Tesis doctoral de Marta González Colominas
El objetivo de este trabajo es el diseño, producción y caracterización de nuevas aleaciones de ti libres de ni con bajo módulo elástico y/o memoria de forma para aplicaciones de implantología de transferencia de carga. En 2008, nuestro grupo de investigación desarrolló un nuevo método teórico de diseño de aleaciones de ti para predecir propiedades de memoria de forma y/o bajo módulo elástico. En esta tesis se ha tenido en cuenta un nuevo parámetro, la relación electrón-átomo (e/a) a la hora del diseño. El resultado son las siguientes cuatro aleaciones: ti-16.2hf-24.8nb (a1), ti-5.4hf-31nb (a2), ti-16.6hf-35nb (a3) y ti-9hf-35nb (a4). Se han producido en un horno de vacío de arco eléctrico. se ha realizado la caracterización microestructural y mecánica de las cuatro nuevas aleaciones. Para la caracterización microestructural se han realizado estudios de microscopía óptica, difracción de rayos x y microscopía electrónica de transmisión y se han realizado estudios de calorimetría diferencial de barrido con el fin de estudiar las temperaturas características de la transformación martensítica. Para la caracterización mecánica se han realizado ensayos de nanoindentación instrumentada y ensayos mecánicos convencionales. se han seleccionado las mejores aleaciones para optimizar su bajo módulo elástico. Para ello se han laminado muestras de dos aleaciones a diferentes porcentajes de reducción del espesor. Con el trabajo en frío buscamos, por un lado, formar martensita a¿ inducida por tensión (la fase a¿ presenta menor módulo que la fase íY) y/o formar una estructura de nanogranos para disminuir el módulo elástico. todas las aleaciones han presentado bajo módulo elástico. Los menores valores corresponden a las aleaciones a1 y a4, con 61 y 55 gpa, respectivamente. Además, la primera de ellas ha presentado transformación martensítica termoelástica, observada por tem. Se ha realizado la caracterización microestructural y mecánica para las diferentes condiciones de trabajo en frío centrándose el estudio en la caracterización de la influencia del trabajo en frío en la transformación martensítica termoelástica y el módulo elástico con el fin de determinar la condición que más favorezca las propiedades de bajo módulo elástico deseadas. Se ha alcanzado el valor más bajo de módulo en la aleación a1 trabajada en frío un 95%, con 43 gpa, módulo cercano al del hueso cortical. se ha realizado la caracterización biológica de las mejores aleaciones mediante cultivos celulares in vitro. Así como la caracterización superficial mediante estudios de interferometría, de ángulo de contacto, potencial zeta y espectroscopía de fotoelectrones generados por rayos x. Finalmente, la forma de interacción de la célula con la superficie del biomaterial determinará el éxito o fracaso de un implante. Por ello, se ha biofuncionalizado la superficie de la mejor aleación mediante biopolímeros tipo elastina con el fin de estimular la respuesta celular. Mediante el polímero h-rgd6 se ha mejorado el reclutamiento celular. Mediante el polímero dddee4 ¿ rgd4 se ha fa favorecido la mineralización de depósitos de calcio. se concluye que las aleaciones a1 y a4 son prometedoras candidatas para implantes de transferencia de carga. En particular, se propone la aleación a1 (95% c.W.) Por los siguientes motivos: – tiene bajo módulo elástico (43 gpa) frente al ti c.P. (110 gpa). – es susceptible de soportar grandes deformaciones en frío. – presenta una mejor resistencia a la corrosión que el ti c.P. – es no citotóxica y presenta un buen comportamiento biológico in vitro, similar al ti c.P. – la aleación a1 es susceptible de ser biofuncionalizada con biopolímeros tipo elastina, lo cual permite favorecer el proceso de osteointegración del implante, en términos de adhesión y diferenciación celular.
Datos académicos de la tesis doctoral «Optimización de aleaciones b-ti con bajo módulo elástico para aplicaciones biomédicas«
- Título de la tesis: Optimización de aleaciones b-ti con bajo módulo elástico para aplicaciones biomédicas
- Autor: Marta González Colominas
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 20/12/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José María Manero Planella
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Francisco javier Gil mur
- Carlos Suárez martínez (vocal)
- José Antonio Puertolas rafales (vocal)
- milena patricia Arciniegas angarita (vocal)