Una visión general de aplicaciones biomédicas de los piezoeléctricos

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Palabras clave:

Piezoeléctrico, Biomédico, Salud, Rehabilitación, Polímeros

Resumen

Los dispositivos piezoeléctricos han surgido como herramientas versátiles en biomedicina, ofreciendo soluciones innovadoras para diversas aplicaciones clínicas y de investigación. Este artículo examina algunos de los avances más recientes en el uso de dispositivos piezoeléctricos en biomedicina, destacando sus aplicaciones en diagnóstico, terapia y monitorización biomédica. El análisis se centra en los avances más relevantes en la fabricación de dispositivos piezoeléctricos con propiedades mejoradas, incluyendo la miniaturización, la integración multifuncional y la optimización de la eficiencia energética. Se analizan las tecnologías emergentes, como los transductores piezoeléctricos implantables para la monitorización continua de parámetros fisiológicos, los dispositivos de ultrasonidos de alta resolución para el diagnóstico por imagen y las plataformas de terapia de ultrasonidos focalizados de alta intensidad para el tratamiento no invasivo de enfermedades. Además, se abordan los retos actuales y las futuras líneas de investigación en este campo, como la mejora de la biocompatibilidad de los materiales piezoeléctricos, la optimización de la resolución y la profundidad de penetración en la obtención de imágenes por ultrasonidos, y la exploración de nuevas aplicaciones en áreas como la ingeniería de tejidos y la estimulación en órganos periféricos. En conjunto, esta revisión ofrece una panorámica completa de los avances más recientes en dispositivos piezoeléctricos aplicados a la biomedicina. Destaca su potencial para transformar la práctica clínica y ofrecer nuevas oportunidades en la investigación biomédica.

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Alder, J. F., & McCallum, J. J. (1983). Piezoelectric crystals for mass and chemical measurements. A review. Analyst, 108(1291), 1169-1189.

Aria, M. & Cuccurullo, C. (2017) bibliometrix: An R-tool for comprehensive science mapping analysis, Journal of Informetrics, 11(4), pp 959-975, Elsevier.

Chen, X., Qian, X., Lam, K. H., Chiu, C. T., Chen, R., Chen, Z., Shung, K. K., Yu, P., & Zhou, Q. (2019). Helical‐like 3D ultrathin piezoelectric element for complicated ultrasonic field. Advanced Functional Materials, 29(32), 1902912.

Chen, X., Song, Y., Su, Z., Chen, H., Cheng, X., Zhang, J., Han, M., & Zhang, H. (2017). Flexible fiber-based hybrid nanogenerator for biomechanical energy harvesting and physiological monitoring. Nano Energy, 38, 43-50. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.05.047

Chen, Y., Bao, X., Wong, C.-M., Cheng, J., Wu, H., Song, H., Ji, X., & Wu, S. (2018). PZT ceramics fabricated based on stereolithography for an ultrasound transducer array application. Ceramics International, 44(18), 22725-22730.

Comyn, T. P., Cowin, P. I., & Stevenson, T. (2021, 31 Oct.-3 Nov. 2021). High strength piezoelectric materials for extreme environments. 2021 IEEE Sensors.

Dagdeviren, C., Su, Y., Joe, P., Yona, R., Liu, Y., Kim, Y.-S., Huang, Y., Damadoran, A. R., Xia, J., & Martin, L. W. (2014). Conformable amplified lead zirconate titanate sensors with enhanced piezoelectric response for cutaneous pressure monitoring. Nature Communications, 5(1), 4496.

Fu, Y. Q., Luo, J., Flewitt, A., & Milne, W. (2012). Smart microgrippers for bioMEMS applications. In Mems for biomedical applications (pp. 291-336). Elsevier.

Gao, T., Liao, Q., Si, W., Chu, Y., Dong, H., Li, Y., Liao, Y., & Qin, L. (2024). From fundamentals to future challenges for flexible piezoelectric actuators. Cell Reports Physical Science, 5(2). https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.101789

Ghosh, R. (2023). Recent progress in piezotronic sensors based on one-dimensional zinc oxide nanostructures and its regularly ordered arrays: From design to application. Nano Energy, 113, 108606. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108606

Hepher, M. J. (1992). Natural and synthetic piezoelectric materials for chemical sensors. 1992., Sixth International Conference on Dielectric Materials, Measurements and Applications, 290–293. https://ieeexplore.ieee.org/document/186939

Horsley, E., Foster, M., & Stone, D. (2007). State-of-the-art piezoelectric transformer technology. 2007 European Conference on Power Electronics and Applications.

Hwang, G.-T., Park, H., Lee, J.-H., Oh, S., Park, K.-I., Byun, M., Ahn, G., Jeong, C. K., No, K., & Kwon, H. (2014). Self-powered cardiac pacemaker enabled by flexible single crystalline PMN-PT piezoelectric energy harvester. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla.), 26(28), 4880-4887.

Jaffe, B. (1971). Piezoelectric Ceramics.

Jarkov, V., Allan, S. J., Bowen, C., & Khanbareh, H. (2022). Piezoelectric materials and systems for tissue engineering and implantable energy harvesting devices for biomedical applications. International Materials Reviews, 67(7), 683-733.

Kar, S., Samanth, K., & Raghunandana, K. (2021). Cost effectiveness of piezo electric energy harvesting. Materials Today: Proceedings, 43, 101-104. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.220

Kieffer, G., & López-Peña, Á. (2016). Renewable energy market analysis: Latin America. International Renewable Energy Agency.

Lara Hernández, G., & Flores Cuautle, J. d. J. A. (2023). Photothermal Techniques in Cancer Detection-Photoacoustic Imaging. In C. J. Trujillo Romero & D.-L. Flores (Eds.), Diagnosis and Treatment of Cancer using Thermal Therapies (pp. 184-199). CRC Press.

Li, F. (2024). Lead-Based Piezoelectric Materials. In Piezoelectric Materials, J. Wu (Ed.). https://doi.org/10.1002/9783527841233.ch3

Mishra, S., Unnikrishnan, L., Nayak, S. K., & Mohanty, S. (2019). Advances in piezoelectric polymer composites for energy harvesting applications: a systematic review. Macromolecular Materials and Engineering, 304(1), 1800463.

Mohammadpourfazeli, S., Arash, S., Ansari, A., Yang, S., Mallick, K., & Bagherzadeh, R. (2023). Future prospects and recent developments of polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric polymer; fabrication methods, structure, and electromechanical properties. RSC Advances, 13(1), 370-387.

Mokhtari, F., Azimi, B., Salehi, M., Hashemikia, S., & Danti, S. (2021). Recent advances of polymer-based piezoelectric composites for biomedical applications. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 122, 104669.

Morales-Almanza, K., Lara-Hernandez, G., Rodriguez-Jarquin, J. P., Xu, X., & Flores Cuautle, J. d. J. A. (2023). A brief introduction to low-power electrical energy harvesting mechanisms and configurations. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 21(11). https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/icbi/article/view/10701

Paganelli, R. P., Romani, A., Golfarelli, A., Magi, M., Sangiorgi, E., & Tartagni, M. (2010). Modeling and characterization of piezoelectric transducers by means of scattering parameters. Part I: Theory. Sensors and Actuators A: Physical, 160(1-2), 9-18.

Qiu, Z., Qiu, Y., Demore, C. E., & Cochran, S. (2016). Implementation of a PMN-PT piezocrystal-based focused array with geodesic faceted structure. Ultrasonics, 69, 137-143.

Rafael, V.-B. (2023). Advances in Piezoelectric Two-Dimensional Materials for Energy Harvesting. In V.-B. Rafael & G. Roberto Palma (Eds.), Novel Applications of Piezoelectric and Thermoelectric Materials (pp. Ch. 2). IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.113754

Rakici, S., & Kim, J. (2024). A stabilized non-ordinary peridynamic model for linear piezoelectricity. Applied Mathematical Modelling, 125, 514-538. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apm.2023.10.010

Smith M, Kar-Narayan S. Piezoelectric polymers: theory, challenges and opportunities. International Materials Reviews. 2022;67(1):65-88. doi:10.1080/09506608.2021.1915935

Shrout, T. R., Safari, A., & Schulze, W. A. (1982). Low field poling of soft PZTs [doi: 10.1080/00150198308260668]. Ferroelectrics, 44(1), 227-233. https://doi.org/10.1080/00150198308260668

Spanner, K., & Koc, B. (2016). Piezoelectric motors, an overview. Actuators.

Tang, Y., Wu, C., Wu, Z., Hu, L., Zhang, W., & Zhao, K. (2017). Fabrication and in vitro biological properties of piezoelectric bioceramics for bone regeneration. Scientific Reports, 7(1), 43360.

Waqar, M., Wu, H., Chen, J., Yao, K., & Wang, J. (2022). Evolution from lead‐based to lead‐free piezoelectrics: engineering of lattices, domains, boundaries, and defects leading to giant response. Advanced Materials, 34(25), 2106845.

Wang, S., Rong, W., Wang, L., Xie, H., Sun, L., & Mills, J. K. (2019). A survey of piezoelectric actuators with long working stroke in recent years: Classifications, principles, connections and distinctions. Mechanical Systems and Signal Processing, 123, 591-605.

Yue, R., Ramaraj, S. G., Liu, H., Elamaran, D., Elamaran, V., Gupta, V., ... & Liu, X. (2022). A review of flexible lead-free piezoelectric energy harvester. Journal of Alloys and Compounds, 918, 165653.

Zhang, J., Shi, Q., Zhang, W., Wu, Y., Liu, R., & Jin, Y. (2024). A new theory, Nanoscale Confinement Polarization Pinning effect for enhancing piezoelectricity of PVDF-HFP, to fabricate piezoelectric sensor for exercise assistance. Chemical Engineering Journal, 500, 157399. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157399

Zhang, Z., An, Q., Li, J., & Zhang, W. (2012). Piezoelectric friction–inertia actuator—A critical review and future perspective. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 62, 669-685.

Zhou, H., Zhang, Y., Qiu, Y., Wu, H., Qin, W., Liao, Y., Yu, Q., & Cheng, H. (2020). Stretchable piezoelectric energy harvesters and self-powered sensors for wearable and implantable devices. Biosensors and Bioelectronics, 168, 112569. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112569

Zhou, X., Wu, S., Wang, X., Wang, Z., Zhu, Q., Sun, J., Huang, P., Wang, X., Huang, W., & Lu, Q. (2024). Review on piezoelectric actuators: materials, classifications, applications, and recent trends. Frontiers of Mechanical Engineering, 19(1), 6.

Zhu, P., Peng, H., Mao, L., & Tian, J. (2020). Piezoelectric single crystal ultrasonic transducer for endoscopic drug release in gastric mucosa. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 68(4), 952-960.

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Publicado

2026-01-28

Cómo citar

Morales Almanza, K., Rodriguez Jarquin, J. P., & Flores-Cuautle, J. de J. A. (2026). Una visión general de aplicaciones biomédicas de los piezoeléctricos. Pädi Boletín Científico De Ciencias Básicas E Ingenierías Del ICBI, 14(27). Recuperado a partir de https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/icbi/article/view/14478

Número

Sección

Artículos de revisión