Effect of polymer infiltration on the flexural behavior of β-tricalcium phosphate robocast scaffolds

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Effect of polymer infiltration on the flexural behavior of β-tricalcium phosphate robocast scaffolds

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Título: Effect of polymer infiltration on the flexural behavior of β-tricalcium phosphate robocast scaffolds
Autor: Martínez Vázquez, Francisco Javier; Pajares Vicente, Antonia; Guiberteau Cabanillas, Fernando; Miranda González, Pedro
Resumen: Se analiza la influencia de la infiltración de polímero sobre la resistencia a la flexión y la resistencia de los andamios de β-fosfato tricálcico (β-TCP) fabricados mediante robocasting (montaje de escritura directa). Las estructuras porosas constituidas por un enrejado tridimensional tetragonal de barras interpenetrantes se impregnaron con polímeros biodegradables (poli (ácido láctico) (PLA) y poli (ε-caprolactona) (PCL)) por inmersión de la estructura en una masa fundida polimérica. La infiltración aumentó la resistencia a la flexión de estos andamios modelo por un factor de 5 (PCL) o 22 (PLA), una mejora considerablemente mayor que la reportada para la resistencia a la compresión de materiales análogos. La mayor mejora de la resistencia en flexión se atribuyó a una transferencia más eficaz de estrés al polímero bajo esta solicitud ya que el grado de fortalecimiento asociado al sellado de defectos precursores en las superficies de varilla de cerámica debería permanecer inalterado. La impregnación con cualquiera de los polímeros mejoró también más que en la compresión la energía de fractura de los andamios (en más de dos órdenes de magnitud). Este aumento se asocia al extraordinario fortalecimiento proporcionado por la impregnación ya un mecanismo de endurecimiento por craqueo producido por fibrillas de polímero.The influence of polymer infiltration on the flexural strength and toughness of β-tricalcium phosphate (β-TCP) scaffolds fabricated by robocasting (direct-write assembly) is analyzed. Porous structures consisting of a tetragonal three-dimensional lattice of interpenetrating rods were impregnated with biodegradable polymers (poly(lactic acid) (PLA) and poly(ε-caprolactone) (PCL)) by immersion of the structure in a polymer melt. Infiltration increased the flexural strength of these model scaffolds by a factor of 5 (PCL) or 22 (PLA), an enhancement considerably greater than that reported for compression strength of analogue materials. The greater strength improvement in bending was attributed to a more effective transfer of stress to the polymer under this solicitation since the degree of strengthening associated to the sealing of precursor flaws in the ceramic rod surfaces should remain unaltered. Impregnation with either polymer also improved further than in compression the fracture energy of the scaffolds (by more than two orders of magnitude). This increase is associated to the extraordinary strengthening provided by impregnation and to a crack bridging toughening mechanism produced by polymer fibrils.
URI: http://hdl.handle.net/10662/5086
Fecha: 2014


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