Estudio técnico económico de fabricación de un tornillo de interferencia basado en ácido poliláctico (PLA) para reparación del hombro

Abstract

Una de las limitaciones que enfrenta la medicina es la capacidad que tiene el cuerpo humano para aceptar objetos físicos o sustancias químicas que le son ajenas. Por esta misma razón se está en continúa investigación para el desarrollo de materiales que puedan interactuar de forma directa, mejorando la calidad de vida de personas que requieren de implantes, prótesis o dispositivos médicos. En primer lugar, antes de sumergirse en la parte de caracterización de materiales, diseño y simulación del tornillo de interferencia, se realizó un estudio previo de los materiales y de la anatomía del hombro. Dentro de los materiales nos centramos en los biomateriales, qué son, cómo los podemos clasificar y qué tipo de propiedades les caracterizan. Además realizamos un estudio de los posibles polímeros base existentes así como de las posibles cargas inorgánicas osteoconductoras, decantándonos por el ácido poliláctico PLA como polímero base e hidroxiapatita HA como carga inorgánica. El ácido poliláctico (PLA) es un polímero termoplástico, semicristalino, con buenas prestaciones mecánicas y una degradación del material a largo plazo. La hidroxiapatita (HA) es un fosfato de calcio de igual composición química que el hueso, que se reabsorbe muy lentamente. En cuanto a la anatomía del hombro se estudió la biomecánica del hueso, biomecánica articular del hombro, tendón del bíceps proximal y el manguito rotador. Realizado un estudio previo del arte, el proyecto se basa en el diseño y fabricación de un tornillo de interferencia termoplástico compuesto basado en ácido poliláctico (PLA) e hidroxiapatita (HA), con el objetivo de conseguir una buena combinación de propiedades para poder ser utilizado en cirugía del hombro. Al desconocer el comportamiento del composite hemos realizado distintas muestras con distintos porcentajes para que a partir de la caracterización elegir aquel que nos ofrezca mejor relación de propiedades. Los distintos porcentajes que hemos obtenido son (100 %PLA), (90 % PLA-10% HA), (80 % PLA-20% HA) y, (70% PLA-30% HA).

One of the restrictions that faces medicine is the limited ability that the human body has to accept physical objects or chemical substance. For this reason, there is continuous investigation on the development of materials that can interact directly with the human organism, improving the quality of life of patients who need implants, prosthesis or medical mechanisms. First of all, before going into the part of characterization of materials, design and simulation of the interference screw, a previous study of materials and the anatomy of the shoulder was carried out. Inside the field of materials we have centered on biomaterials, what these are, how we can classify them and what kind of properties characterizes them. We have also carried out a study of the possible existing basic polymers as well as of the possible osteoconductive inorganic charges. Out of these we have chosen the polylactic acid (PLA) as a base polymer and hydroxyapatite (HA) as an inorganic charge. Polylactic acid (PLA) is a biodegradable thermoplastic polymer, semicrystalline, with good mechanical performance and material degradation over time. Hydroxyapatite (HA) is a calcium phosphate with the same chemical composition as the bone, which is reabsorbed very slowly. Meanwhile, the anatomy of the shoulder was studied in depth: including the biomechanics of the bone, articular biomechanics of the shoulder, bíceps proximal tendon and rotator cuff. Once a previous study had been done, the project was continued. It was based on the design and manufacturing of a compound interference screw based on polylactic acid (PLA) and hydroxyapatite (HA), in order to get good properties combination to be used in shoulder surgery. Not knowing the behavior of the composite, we have made different samples with different percentages with the objective of choosing the one that offers us better properties. The different percentages that we have obtained are (100 %PLA), (90 % PLA-10% HA), (80 % PLA-20% HA) y, (70% PLA-30% HA).