Desarrollo y caracterización de estructuras porosas de titanio mediante gel-casting y sinterización para aplicaciones biomédicas

Abstract

El manejo adecuado de estructuras porosas, en aplicaciones biomédicas, tiene una relevante importancia en evitar la reabsorción y permitir el correcto crecimiento óseo. Estas estructuras conducen a la nucleación y crecimiento del hueso en su interior, consiguiendo una óptima unión entre el implante y este. En consecuencia, este trabajo investiga un proceso de fabricación de estructuras porosas de titanio obtenidas mediante una técnica pulvimetalúrgica basada tanto en el método de gel-casting como en la sinterización. Estas técnicas nos permiten controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de los poros, con el objetivo de obtener una estructura metálica apta para ser utilizada en implantes biomédicos. Las muestras, se preparan mezclando diferentes fracciones en peso de polvo de hidruro de titanio y polvo de resina acrílica. Se emplean mezclas compuestas por 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, 18% y 21% de fracción en peso de resina acrílica. Los resultados indican que es posible obtener muestras con estructuras porosas adecuadas y microestructuras con valores de porosidad de 11% a 91% de fracción de poro, con tamaños de 3 µm a 195 µm. Mediante este proceso es posible obtener estructuras porosas adecuadas para una aplicación determinada.

The proper handling of porous structures in biomedical applications has relevant importance to avoid bone resorption and to allow the correct bone ingrowth. This structure leads to the nucleation and growing of bone inside them, obtaining a correct bonding between implant and bone. Consequently, this work investigates a manufacturing process of porous titanium structures obtained by means of a powder metallurgy technique based on gel-casting and sintering. This technique allows us to control the size, shape and distribution of the pores aiming to obtain a metallic structure capable to be utilized for biomedical implants. Samples were prepared by mixing different weight fractions of titanium hydride powder and acrylic resin powder (analyzed mixes were composed of 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, 18% and 21% weight fraction of acrylic resin). The results indicate that it is possible to get samples with adequate porous structure, and microstructures with different kind of porosities (11% to 91% pore fraction) and porous size (3 µm up to 195 µm) in a wide range of values. This process allows to choose the appropriate pore characteristics for a certain application.