 14% níquel, 3% molibdeno, 2% de manganeso, 0.75% de silicio, 0.5 % de cobre, 0.03 % de carbono y el resto de hierro.
-Metal trabecular: formado sobre todo por tantalio con un aporte máximo de 1% de carbono.
10.-Para fabricar una prótesis de cadera de acero inoxidable se requieren 2 Kg de material: ¿Cuántos gramos de cada elemento se deben emplear para hacer la mezcla?
10
Tabla
1234.4
360
280
60
40
15
10
0.6
61.72%
18%
14%
3%
2%
0.75%
0.5%
0.03%
11.Lee el siguiente fragmento:
Las primeras prótesis óseas se fabrican con acero inoxidable, de elevada rigidez y resistencia adecuada, pero de muy alta densidad, además de que poco a poco se corroe y no siempre es biocompatible. Después se introdujeron las aleaciones de cobalto-cromo, un poco menos rígidas y también densas, pero más adecuadas en los demás aspectos.
La introducción del titanio fue un gran avance, pues aunque es menos rígido, presenta muy buena resistencia, su densidad es solo de 4.5 g/cm3, mucho más cercana a la del hueso, no se corroe y el cuerpo lo acepta muy bien en la mayoría de los casos. Sin embargo, el material más novedoso es el fabricado por un elemento metálico muy poco común, el tantalio, que es el que mejor acepta el cuerpo; aunque tiene una densidad de 16.7 g/cm3, se le somete a un proceso para que solidifique como un material esponjoso rígido, con una porosidad de 80 a 85%, con lo que su densidad disminuye y resulta adecuada; además, la forma en que se cristaliza se parece a la de los huesos, por lo que se integra muy bien, e incluso el tejido óseo se agrega de forma gradual a la prótesis. Se llama metal trabecular, igual que algunos huesos, pero su uso aún es muy limitado, pues las investigaciones son muy recientes y no se conoce la evolución del material en el largo plazo.
Las primeras prótesis óseas se fabrican con ace...
12. Define los siguientes términos: compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea y elemento
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COMPUESTO
sustancia que se puede separar en sustancias mas simples por medios químicos.
COMPUESTO
MEZCLA HOMOGÉNEA
Es un tipo de mezcla química conformada por dos o más componentes que no se pueden diferenciar al ser estudiados.
MEZCLA HETEROGÉNEA
Es aquella que posee una composición no uniforme en la cual sepueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o más sustancias,físicamente distintas.
MEZCLA HETEROGÉNEA
ELEMENTO
Tipo de sustancia pura que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos.
13. De acuerdo a las definiciones anteriores, contesta las siguientes preguntas, explicando tu respuesta.
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A)¿Cómo se clasifica a las aleaciones, como compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea o elemento? Explica tu respuesta.
B) El hule espuma, las esponjas, el metal trabecular y otros materiales porosos se consideran mezclas homogéneas o heterogéneas, ¿por qué?
A
La Mezcla heterogénea no es necesario, ya que se puede apreciar a simple vista.
El compuesto al fundirlos ya que de ese modo puedes separarlos por medios quimicos.
En la mezcla homogene no distingues sus componentes.
y en el elemnto si es posible separalos.
B
Mezclas homoéneas ya que a simple vista no se distingue.
B
CONCLUSIÓN
Se trabajo en la distinción de mezclas homogéneas, heterogéneas, compuesto y elemento.
Ademas de saber la definiciones de algunas palabras como solubilidad, densidad, toxicidad, entre otras.
Y pequeñas lecturas sobre las protesis y que materiales reccionen mejor con su funcionamiento o el cuerpo.