Un equipo científico ha logrado mejorar las propiedades de las cerámicas médicas avanzadas utilizadas en prótesis ortopédicas e implantes dentales, aumentando su resistencia y reduciendo su deterioro en ambientes húmedos como el interior del cuerpo humano.
El estudio, liderado por el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla, en colaboración con el Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Lyon (Universidad Claude Bernard Lyon), ha desarrollado un nuevo tipo de cerámica de circona reforzada con nitruro de boro bidimensional, conocido como “grafeno blanco”.
Los resultados, publicados en la revista Open Ceramics, demuestran que la incorporación de nanoláminas de este material incrementa en un 18 % la resistencia frente a microgrietas y reduce la degradación por envejecimiento hidrotérmico a menos del 10 % en medios acuosos.
Más durabilidad en prótesis e implantes
Las cerámicas avanzadas de circona son ampliamente utilizadas en implantes dentales, coronas y prótesis de cadera y rodilla debido a su biocompatibilidad y dureza. Sin embargo, su principal limitación es el envejecimiento hidrotérmico, provocado por la combinación de humedad y temperatura corporal, que favorece la aparición de rugosidades y microgrietas, reduciendo su vida útil.
El nuevo material incorpora nanoláminas de nitruro de boro bidimensional, que actúan como barrera impermeabilizante. Estas láminas se distribuyen homogéneamente entre los granos de la cerámica, bloqueando la penetración de agua y oxígeno y retrasando el proceso de degradación.
Según explicó Rosalía Poyato, investigadora del CSIC en el ICMS y autora del estudio, aunque la tecnología aún no tiene aplicación comercial directa, representa un avance significativo en la mejora del rendimiento de estas cerámicas frente a la humedad.
Simulación de décadas en el cuerpo humano
Para evaluar su resistencia, las muestras fueron sometidas a ensayos de envejecimiento acelerado en autoclave, a 134 °C y alta presión de vapor de agua. Cinco horas en estas condiciones equivalen aproximadamente a 20 años en el interior de la boca.
Tras la prueba, la degradación del material reforzado fue inferior al 10 %, muy por debajo de lo exigido por la norma ISO13356, que regula los implantes quirúrgicos de circona.
Además, el equipo comprobó que la adición de grafeno blanco mejora en un 18 % la resistencia a la propagación de grietas en ambientes húmedos, comparando muestras expuestas al aire con otras en entornos completamente secos.
Innovación accesible y sostenible
Para obtener las nanoláminas, los investigadores emplearon un método de exfoliación por cizalla, aplicando fuerzas mecánicas para separar las capas del nitruro de boro hasta obtener láminas nanométricas de apenas unos átomos de grosor. De forma innovadora, este proceso se realizó utilizando una batidora doméstica, lo que reduce el uso de químicos y facilita una producción más sostenible y de bajo coste.
El estudio refuerza la línea de investigación del equipo en el desarrollo de cerámicas avanzadas con materiales bidimensionales y abre nuevas posibilidades para fabricar implantes dentales y prótesis ortopédicas más duraderas, contribuyendo así a la innovación biomédica.
Ver estudio completo aquí.
