Prototipado rápido + peek = andamios para huesos

Ponencia presentada en el XI Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Lugo en el año 2007Nowadays it exists a growing demand of medical implants, with increasing demands regarding to biocompatibility, aesthetics and functionability, at same time that patient’s wait time and costs reduction are demanded. From decades ago, implants have been manufactured by mechanizing titanium. It exists the possibility of use prefabricated implants, which only need to mechanize the suitable adjustments for each patient, so waiting times are reduced but implant must be processed twice. The present article presents a study about the different alternatives existing in the market in order to improve the implants and their manufacture process, empathizing in the use of biomaterials and RP (rapid prototyping) techniques instead of metallic materials and mechanizing techniques.Actualmente existe una creciente demanda de implantes médicos, con exigencias cada vez mayores en cuanto a biocompatibilidad, estética y funcionalidad, al mismo tiempo que se demanda la reducción del tiempo de espera para el paciente y del coste de los mismos. Desde hace décadas, los implantes se fabrican mecanizando titanio. Existe la posibilidad de emplear implantes prefabricados, los cuales sólo precisan mecanizar los ajustes adecuados para cada paciente, de forma que se reducen los tiempos de espera, pero la solución implica procesar dos veces el implante. En el presente artículo se presenta un estudio sobre las diversas alternativas existentes en el mercado para la mejora de los implantes y su fabricación, enfatizando en la utilización de biomateriales y técnicas RP (prototipado rápido) en lugar de materiales metálicos y técnicas de mecanizado

Revisión bibliográfica de implantología bucofacial del año 2008. Primera parte

La actividad asistencial de los profesionales de la Odontología tiene como consecuencia una baja disponibilidad de tiempo para dedicarse a la lectura de artículos científicos. Ante la dificultad de mantener un buen nivel de información en el campo de la Implantología Bucofacial, nuestro interés es exponer de forma sintética una revisión de la literatura científica publicada en las revistas más relevantes de la especialidad durante el año 2008. El lector interesado encontrará en este artículo algunos de los diferentes temas que integran esta disciplina, expuestos por apartados (plan de tratamiento, pacientes especiales, diseño y superficies, regeneración ósea, regeneración tisular guiada, carga inmediata, pacientes irradiados, implantes extraorales)

Evaluación del tiempo de espera óptimo para la colocación de implantes dentales tras elevaciones de seno maxilar (ESM) con un injerto compuesto por hueso autólogo y biomaterial

Objetivo: Evaluar el tiempo de espera óptimo para la colocación de implantes dentales tras elevaciones de seno maxilar (ES) con un injerto compuesto con la misma cantidad de hueso autólogo que de biomaterial, a través de biopsias humanas, comparando el hueso regenerado obtenido a los 4-5 meses con el obtenido a los 6-8 meses, teniendo el hueso nativo como referencia. Material y Métodos: Fueron analizadas un total de 26 biopsias de 11 pacientes tras ES. Se crearon dos grupos dependiendo del momento de la colocación del implante: grupo t1 a los 4-5 meses (n=13) y grupo t2 a los 6-8 meses (n=13). Fue analizado por microtomografía computarizada (MicroCT) para cada biopsia el mismo volumen para el hueso injertado que para el nativo. Resultados: Se encontraron diferencias estadísticamente significativas en la densidad mineral ósea (BMD), fracción de volumen óseo y separación trabecular (Tb.Sp) entre el hueso nativo e injertado en los grupos t1 y t2, mostrando valores más altos en el hueso injertado excepto para la variable Tb.Sp. que sucedió a la inversa. El descenso de la Tb.Sp en el hueso injertado de los dos grupos puede explicarse por el aumento sigificativo del grosor trabecular en el grupo t2 y por el aumento del número trabecular en el grupo t1, comparándolos con el hueso nativo respectivamente. No se encontró ninguna diferencia estadísticamente significativa entre los dos grupos de hueso injertado cuando se compararon los parámetros morfométricos y de BMD. Conclusiones: Un injerto compuesto por 50% hueso autólogo y 50% biomaterial muestra que no hay diferencias en la microestructura 3D ni en la BMD entre 4-5 o 6-8 meses de espera de cicatrización ósea. Por ello este tiempo de cicatrización se puede acortar a 4 meses con la seguridad de un área injertada con hueso maduroPurpose: To evaluate the ideal implant time insertion in human bone biopsies after maxillary sinus floor elevation (MSFE) with a composite graft consisting of an equal amount of biomaterial and autologous bone, by comparing the bone regeneration obtained 4-5 months after surgery with the obtained after 6-8 months, and having the adjacent native bone as reference. Materials and Methods: A total of 26 biopsies of 11 patients after MSFE were analyzed. Two groups were created depending on the time of implant insertion: t1 group at 4-5 months (n=13) and t2 group at 6-8 months (n=13). The same volume of grafted bone and native bone were analyzed for each biopsy by micro-computed tomography (microCT). Results: Statistically significant differences were found in bone mineral density, bone volume fraction and trabecular separation (Tb. Sp) between native and grafted bone in the t1 and t2 groups, showing grafted bone higher values except for the variable Tb.Sp, which were lower in the grafted bone compared to native bone. The decrease in Tb.Sp in the grafted bone for t1 and t2 groups can be explained by the significant increase in trabecular thickness in t2 group and the trabecular number in t1 group, compared to native bone respectively. Comparing the morphometric parameters and the BMD of the grafted bone between the t1 and t2 groups, no significant differences were found. Conclusions: A composite graft composed of 50% autologous bone and 50% biomaterial shows no differences in 3D microstructure and BMD between 4-5 months and 6-8 months of healing time. Thus, this time can be shortened to 4 months with the security of a grafted area of mature bone

Aspectos anatómicos relacionados con la regeneración ósea vertical en el sector posterior mandibular

Introducción: La regeneración ósea vertical en el sector posterior mandibular tiene el cometido final de restaurar la función y la estructura ósea en dicha localización, principalmente para permitir la colocación de implantes dentales. Por ello, debemos dominar la morfología ósea sobre la que trabajamos, la importancia de las membranas, el concepto de regeneración y los elementos anatómicos y quirúrgicos más trascendentales. Objetivos: Analizar minuciosamente la anatomía de la zona quirúrgica para disminuir el riesgo de las posibles complicaciones, y describir las diferentes alternativas terapéuticas, mostrando en qué casos son más apropiadas. Material y método: De 136 artículos encontrados en las distintas búsquedas 9 fueron seleccionados y complementados con 2 registros de fuentes adicionales. Resultados: Resumir en una primera tabla los artículos seleccionados, y en una segunda, los que provienen de libros. Discusión: Examinamos los aspectos anatómicos más relevantes como son el nervio alveolar inferior o el nervio lingual y cómo manejarlos para aminorar complicaciones. Además, se explican las técnicas más empleadas actualmente en este ámbito quirúrgico: distracción ósea, injerto onlay y la ROG. Conclusión: A pesar de la complejidad de la región, se muestran cada vez mayor número de resultados predecibles en las distintas técnicas.Introduction: Vertical bone regeneration in the posterior mandible region has the final task of repair the function and bone structure in this position, to let us place dental implants. Therefore, we must control the bone morphology we work about, the importance of membranes, the concept of regeneration and the most significant anatomical and surgical elements. Purpose: Analyze thoroughly the anatomy of the surgical area to reduce the risk of complications, and describe the different treatment options, showing in which cases are more appropriate. Material and method: From 136 articles found in the different searchs 9 were used and complemented with 2 registers of additional source. Results: Summarize the articles which were selected on a first table, and in a second, those that come from books. Discussion: We examine the most relevant anatomical aspects like inferior alveolar nerve or lingual nerve and how to manage to reduce complications. In addition, it is explained the most used techniques currently in surgical field: distraction osteogeneses, onlay graft or GBR. Conclusion: Despite region difficulties, the number of predictable results in different techniques is increasing.Universidad de Sevilla. Grado en Odontologí

Preparación y caracterización de cementos óseos acrílicos modificados con un fosfato calcico y metacrilato de dietilamino etilo (DEAEM)

El cemento óseo ha estado en el mercado durante casi 40 años desde su introducción por el señor John Charnley. Los cementos óseos tradicionales, hechos principalmente de metacrilato de metilo (MMA) y de (PMMA), presenta alta reacción exotérmica, cantidades de monómero residual, encogimiento después del curado, inadecuadas propiedades mecánicas y aflojamiento del cemento. Las formulaciones mejoradas incluyen activadores de baja toxicidad, monómeros de bajo calor de reacción y componentes bioactivos para mejorar la biocompatibilidad. (ISLAS -BLANCAS, y otros, 2001). Uno de los grandes desafíos a los que se enfrenta la ciencia de materiales de nuestro tiempo es el diseño de una nueva generación de biomateriales para la substitución y regeneración de las diversas partes del cuerpo humano, que supere las expectativas actuales de éxito de los implantes a largo plazo.PregradoINGENIERO(A) DE MATERIALE

Aplicaciones sanitarias de vidrios bioactivos

La necesidad de tratar defectos óseos de diferente etiología, magnitud y localización ha acelerado la búsqueda y el desarrollo de biomateriales capaces de sustituir o regenerar el tejido óseo. Existen diferentes tipos de biomateriales destinados a restaurar y mejorar la actividad fisiológica del hueso, entre ellos se encuentran los vidrios bioactivos. Estos biovidrios se implantan en el organismo humano mediante un procedimiento quirúrgico, llevado a cabo por diferentes profesionales sanitarios como son cirujanos ortopédicos y odontólogos. Esta revisión trata de ofrecer una visión general de los vidrios bioactivos como elementos de sustitución y regeneración ósea. Desde su descubrimiento fortuito, por el profesor Larry Hench en 1969, hasta los productos obtenidos, los ensayos clínicos realizados y las aplicaciones sanitarias de este tipo de biomaterial. Estas aplicaciones incluyen sustitución de caderas, rodillas, dientes, ligamentos, así como, tratamiento de la enfermedad periodontal, reconstrucción maxilofacial, aumento de estabilización del hueso de la mandíbula, fusión espinal (fijación de la columna vertebral) y reparación ósea después de la cirugía tumoral. En este trabajo también se describen las principales propiedades que deben cumplir estos nuevos biomateriales para poder ser empleados como implantes en el organismo humano, destacando entre todas ellas su biocompatibilidad. Igualmente se presenta una clasificación de los biomateriales atendiendo a su reactividad superficial con los tejidos. Asimismo también se detalla la composición, estructura y los métodos de síntesis convencionales de los vidrios bioactivos; que resultan indispensables, para poder comprender cómo estos biomateriales llegan a formar un enlace estable con el hueso y permiten su regeneración. Para finalizar se exponen las últimas investigaciones realizadas sobre estos biovidrios como productos con propiedades antibacterianas en el campo de la biomedicinaUniversidad de Sevilla. Grado en Farmaci

Técnicas de exodoncia atraumática para la colocación de implantes inmediatos postextracción

Universidad de Sevilla. Máster en odontología médico quirúrgica e integra

Estudio experimental en conejos de una espuma de hidroxiapatita en la reparación de defectos óseos

INTRODUCCIÓN: En el campo de la ingeniería de tejidos, las cerámicas de fosfato cálcico son ampliamente utilizadas como sustituto óseo debido a su semejanza estructural a la fase mineral del hueso, lo que hace que presenten una buena compatibilidad y capacidad de osteointegración. El principal requisito que han de cumplir los andamios de cerámica es el ser capaces de favorecer la formación de tejido óseo, así como asegurar la creación de una red vascular que permita la oxigenación y nutrición del hueso recién formado. Para poder cumplir estos requisitos, los materiales diseñados deben presentar una estructura porosa con porosidad interconectada. Por otra parte ha de existir un compromiso entre la tasa de degradación del material fabricado y la velocidad de regeneración del tejido recién formado. Las cerámicas fosfocálcicas se pueden conformar mediante distintos métodos de síntesis. OBJETIVO: Estudiar in vivo la regeneración del tejido óseo en un defecto cavitario crítico experimental en el cóndilo lateral externo del fémur de conejos machos adultos de raza Nueva Zelanda, tras implantar en dichos defectos una espuma de hidroxiapatita recubierta por un biopolímero compatible. MATERIAL Y MÉTODOS: En nuestro trabajo, se describe una espuma tridimensional (3D) de hidroxiapatita con un alto grado de porosidad que se obtuvo mediante el método sol-gel combinado con la introducción del surfactante Pluronic F127 (EO106PO70EO106) como agente director de la macroprosidad mediante el método EISA. Con el fin de conferir flexibilidad y manejabilidad, las espumas resultantes se revistieron por inmersión en una solución de un polímero biocompatible. Estas espumas han sido previamente propuestas como nuevos dispositivos potenciales para el tratamiento de intoxicación de metales pesados por ingestión y como purificadores de agua. En este trabajo presentamos el potencial in vivo de la espuma HABP como regenerador de hueso en 15 conejos adultos de raza Nueva Zelanda evaluado desde el punto de vista radiológico e histológico. Usando una broca motorizada se realizó un defecto óseo de 6 mm de diámetro y 10 mm de profundidad en la vertiente lateral de la epífisis femoral distal de ambos fémures en todos los animales. En el defecto óseo realizado en el fémur izquierdo se implantó un cilindro de la espuma HABP previamente tallado con bisturí con la forma requerida y esterilizado con óxido de etileno. En los defectos óseos realizados en el fémur derecho no se implantó material alguno con el objetivo de que sirvieran de control. Los defectos óseos diseñados correspondían a defectos óseos críticos de acuerdo con los requisitos estándar. Durante el seguimiento se realizaron de manera mensual radiografías digitales laterales estandarizadas. Todos los animales fueron sacrificados de manera farmacológica y bajo anestesia general tras 4 meses de seguimiento. Tras la muerte de los animales se extrajo el tercio distal de ambos fémures para su estudio anatomopatológico. RESULTADOS Y CONCLUSIÓN: Tras la valoración de las pruebas podemos afirmar que la espuma HABP a estudio permitió la curación de defectos óseos críticos localizados en la epífisis distal del fémur de los animales. Los resultados indican que existen considerables diferencias en el potencial de curación entre el grupo control y el grupo al que se le implantó los cilindros de espuma HABP, demostrando la viabilidad adecuada del hueso receptor. La espuma HABP a estudio mostró evidencias de osteointegración, de crecimiento de hueso sobre su superficies y de remodelación posterior. Esto sugiere que la espuma HABP se comporta como un andamio adecuado de acuerdo con los criterios de Shors para el crecimiento óseo a través de un implante bioactivo en condiciones ideales (estabilidad, viabilidad y proximidad), por medio de un proceso de reclutamiento de células mesenquimales de los tejidos circundantes sobre el material y la transformación subsiguiente en células formadoras de hueso

Caracterización de las propiedades mecánicas en implantes óseos, obtenidos mediante técnicas de inyección por transferencia

En este trabajo se analizó el comportamiento de un compuesto de polvo de hueso y seudo biopolímero, que en este caso es (ABS), en la futura aplicación en el campo de la implantólogia. En el primer capitulo se conocieron los implantes, que son, para que sirven, los materiales utilizados en la actualidad para su fabricación, especificaciones, etc. Posteriormente en el segundo capitulo se documenta la preparación de los materiales, polvo de hueso, ABS y Cera que se emplearon en esta investigación. También se menciono el proceso de moldeo y algunas de los parámetros involucrados en la obtención de las probetas a las cuales se les realizaron los ensayos mecánicos. El primer ensayo realizado fue el de tracción según norma ASTM, se siguieron parámetros como tipo de probeta, montaje de la probeta, velocidad de ensayo, etc. Este ensayo se realizo en la máquina universal de ensayos UTS 205, todas las composiciones se llevaron hasta la rotura, se obtuvieron resultados de esfuerzo máximo, fuerza máxima y el módulo de elasticidad en cada una de las composiciones. En el ensayo de dureza, se trabajo con la escala shore d, la cual es la escala ideal para el compuesto estudiado en esta investigación. Este ensayo fue realizado en el equipo ASTM tipo D, modelo 307 L, teniendo en cuenta norma ASTM en cuanto a número de datos obtenidos por cada muestra. En la prueba de densidad, fue calculada teniendo como referencia la densidad de agua según la norma NTC 907. Para determinar la rugosidad se empleo el método de registrar los perfiles de las alturas de la superficie de interés mediante un rugosimetro. Los resultados obtenidos se evaluaron en la escala Ra. Para los dos últimos ensayos (flexión e impacto) se ejecutaron según norma ASTM respectivamente. El ensayo de flexión se realizo en la maquina INSTRON 3366 y el ensayo de impacto en la maquina de impacto tipo charpyTrabajo de grado (Ingeniero Mecánico)-- Universidad Autónoma de Occidente. Facultad de Ingeniería, 2006PregradoIngeniero(a) Mecánico(a

Adaptabilidad de la fibra de basalto a fijadores óseos

El cuerpo humano tiene la sorprendente capacidad de regenerar el tejido dañado de un hueso fracturado. A esta cualidad hay que añadirle el hecho de que los huesos evolucionan adaptándose a las solicitaciones mecánicas a las que se encuentran sometidos. Esta virtud, consecuencia de la evolución de la naturaleza hacia estructuras optimizadas, deriva en el deseo de emular e imitar estas estructuras por parte de la ciencia e ingeniería. Es el caso de los materiales de los fijadores óseos utilizados para el tratamiento de fracturas, y en los que predominan actualmente los metales como el acero inoxidable o el titanio. En el caso de los materiales compuestos, cuyo comportamiento mecánico se asemeja al hueso mucho más que los materiales metálicos, puede residir la próxima generación de fijadores más flexibles. La fibra de carbono ya se emplea con éxito para el tratamiento de muchos tipos de fracturas, pero materiales como los compuestos de fibra de basalto suponen un salto más allá al tener unas propiedades mecánicas más afines al hueso, especialmente por su módulo de Young en la dirección de la fibra. En este trabajo, se desarrollan en primer lugar los conceptos necesarios para comprender la preferencia por materiales de los fijadores cuyas propiedades mecánicas se asemejen a las del hueso. Para ello es necesario estudiar la biomecánica ósea, los procesos biológicos que tienen lugar durante la reparación ósea, los fundamentos de los fijadores óseos y las propiedades de los biomateriales. Una vez desarrollados estos conceptos, se fabricarán una serie de laminados de fibra de basalto-epoxy para realizar una caracterización mecánica y evaluar sus propiedades. El análisis de los resultados obtenidos en los ensayos permitirá establecer un principio de valoración de la viabilidad del material para su aplicación en fijadores óseos.The human body has the extraordinary capacity of regenerating the damaged tissue of a fractured bone. To this virtue it must be added the fact that bone’s mechanical properties evolve adapting themselves to the loads to which they are submitted. This circumstance, consequence of the evolution of nature towards optimized structures, derives on science and engineering’s desire of emulating and imitating these forms. It is the case of the materials used in bone internal fixation, nowadays dominated by metals like stainless steel or titanium alloys. In the case of composite materials, whose mechanical behaivour is much closer to that of bones than metals, can be found the next generation of flexible plates for bone fixation. Carbon fiber has already been used successfully as a bone implant material, but other fibers such as basalt may be a better alternative as their mechanical properties are far more similar to those of bone, especially for their Young’s modulus in the fiber direction. In this work, all concepts necessary to comprehend the preference for mechanically bone-like fixator materials are developed. For this purpose, it is necessary to study the biomechanics of bone, the biological processes related to bone healing, the fundaments of bone fixation and the definition of biomaterial’s properties. Once all this has been clarified, a basalt fiber-epoxy laminate will be fabricated to make a mechanical characterization and evaluate its properties. The analysis of the results will allow us to establish a primary assessment of the viability of basalt fibers for their use in bone internal fixation.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriale