Fabricación de material compuesto de pla reforzado con cerámico bioactivo para la fabricación de material de osteosíntesis

Abstract

RESUMEN: Un material compuesto es un material que consiste de dos o más constituyentes separados por una interfaz diferente, y cuyo resultado de la unión permite mejorar propiedades fisicoquímicas como la rigidez, resistencia mecánica, a la corrosión y a la temperatura entre otras que individualmente no se alcanzarían. Entre las combinaciones más usuales se encuentran compuestos reforzados por partículas, endurecidos por dispersión, reforzados con fibras y materiales compuestos estructurales, entre los reforzados por partículas se encuentran los compuestos de biomateriales de matriz polimérica con adición de cerámicos estudiados en este trabajo, que son usados en aplicaciones biomédicas y en su mayoría están diseñados para mejorar propiedades como rigidez, resistencia a la fatiga y bioactividad [1]. Entre las aplicaciones biomédicas de estos materiales compuestos se encuentran los andamios para ingeniería de tejidos, los recubrimientos para prótesis, los dispositivos de liberación controlada de medicamentos, la fabricación de implantes para fijación ósea, entre otros. En el presente trabajo se exponen una serie de estudios y análisis realizados con el objetivo fabricar y caracterizar materiales compuestos de matriz polimérica bioabsorbible (PLA) reforzado con un cerámico bioactivo (Hidroxiapatita, HA) para ser usado en la fabricación de material de osteosíntesis. El desarrollo de este trabajo se dividió en 5 fases que se describen a continuación: Durante la primera fase se definieron los criterios de selección de los materiales de partida para la fabricación del compuesto, teniendo en cuenta aspectos como el tiempo de degradación, solubilidad, propiedades mecánicas, cristalinidad por DRX y biocompatibilidad; la segunda fase consistió en la caracterización de los materiales seleccionados, para determinar parámetros de procesamiento del compuesto, como estabilidad térmica, composición química, características reológicas y estabilidad en solución para el caso del PLA y cristalinidad, distribución granulométrica y tamaño de partícula para la HA. Durante la tercera fase se realizó la fabricación de los materiales compuestos, determinando en primera instancia los parámetros de procesamiento como temperatura, tiempo, velocidad de agitación y porcentaje de refuerzo utilizado, posteriormente los materiales compuestos fueron fabricados usando la técnica del solvent casting y la técnica de conformado usada para obtener las probetas fue el moldeo por compresión. En la fase 4 se realizó la caracterización de los materiales compuestos obtenidos, que permitió la determinación de parámetros físicos como la fracción en peso de las partículas de HA, viscosidad inherente, peso molecular por GPC y dispersión de la HA en la matriz de PLA mediante microscopia electrónica SEM, el estudio de la degradación in vitro, así como la determinación de la citotoxicidad de los mismos mediante el ensayo del MTT; en la quinta fase se analizaron los resultados del trabajo realizado y se propuso el trabajo futuro. Los resultados obtenidos mostraron el efecto directo de la manipulación de las materias primas, los parámetros de procesamiento y conformado sobre el desempeño de los materiales obtenidos, que como consecuencia presentaron una elevada velocidad de degradación, haciendo que estos no sean aptos para su aplicación en la fabricación de material de osteosíntesis, sin embargo, se identificaron las variables más sensibles, en que rangos y los principales aspectos sobre los cuales se deben enfocar los trabajos futuros para la expansión y el desarrollo de los que se han llevado a cabo.