Fabricación y caracterización mecánica de barras coaxiales híbridas de hidroxiapatita/policaprolactona

Abstract

Los principales inconvenientes de los andamiajes biocerámicos son su fragilidad y deficiente resistencia a la fractura que relega su aplicación a regiones de baja carga. Para solucionar este problema, se están desarrollando andamiajes biocerámicos porosos fabricados mediante moldeo robotizado, constituidos por barras cerámicas coaxiales infiltradas con un biopolímero. De esta forma, las fibras poliméricas continuas dificultarán la propagación de fisuras, aumentando la tenacidad del material y proporcionando integridad mecánica a la estructura incluso a altas deformaciones. Dado que las propiedades de los andamiajes dependerán de las propiedades de las barras híbridas, el objetivo de este Trabajo Fin de Grado es la fabricación y caracterización mecánica de barras coaxiales de hidroxiapatita (HAp) infiltradas con un polímero sintético, policaprolactona (PCL). Para ello, se elaborarán suspensiones coloidales a partir de polvos comerciales de HAp y se depositarán utilizando puntas extrusoras coaxiales. Las barras serán sinterizadas y posteriormente infiltradas mediante inyección de una disolución de PCL en tolueno. Por último, se determinará, mediante la realización de ensayos de flexión en 3 puntos y de compresión diametral, el efecto de la concentración de la disolución polimérica en la resistencia mecánica de las barras híbridas HAp/PCL.

The main disadvantages of bioceramic scaffolds are their brittleness and poor fracture resistance, which relegates their application to low strength regions. To solve this problem, porous bioceramic scaffolds manufactured by robocasting, consisting of coaxial ceramic bars infiltrated with a biopolymer are being developed. In this way, the continuous polymer fibers will hinder the propagation of cracks, increasing the tenacity of the material and providing mechanical integrity to the structure even at high deformations. Since the properties of the scaffolds will depend on the properties of the hybrid bars, the purpose of this End of Grade Work is the manufacture and mechanical characterization of hydroxyapatite (HAp) coaxial bars infiltrated with a synthetic polymer, polycaprolactone (PCL). To this end, colloidal suspensions will be made from commercial HAp powders and deposited using coaxial extruding tips. The bars will be sintered and subsequently infiltrated by injection of a solution of PCL in toluene. Finally, the effect of the concentration of the polymer solution on the mechanical strength of the HAp / PCL hybrid bars will be determined by performing 3-point flexural and diametral compression tests.