Técnicas de caracterización superficial. Situación y necesidades de la industria de dispositivos médicos en Costa Rica.

Surface characterization techniques. Situation and needs of the
medical industry in Costa Rica.

María Fernanda Luna Muñoz Correo
Investigadora
Universidad de Costa Rica
MARIA.LUNAMUNOZ@ucr.ac.cr


Lautaro Ramírez Varas Correo
Docente e investigador
Universidad de Costa Rica
lautaro.ramirezvaras@ucr.ac.cr

Recibido: 13 de setiembre 2017 Aceptado: 17 de noviembre 2017

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Resumen

El presente documento tiene como objetivo identificar los procesos de caracterización química superficial de materiales, que necesita el mercado de la industria de dispositivos médicos, para evaluar el potencial mercado que podría tener éste en dicha industria.

Se realizaron entrevistas y visitas informativas a las empresas, para determinar sus necesidades en caracterizaciones químicas de la superficie. Esto será un primer abordaje para promover el encadenamiento productivo y la diversificación de los servicios que puede brindar el país.

Como resultado se obtiene que hay un gran desconocimiento técnico en el país relacionado al alcance de estas técnicas de caracterización superficial algunos de los problemas rutinarios, que las empresas expresaron tener, así como la innovación tecnológica podrían ser abordados si existiese el servicio en el país con las debidas acreditaciones para estos ensayos.

Palabras clave:

Caracterización superficial, dispositivos médicos, Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X (XPS), encadenamientos productivos.

Abstract

The aim of this document is to identify process where chemical characterization of materials is needed in the medical device industry. Inquest and informative visits were applied to determine the industry needs on chemical surface characterization.

This work is a first approach to promote the production linkages and the diversification of the laboratory services offered in Costa Rica.

The main result is that there is a lack of technical information related to the scope of these superficial characterization techniques. Some of the usual production problems expressed by the companies, as well as technological innovation could be addressed if the laboratory service in the country existed with the proper accreditations.

Keywords:

Surface characterization, medical devices, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), production linkages in Costa Rica.

1. IntroducCIÓN

Durante la última década, Costa Rica ha sido partícipe de un constante crecimiento de la inversión extranjera directa (IED). Este se ha convertido en parte del modelo de desarrollo del sector de manufactura., permitiendo generar oportunidades de empleo, especialmente por el conglomerado de empresas de manufactura de dispositivos médicos. El conglomerado se ha instalado en el país bajo el régimen de zonas francas producen desde Costa Rica (entiéndase manufactura, suplidores e industria de dispositivos de capital nacional e internacional) dispositivos que son utilizados alrededor del mundo. El sector de ciencias de la vida es hoy uno de los más dinámicos en el país en términos de exportaciones y empleo. La llegada de empresas en este sector ha crecido nueve veces desde el año 2000 al 2015, pasando en el 2000 de 8 empresas del sector a 68 que se contabilizaron en el 2015. (CINDE, 2017) Además 6 de las 10 empresas de dispositivos cardiovasculares más grandes del mundo cuentan con plantas de operaciones en Costa Rica, (CINDE, 2016) siendo el segundo país exportador de dispositivos médicos en América Latina.(PROCOMER, Cinde, & CR biomed, 2014)

Según cifras de PROCOMER 2016 (Promotora de Comercio Exterior de Costa Rica), el país exportó $ 2500 millones en dispositivos médicos, representando el 26 % del total de las exportaciones de Costa Rica en este mismo año, casi igualando al sector agrícola. (Alpízar, 2017) Igualmente en términos de generación de empleo el sector ha crecido 13 veces su tamaño entre el año 2000 y el 2015, alcanzando más de 19 000 puestos de trabajo, según La Coalición Costarricense de Iniciativas de Desarrollo (CINDE. Se espera que las empresas de dispositivos médicos instaladas en Costa Rica sigan creciendo y evolucionen hacia productos más complejos, pasando de producir dispositivos Clase I a Clase II y Clase III (CINDE, 2017).

Aunque el país posee ventajas competitivas que permite la llegada de más empresas de este tipo, hay retos que pueden frenar el avance, ya que pese a los esfuerzos realizados para la consolidación de este capital extranjero, no se ha logrado tener un gran impacto en la transferencia tecnológica, la integración de los productores nacionales y los encadenamientos productivos han sido muy limitados. En un diagnóstico sobre el impacto que ha tenido la inversión extranjera directa en el país, Cordero y Paus señalan como la inversión extranjera directa (IED) no ha contribuido de manera significativa al avance de los activos de conocimiento del país. Esto porque el aporte se ha reducido principalmente al entrenamiento de trabajadores y a mejoras en los planes de estudio de las principales universidades.(Cordero & Paus, 2008)

Dentro de los obstáculos que se presentan para fomentar los encadenamientos productivos y el desarrollo de una red de suministro local más extensa y de mayor profundidad que logre la inserción en las cadenas globales de valor están: la falta de capacitación de empresas locales, apoyo técnico y de financiamiento para los procesos de certificación y adquisición de equipo. (Govaere, 2014)

En el estudio internacional: “Cadenas Globales de Valor y diversificación de exportaciones: el caso de Costa Rica”, enumera desafíos para reforzar la competitividad interna: como promover encadenamientos entre empresas multinacionales y pequeñas y medianas empresas; aumentar recursos para invertir en innovación e investigación y desarrollo; adaptar oferta educativa a demandas del sector productivo; superar atrasos en infraestructura, logística y sector energético; ampliar la institucionalidad para la política de competitividad y lograr un mayor apoyo a la estrategia de inserción internacional. (Ramírez, 2014)

En el 2014, CINDE realizó un mapeo de las necesidades de laboratorio en las empresas de IED de manufactura avanzada y ciencias de la vida donde resaltan servicios de laboratorio que se requieren actualmente como lo son: laboratorios de calibración de patrones y equipos, laboratorios de análisis de materiales, composiciones químicas y características mecánicas, laboratorio de análisis químicos, laboratorios de mediciones ambientales y análisis de agua y laboratorios microbiológicos. Todos estos requieren acreditaciones (ISO 17025) del Ente Costarricense de Acreditación (ECA) trazables a patrones del National Institute of Standards and Technology NIST. («Mapeo necesidades de laboratorio», s. f.)

Es en este contexto que el trabajo desea mostrar un instrumento necesario para la innovación y la mejora de las capacidades de investigación. Lo anterior, a través del establecimiento de un laboratorio de análisis en química superficial que promueva un entorno más dinámico para el desarrollo científico y tecnológico del país. Este estudio pretende exponer un caso específico para colaborar con los esfuerzos realizados en el mapeo de las necesidades de CINDE. («Mapeo necesidades de laboratorio», s. f.)

Algunos ejemplos de aplicación de análisis superficial en la industria de dispositivos médicos se mencionan a continuación:

4. Metodología para determinar necesidades de la industria médica en Costa Rica

Para la obtención de resultados preliminares, se tuvo un primer acercamiento con la agencia Promotora de Comercio Exterior de Costa Rica (PROCOMER), la cual colaboró con la realización de un primer cuestionario con el cuál se obtuvo respuesta de 8 empresas del sector ciencias de la vida. Después se inscribió el proyecto de investigación en Auge (Agencia Universitaria para la gestión del Emprendimiento de la Universidad de Costa Rica), para obtener retroalimentación de cómo abordar la realización de entrevistas a otras empresas de dispositivos médicos, con un enfoque técnico.

Posteriormente se eligieron cuáles empresas de dispositivos médicos eran aptas para la investigación, con lo que se escogieron empresas que producen dispositivos médicos Clase II (dispositivos médicos de riesgo moderado y alto, sujetos a controles especiales en la fase de fabricación para demostrar su seguridad y efectividad) y Clase III (dispositivos médicos de muy alto riesgo sujetos a controles especiales, destinados a proteger o mantener la vida o para un uso de importancia sustancial en la prevención del deterioro de la salud humana, o si su uso presenta un riesgo potencial de enfermedad o lesión) (INVIMA, 2013). Se eligió una muestra de 10 empresas de dispositivos médicos, dentro de las cuáles se encuentran algunas de las más grandes y posicionadas dentro del clúster, así como las que fabrican dispositivos de alta complejidad.

También se consideró relevante entrevistar a tres investigadores uno del LANOTEC, uno del CICIMA, y otro del LAMI, involucrados en caracterización de materiales de las universidades estatales, adicionalmente a modo exploratorio se entrevistó a una empresa del sector aeroespacial y otra del sector de semiconductores.

Se enviaron cuestionarios vía correos electrónicos y se visitó empresas con charlas informativas. Estas charlas tenían un enfoque en espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, para determinar la situación y necesidades de cada empresa en específico en cuánto a técnicas de caracterización superficial con lo que se obtuvo resultados tanto cuantitativos como cualitativos.

Debido al desconocimiento que se identificó en las encuestas de la etapa preliminar acerca de las técnicas de caracterización superficial, se procedió en las siguientes encuestas y entrevistas a dar ejemplos de problemas comunes que solo pueden ser resueltos con el uso de la técnica de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (explicados en la introducción), para identificar el posible uso potencial de la técnica como variable de estudio. Posteriormente se preguntó cómo solventaban éstos problemas.

Para la codificación de las encuestas y entrevistas, se buscó hilos conectivos y patrones entre las distintas categorías que pudieran llamarse temas, ya que la mayoría de las respuestas son cualitativas. (Martin, 2013)

5. Resultados

A las empresas, se les preguntó en inicialmente si realizan en Costa Rica o en el extranjero pruebas de caracterización de materiales (superficial) y cuál es la frecuencia de uso. Como se puede observar en la Figura 1, 50 % dijo que sí y el otro 50 % dijo que no. Respecto a la frecuencia de uso, respondieron que depende del día a día, ya que pueden ser desde mensuales hasta anuales. Igualmente al indicar cuál son las pruebas más comunes que realizan destacaron pruebas no superficiales: Espectroscopía de energía dispersada (EDX), Microscopía electrónica de barrido (SEM), Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetría (TGA), Ángulo de contacto y Microscopía electrónica de transmisión (TEM). A lo que podemos observar que ninguna de las empresas nombró la Espectroscopía Fotoelectrónica de rayos X (XPS). Denotando la carencia de la técnica en el total de la población de estudio y el desconocimiento, de la gran mayoría sobre el significado de las técnicas de caracterización superficial.

Adicionalmente, se menciona que en reiteradas ocasiones para resolver problemas de caracterización de materiales deben incurrir en el gasto para enviar muestras a laboratorios en el extranjero o a sus respectivas casas matrices. Esto porque en Costa Rica no es posible suplir esa necesidad; sea por problemas de disponibilidad, logística o certificaciones.

Caso centro de investigación

En el caso de los investigadores de las universidades, éstos indican que debido a los recursos limitados en estos centros, deben limitar las investigaciones a los equipos con que se cuenta a nivel local.

Figura 1. Porcentaje de uso de técnicas de caracterización superficial de materiales en la industria de dispositivos médicos.

En la Figura 2, se puede observar como en las empresas de dispositivos médicos y en la aeroespacial entrevistadas, existe un gran desconocimiento de la funcionalidad de la técnica de caracterización superficial XPS, ya que solo un 36 % de las empresas entrevistadas habían escuchado hablar de la técnica, y aun así este pequeño porcentaje no conoce a profundidad las ventajas y los alcances de la técnica.

Situación actual de la demanda en caracterización superficial.

Posterior a la etapa preliminar, las empresas identificaron la aplicabilidad de utilizar XPS en sus procesos y una alternativa complementaria de cómo resolver problemas que, muchas veces no saben cómo erradicarlos adecuadamente. Como consecuencia generaron una lista de problemas a los que se enfrentan con frecuencia:

• Determinar si corrosiones son por subproductos o procesamiento del material.