Estudio de la degradacion ‘in vitro’ de scaffolds oseas con nanomateriales en base carbono impresas en 3D

Abstract

En este proyecto se va a estudiar el proceso de degradación de “Scaffolds”, simulando condiciones ‘‘in vitro’’, en el cuerpo humano. Para ello se va a realizar la impresión en 3D de dichas “Scaffolds”, además de la obtención de probetas de tracción y discos de absorción, para comprobar sus propiedades mecánicas, así como ensayos de biodegradación y absorción de agua. Para la obtención de los distintos elementos mencionados se hará uso de la tecnología por impresión en 3D conocida como DLP (“Digital Light Processing”), la cual ofrece una buena precisión en las piezas obtenidas. Este tipo de impresión se caracteriza por hacer uso de resinas de polímeros termoestables, las cuales se endurecen en el proceso conocido como fotopolimerización del que hace uso la tecnología DLP, como es el caso de la resina empleada en este TFM, el PLA. Además de la resina empleada se hará uso de distintas formas de grafeno, las cuales se añadirán de forma individual al PLA, obteniendo un material compuesto, siendo el PLA la matriz y el grafeno el material de refuerzo.Una vez obtenidas los distintos elementos de ensayos se procederá a la simulación de condiciones “in vitro” en el cuerpo humano. Para ello se introducirán las distintas probetas, “Scaffolds” y discos de absorción, en una solución acuosa con PBS, el cual permite mantener un pH constante y se introducirán a 37ºC durante 3 meses, 1 mes y una semana, con el objetivo de ir comprobando a partir de ensayos a compresión para las “Scaffolds”, de tracción para las probetas y el peso de los discos de absorción, como se van degradando y si las distintas formas de grafeno utilizadas ayudan en el proceso de degradación.A continuación, una vez obtenidos los resultados, se hará un análisis de los distintos Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) que este trabajo puede ayudar a cumplir. Finalmente, tras la elaboración de este trabajo se puede llegar a las siguientes conclusiones:La fabricación aditiva es una de las tecnologías con mayor futuro, tanto para el desarrollo de actividades tecnológicas, como para la vida cotidiana, sin embargo, plantea algunos problemas que se han de resolver, sobre todo en las piezas en las que se necesita una buena precisión. La utilización de grafeno como material de aporte de las resina para la impresión en 3D aún necesita de una mayor investigación para arrojar unos resultados concluyentes, aunque según los resultados obtenidos si puede decirse que ayuda a la degradación de dichas resinas.

This project will study the degradation process of "Scaffolds", simulating "in vitro" conditions in the human body. For this purpose, the 3D printing of these "Scaffolds" will be carried out, in addition to obtaining tensile specimens and absorption discs to test their mechanical properties, as well as biodegradation and water absorption tests. In order to obtain the different elements mentioned above, 3D printing technology known as DLP ("Digital Light Processing") will be used, which offers good precision in the parts obtained. This type of printing is characterized by the use of thermosetting polymer resins, which harden in the process known as photopolymerization used in DLP technology, as is the case of the resin used in this TFM, PLA. In addition to the resin used, different forms of graphene will be used, which will be added individually to the PLA, obtaining a composite material, being the PLA the matrix and the graphene the reinforcement material.once the different test elements have been obtained, the simulation of "in vitro" conditions in the human body will be carried out. For this purpose, the different test specimens, "Scaffolds" and absorption discs, will be introduced in an aqueous solution with PBS, which allows maintaining a constant pH and will be introduced at 37ºC for 3 months, 1 month and 1 week, with the objective of verifying from compression tests for the "Scaffolds", tensile tests for the test specimens and the weight of the absorption discs, how they degrade and if the different forms of graphene used help in the degradation process. Then, once the results are obtained, an analysis of the different Sustainable Development Goals (SDGs) that this work can help to meet will be made. Finally, after the elaboration of this work, the following conclusions can be reached:Additive manufacturing is one of the technologies with the greatest future, both for the development of technological activities, as well as for everyday life, however, it poses some problems to be solved, especially in parts where good precision is needed. The use of graphene as a resin material for 3D printing still needs further research to provide conclusive results, although according to the results obtained, it can be said that it helps the degradation of these resins.