Caracterización de redes geométricas 3D destinadas a apoyar el diseño de soportes porosos para regeneración de tejidos óseos
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2013
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Junto con la medicina, el área de la regeneración ósea avanza a pasos agigantados. La idea de un implante bio-compatible, reabsorbible y osteo-conductor ha ido creciendo desde la aparición de los cementos de fosfatos cálcicos hace más de dos décadas. Por otra parte, la fabricación por métodos de libre geometría (SFF) se han destacado por sobre otros gracias al gran control de la geometría y variedad de materiales disponibles. Así, los soportes 3D para injerto deben poseer tanto una micro-porosidad adecuada para la reproducción celular, como una macro-porosidad que permita que el material sea colonizado en su totalidad y reabsorbido por el medio biológico. Para la fabricación y calibración del soporte es importante controlar las características geométricas y mecánicas del implante, para lo cual la ingeniería cuenta con las mejores herramientas de diseño. Este trabajo propone indicadores para describir las características de estas redes porosas y las valida aplicándolas a un conjunto de cinco diseños diferentes, con la ayuda de herramientas de dibujo y de análisis por elementos finitos.
El trabajo logró correlacionar más del 98% del comportamiento mecánico de las redes tridimensionales, expresadas como el módulo de elasticidad, con la porosidad de éstas, lo que permite predecir con un alto grado de certeza la rigidez de un soporte en una etapa inicial del desarrollo, definiendo solo el material y la porosidad deseada. De este resultado podemos concluir que la mejora de los materiales es más relevante que la geometría si se desea mejorar las propiedades mecánicas de los implantes. El indicador que representa el área disponible para colonización e interacción entre el soporte y los factores biológicos mostró una correlación de menos de un 75% con la porosidad, lo que da espacio para idear configuraciones más novedosas que mejoren y flexibilicen el diseño de futuros implantes.
El trabajo logró correlacionar más del 98% del comportamiento mecánico de las redes tridimensionales, expresadas como el módulo de elasticidad, con la porosidad de éstas, lo que permite predecir con un alto grado de certeza la rigidez de un soporte en una etapa inicial del desarrollo, definiendo solo el material y la porosidad deseada. De este resultado podemos concluir que la mejora de los materiales es más relevante que la geometría si se desea mejorar las propiedades mecánicas de los implantes. El indicador que representa el área disponible para colonización e interacción entre el soporte y los factores biológicos mostró una correlación de menos de un 75% con la porosidad, lo que da espacio para idear configuraciones más novedosas que mejoren y flexibilicen el diseño de futuros implantes.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013