Implantes autosensores basados en resonadores electromagnéticos fabricados por impresión 3D

Abstract

Este proyecto colabora en el desarrollo de implantes autosensores basados en la tecnología de resonancia electromagnética y fabricados mediante impresión 3D, para una posterior aplicación en la monitorización de regeneración ósea en intervenciones clínicas. Para ello, se centra en diseñar y analizar el comportamiento de estructuras porosas rectangulares, fabricadas mediante impresión 3D con un material polimérico reforzado con partículas de Zirconia, que es un material cerámico biocompatible. Se estudia cómo responde su frecuencia de resonancia en función de configuraciones especificadas. El proyecto muestra parte del potencial que los resonadores electromagnéticos fabricados por impresión 3D pueden tener para la monitorización de la regeneración ósea. Las conclusiones esenciales incluyen la influencia crítica de la geometría y la porosidad en la resonancia, así como la necesidad de mejoras en la precisión de la fabricación aditiva para minimizar las discrepancias entre los resultados simulados y los medidos. Principalmente, se ha comprobado la efectividad de las estructuras propuestas para la aplicación, ya que, al medir su coeficiente de reflexión mediante un conector externo a la estructura, se ha observado una clara resonancia. Esto permitirá en el futuro monitorizar la frecuencia de resonancia en relación con la degradación del implante o el crecimiento óseo a su alrededor.

This project contributes to the development of self-sensing implants based on electromagnetic resonance technology and fabricated through 3D printing, aimed at subsequent application in monitoring bone regeneration in clinical interventions. To achieve this, it focuses on designing and analyzing the behavior of rectangular porous structures, 3D printed using a polymer material reinforced with Zirconia particles, a biocompatible ceramic material. It is studied how their resonance frequency responds to specified configurations. The project demonstrates the potential that 3D-printed electromagnetic resonators can have for monitoring bone regeneration. Key conclusions include the critical influence of geometry and porosity on resonance, as well as the need for improvements in additive manufacturing precision to minimize discrepancies between simulated and measured results. Mainly, the effectiveness of the proposed structures for the application has been validated, as a clear resonance response was observed when measuring their reflection coefficient through an external connector to the structure. This will allow for future monitoring of the resonance frequency relating it to the degradation of the implant or bone growth around it.