Desarrollo de un metal celular ordenado con recubrimiento continuo como alternativa aplicable a elementos de fijación ósea

El estudio de biomateriales metálicos aplicados a la ingeniería de tejidos, como las estructuras de sustento celular, ha tomado gran relevancia y se ha dirigido a mejorar el control de las propiedades físicas, mecánicas y biológicas del andamio, de acuerdo a los requerimientos puntuales de biofuncionalidad del tejido como resistencia, peso adecuado y adaptabilidad en el segmento de implantación. Esto con el fin de optimizar los procesos de osteosíntesis, disminuyendo las complicaciones asociadas principalmente con los tiempos de consolidación de la fractura y los procedimientos quirúrgicos secundarios. En esta tesis se desarrolló un metal celular ordenado con recubrimiento continuo, partiendo del modelaje tridimensional paramétrico de la estructura basada en celdas unitarias con poliedros ordenados por repetición múltiple y piel continua. Posteriormente, se aplicó un método experimental de fabricación efectiva para el andamio celular propuesto, tomando como material base la aleación de Mg AZ31B. La validación de las características dimensionales y superficiales de los andamios obtenidos, se realizó mediante tres técnicas de caracterización: microscopía óptica, microscopia electrónica de barrido y microtomografía computarizada. Con los resultados obtenidos se evaluó la relación diferencial entre las muestras metálicas y el diseño planteado; y se encontró que la morfología y distribución geométrica obtenidas, concuerdan con los requisitos para favorecer los procesos de infiltración, adhesión y proliferación celular. Finalmente, se realizó una caracterización mecánica por medio de ensayos de compresión, que mostraron una mejoría significativa en las propiedades mecánicas de las estructuras con piel, al presentar una respuesta mecánica cerca de Cinco (5) veces superior en la rigidez dependiente de la porosidad, comparadas con las estructuras sin piel. Además, se logró reconocer un patrón de comportamiento distintivo en la curva esfuerzo-deformación, que alude a un intercambio de mecanismos de deformación en la zona de fluencia, resaltando un incremento en la capacidad de absorción de energía para este tipo de estructuras. Los metales celulares obtenidos son considerados como un material con potencial para el desarrollo de elementos de fijación ósea, que pueden llegar a optimizar los procesos de osteosíntesis tras contar con una estructura ordenada y piel. Adicionalmente, la metodología aplicada amplía las posibilidades para el uso de tecnologías y procesos en la fabricación de estos andamios, que mejoren la respuesta a las necesidades particulares en el ámbito clínico y retroalimenten las experiencias conjuntas.

• Autores: Acevedo Rueda, Oscar David
• Fecha de publicación: 2019
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/77338
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/77338; http://bdigital.unal.edu.co/75011/
• Palabra clave: Metal celular; Ingeniería de tejidos; Fijación ósea; Biomaterial; Magnesio; Prototipado rápido; infiltración de preformas; Cellular Metal; Tissue engineering; Fixing bone; Biomaterial; Rapid prototyping; Preform infiltration
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional