El estudio demostró un procedimiento que permite obtener un refuerzo capaz de reducir la degradación de las cerámicas médicas de última generación. El avance se basa en la incorporación de nanoláminas de nitruro de boro bidimensional, conocido como "grafeno blanco" en la matriz de circona (óxido metálico que se obtiene del circonio) con que se fabrican estas cerámicas. Cuando se procesa el circona para uso industrial y médico, se convierte en una cerámica técnica de altas prestaciones, explicaron los autores del estudio.

Las circonas son "materiales biocompatibles y de gran dureza" utilizados de forma habitual en implantes dentales, coronas y componentes de prótesis ortopédicas, añadieron. No obstante, están expuestas al llamado envejecimiento hidrotérmico, provocado por la combinación de humedad y temperatura corporal, que favorece la aparición de microgrietas y limita su vida útil.

Las nanoláminas empleadas en el refuerzo son "láminas microscópicas extremadamente finas", con un grosor de apenas unos pocos átomos. En este caso se trata de pequeñas “escamas” de grafeno blanco que se incorporan dentro de la cerámica y se distribuyen entre sus partículas. Al actuar como una barrera física frente a la humedad y dificultar la propagación de microgrietas, refuerzan el material y ayudan a que las prótesis duren más tiempo sin deteriorarse, explica el informe.

ELECTRODOMÉSTICO CASERO

El procedimiento para obtener las nanoláminas constituyó uno de los aspectos más singulares del trabajo, según el equipo, que utilizó un método de exfoliación por cizalla que consiste en aplicar fuerzas mecánicas para separar las capas microscópicas del polvo de nitruro de boro hasta convertirlas en láminas de apenas unos átomos de grosor. Este proceso "se realizó con una batidora doméstica, lo que permitió dispersar el material de forma homogénea sin recurrir a procesos químicos complejos, reduciendo costes y facilitando una posible producción a mayor escala", detallaron los investigadores. "Las nanoláminas de nitruro de boro, con diámetros predominantemente planos en el rango de 100 a 400 nanómetros, fueron exfoliadas con éxito mediante un procedimiento sencillo y respetuoso con el medio ambiente utilizando una batidora doméstica de bajo coste", reza este 'paper' en sus conclusiones principales.

Para simular el desgaste equivalente a décadas en el interior del cuerpo humano, los investigadores sometieron las muestras a ensayos de envejecimiento acelerado en autoclave, con vapor de agua saturado a alta presión y 134 °C. Tras cinco horas (un periodo comparable a casi 20 años en la boca) el nuevo material presentó "una degradación inferior al 10 %, por debajo de los límites establecidos por la norma oficial que regula los implantes quirúrgicos de circona".

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, con la colaboración del Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Lyon (Universidad Claude Bernard Lyon), fue publicado en la revista 'Open Ceramics'. Concluye que este refuerzo aumentó un 18 % la resistencia del material frente a la propagación de grietas en ambientes húmedos. Además actuó como barrera que bloquea la penetración de agua y oxígeno hacia el interior de la cerámica.

La investigadora del CSIC en el ICMS y autora del estudio, Rosalía Poyato, explicó que “en los últimos años se está investigando en composites y mezclas que mejoren el desempeño de estas cerámicas frente a la humedad. Nuestro trabajo, aunque aún sin aplicación comercial directa, es un paso más en esta dirección”. Los ensayos comparativos realizados por los colaboradores franceses confirmaron también que la adición del grafeno blanco mejora de forma significativa la resistencia de la cerámica. La investigación contó con financiación del IV Plan Propio de la Universidad de Sevilla, la Sociedad Europea de Cerámica, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Feder), el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Investigación.