Aplicacion del prototipo rápido basado en plaqueado láser a la generación de implantes óseos funcionales

Resum

En la Tesis Doctoral se ha estudiado la aplicación del prototipo rápido basado en plaqueado láser al procesamiento de cerámicas de vidrio bioactivo y fosfatos cálcicos para la producción de recubrimientos y piezas tridimensionales. El método de procesamiento de dichas cerámicas ha sido investigado para su aplicación en implantes óseos de bajas solicitaciones mecánicas. Para el procesamiento mediante prototipado rápido basado en plaqueado láser se ha diseñado, construido y puesto a punto una estación de plaqueado láser con alimentación neumática de material precursor en polvo. Este sistema experimental incluye un cabezal para el procedimiento con radiación procedente de fuentes láser de Nd: YAG y CO2, así como un sistema de monitorización de adquisición de datos de temperatura e imágenes de alta velocidad. Se ha llevado a cabo el análisis térmico del comportamiento de diferentes composiciones de vidrio bioactivo, determinando parámetros relevantes tanto para la producción de recubrimientos de vidrio bioactivo sobre aleación de titanio, como pra la producción de piezas tridimensionales de vidrio. Los recubrimientos producidos de vidrio bioactivo S520 sobre aleación de titanio han sido caracterizados, analizando la microestructura obtenida y determinando la capacidad de formación de hidroxiapatita en fluido corporal simulado. De forma similar, se han producido piezas tridimensionales de vidrio bioactivo mediante prototipado rápido basado en plaqueado láser. Posteriormente, se ha determinado la influencia de los parámetros de procesamiento sobre la temperatura de la piscina de material fundido y sobre la morfología y el acabado superficial de las piezas obtenidas. El análisis de respuesta biológica in-vitro de citotoxicidad y cultivo celular demuestra que las piezas obtenidas son bioactivas. Análogamente, se han producido piezas de fosfato cálcico mediante la aplicación del prototipado rápido basado en plaqueado láser a material precursor compuesto por hidroxiapatita. La evolución térmica de la piscina de material fundido y las velocidades de enfriamiento han sido analizadas en conjunto con la consistencia de las piezas obtenidas. A continuación, se ha llevado a cabo la caracterización microestructural, con especial atención a la identificación y cuantificación de las fases de fosfato cálcico obtenidas, así como la degradación en medio tris-HCI. Finalmente, los ensayos in-vitro de citotoxicidad y cultivo celular de pre-osteoblastos demuestran la bioactividad de las piezas de fosfato cálcico. Con la perspectiva de la producción de implantes de bioactividad y degradación gradual, se ha llevado al procesamiento combinado de fosfatos cálcicos y vidrio bioactivo en la producción de una sola pieza de material biocerámico.