Desarrollo de implantes biomédicos base titanio asisitidos con impresión 3D

Abstract

Los problemas degenerativos, discontinuidades e inflamaciones articulares del hueso, afectan a millones de personas en el mundo. Los implantes son elementos necesarios para reparar o alterar los tejidos corporales naturales. Para ello, se deben desarrollar de tal manera que sean “amigables” con el cuerpo humano y que cumplan con ciertos requisitos, como ser biocompatible y poseer propiedades químicas y mecánicas similares a la del hueso. El titanio presenta propiedades mecánicas adecuadas, es cuasi-bioinerte, se osteointegra y posee una excelente resistencia a la corrosión en relación a los demás metales y aleaciones. Por el contrario, los metales poseen una excesiva rigidez frente al hueso, pudiendo generar el fenómeno conocido como apantallamiento de tensiones. La hidroxiapatita (HAP) es un material biocerámico con propiedades mecánicas deficientes, pero que posee una composición química similar a los huesos y puede promover el crecimiento de tejidos naturales. La combinación de HAP con un material biocompatible de buenas cualidades mecánicas, tal como una aleación de titanio (Ti), despierta un gran interés para la formación de un material compuesto, el cual pudiera englobar dichas propiedades. Si a ello le adicionamos la porosidad, se disminuiría el modulo elástico acercándose a la del hueso, favoreciendo además la osteointegración y evitando el apantallamiento de tensiones. Este trabajo investiga un proceso pulvimetalúrgico para la obtención de materiales compuestos porosos de titanio, mediante la obtención de muestras en “verde” con la técnica de “Gel-Casting” y posterior sinterización. Además, se estudiará la posibilidad de obtener materiales porosos compuestos de titanio (Ti) e hidroxiapatita (HAP), así como la implementación de la tecnología de impresión 3D en polímeros para asistir en la fabricación de moldes con las geometrías adecuadas tanto para la obtención de muestras estándares, así como prototipos de implantes a escala. Durante el desarrollo de la investigación se estudian parámetros de sinterización (tiempo, temperatura y atmósfera protectora). Se evaluarán diferentes proporciones de Ti-HAP-Poros. Se implementará el uso de la tecnología de impresión 3D en polímeros para diseñar y desarrollar moldes, modelos y prototipados de implantes biomédicos. Por último, se llevará a cabo la evaluación de las características microestructurales de los materiales obtenidos, empleando técnicas de microscopía óptica (OM), Microscopía Electrónica de Barrido con Espectroscopia de Dispersión de Energía de Rayos X (SEM-EDS), análisis mediante software, y análisis mecánicos de dureza y compresión.