Torres Hernández, YadirOlmo Fernández, AlbertoNavarro González, Paula2025-05-122025-05-122025-01-29Navarro González, P. (2025). Uso y validación de la impedancia eléctrica para la caracterización de materiales para aplicaciones biomédicas. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla.https://hdl.handle.net/11441/172543El aumento de la esperanza de vida y los problemas asociados al deterioro óseo han impulsado el desarrollo de la implantología y el uso de biomateriales, destacándose los metálicos como el titanio comercialmente puro y la aleación Ti6Al4V. Sin embargo, presentan limitaciones como el apantallamiento de tensiones por la diferencia entre sus módulos de Young (105-114 GPa) y el del hueso (20-25 GPa), así como la liberación de iones de aluminio en Ti6Al4V, relacionados con el Alzheimer. En respuesta, las aleaciones de titanio tipo β, como Ti35Nb7Zr5Ta, son prometedoras al tener un módulo de Young más cercano al hueso (50-75 GPa) y carecer de toxicidad. No obstante, aún persisten problemas en la reabsorción ósea y la interfase. Por ello, se propone desarrollar implantes porosos de Ti6Al4V y Ti35Nb7Zr5Ta que reduzcan el módulo de Young y promuevan el crecimiento óseo hacia el interior. Además, para una óptima osteointegración, es esencial que la superficie del implante favorezca la adhesión, proliferación y diferenciación celular, lo cual motiva el estudio de técnicas de modificación superficial. Los métodos actuales para caracterizar implantes en términos de composición, porosidad, modificaciones superficiales y presencia celular son complejos, costosos y a menudo invasivos. Por lo tanto, en esta Tesis Doctoral se propone un protocolo alternativo basado en medidas de impedancia eléctrica, utilizando el analizador Agilent HP 4395A, como una metodología no invasiva para caracterizar estos factores. En este estudio, se analizaron sustratos de titanio comercialmente puro, Ti6Al4V y Ti35Nb7Zr5Ta fabricados por pulvimetalurgia convencional (con diferentes condiciones), técnica de espaciadores y fusión selectiva por láser; algunos con modificaciones superficiales mediante láser femtosegundo y recubrimientos por pulverización catódica. Los resultados mostraron diferencias en los valores de impedancia según el método de fabricación y los tratamientos superficiales, siendo estos últimos los que mayor impacto tuvieron en las mediciones, demostrando su relevancia en la caracterización de implantes.The increase in life expectancy and the issues associated with bone deterioration have driven the development of implantology and the use of biomaterials, with metallic biomaterials such as commercially pure titanium (c.p.-Ti) and the Ti6Al4V alloy standing out. However, these materials present limitations, such as stress shielding caused by the mismatch between their Young’s modulus (105–114 GPa) and that of bone (20–25 GPa), as well as the release of aluminum ions in Ti6Al4V, which has been linked to Alzheimer’s disease. In response, β-type titanium alloys, such as Ti35Nb7Zr5Ta, have emerged as promising alternatives due to their lower Young’s modulus (50–75 GPa), closer to that of bone, and their non-toxic stabilizing elements. Nevertheless, challenges such as bone resorption and issues at the implant-bone interface persist. To address these challenges, this study proposes the development of porous implants made from Ti6Al4V and Ti35Nb7Zr5Ta to reduce Young’s modulus and facilitate bone ingrowth. Furthermore, for optimal osseointegration, it is essential for the implant surface to promote cell adhesion, proliferation, and differentiation, which motivates the investigation of various surface modification techniques. Current methods for characterizing implants in terms of composition, porosity, surface modifications, and cellular presence are often complex, costly, and invasive. Therefore, this Doctoral Thesis proposes an alternative protocol based on electrical impedance measurements, utilizing the Agilent HP 4395A analyzer, as a non-invasive methodology to characterize these factors. In this study, commercially pure titanium (c.p.-Ti), Ti6Al4V, and Ti35Nb7Zr5Ta substrates were analysed, which were fabricated using conventional powder metallurgy (under different conditions), the space-holder technique, and selective laser melting. Some of these substrates were further modified via femtosecond laser treatments and cathodic sputtering coatings. The results revealed differences in impedance values depending on the fabrication method and surface treatments, with the latter showing the most significant impact, highlighting their relevance in implant characterization.application/pdf292 p.spaAttribution-NonCommercial 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccess