Desarrollo de piezas porosas por solidificación dinámica para aplicaciones médicas

Abstract

El objetivo de este trabajo es la fabricación de piezas de Titanio poroso mediante el método de solidificación direccional. El fin último de estas piezas es emplearlas en implantes e incluir en la porosidad generada hidrogeles que liberen determinados fármacos. Dicho método estará constituido por las siguientes fases: • Mezclado: se emplea Titanio en polvo en un 15% de volumen, canfeno como agente generador de porosidad y poliestireno para controlar la viscosidad y por tanto el empuje en suspensión de las partículas. • Solidificación direccional: se lleva a cabo en una incubadora con ayuda de un molde en continua rotación. • Sublimación: efectuada con el propósito de eliminar el canfeno de la muestra y crear así la estructura porosa. • Sinterización: se aplica un ciclo térmico adecuado para conferir resistencia y rigidez a la muestra. En una segunda parte del trabajo, se caracterizan las piezas fabricadas y se estudia la estructura porosa de las mismas a través de ensayos de Arquímedes y observación al microscopio. Se determina la proporción de porosidad interconectada presente en las muestras, tanto del 10% como del 20% en PS y se mide el diámetro de poro aproximado. Asimismo, se entregarán varias piezas al CITIUS para realizar una tomografía, cuyos resultados corresponderán al objeto de estudio de trabajos futuros. Finalmente, se presentarán las conclusiones derivadas de los resultados alcanzados durante el procedimiento experimental en el laboratorio.

The aim of this work is the fabrication of porous titanium parts using the directional solidification technique. The ultimate purpose of these parts is their use in implants and the inclusion of hydrogels that release certain drugs in the porosity generated. This method consists of the following steps: • Mixing: titanium powder is used at 15 % of the total volume, as well as camphene as a pore-regulating agent and polystyrene to control the viscosity and thus the propulsion of the particles in suspension. • Directional solidification (DS) techniques: carried out in an incubator with the help of a continuously rotating mould. • Sublimation: performed with the aim of removing the camphene from the sample and thus creating the pore structure. • Sintering: a suitable thermal cycle is applied to provide strength and stiffness to the sample. In the second part of the work, the characterization of the manufactured parts is carried out and their pore structure is studied by Archimedes tests and microscopic observation. Then, the proportion of interconnected porosity present in the samples, both 10 % and 20 % in polystyrene (PS), is determined and the approximate diameter of the pores is measured. In addition, several pieces are delivered to the Centre for Research, Technology and Innovation of the University of Seville (commonly known by its acronym CITIUS) for tomography, the results of which will correspond to the object of study of future works. Finally, the conclusions derived from the results obtained during the experimental procedure in the laboratory are presented.