Biomechanical behavior of customized scaffolds: A three-dimensional finite element analysis

Teeth loss due to periodontal diseases, trauma, or infections often causes dimensional loss in the affected maxillary. In patients with reduced maxillary size, restoration of chewing function and esthetics with endosseous dental implants may fail. The aim of this work was to simulate the biomechanical behavior, using the finite element method, of customized scaffolds fixed by a dental implant on a partially edentulous jaw. Porous scaffolds were designed from medical images of a partially edentulous jaw with type IV bone quality. The influence of the diameter of the hole and the porosity of the scaffold on the maximum levels of stress and strain in the peri-implant bone was evaluated. The highest stress values in the scaffolds, dental implant, and crown were lower than the yield strength of their respective materials. The customized scaffolds allow to recover the dimensions of the evaluated jaw. A significant decrease in stress and strain values was observed in the peri-implant cortical bone. Furthermore, it was found that the evaluated parameters did not have a significant influence on the maximum von Mises equivalent stress and maximum strain values in the peri-implant bone.MCIN/ AEI/10.13039/501100011033 PID2019-109371 GB-I0

Determination of curing heat and curing time of light-cured composite resins by differential scanning calorimetry

The behavior of curing heat of in light-cured restorative composite resins, containing bis-GMA and 3G, was investigated by differential scanning calorimetry (DSC). Visible light-activated polymerization of these monomer systems was studied using camphorquinone (CQ) and dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) as reducing agent. In particular, DSC can be easily used to measure the heat of polymerization because of the easy features in the sample preparation. Four samples of a visible lightcured restorative composite resin (two of them unfilled and two filled) were studied at two different light exposition times. The used materials in this study were bis-GMA, 2,2-bis[p-g-methacryloxy-b-hydroxypropoxy)phenyl]- propane; 3G, triethylene glycol dimethacrylate; CQ, camphorquinone and DMAEMA, dimethylaminoethyl+methacrylate. The two filled composites were prepared with silicium dioxide (77 wt %, 30 µm particle size average). A system of thermal analysis Mettler TA-3000, DSC-30 was used to carry out measurements, in an isothermal segment at 37 oC during 5 min under a controlled thermal program. The specimens were polymerized by illuminating them in a DSC apparatus with radiation from a visible light source (Heliolux II) for 0.33 and 0.67 min and the heat output was determined. It seems that the exothermic peak of the DSC curve for lightcured resins depend on the heat of polymerization of each monomer itself contained in the resins

Preparación de recubrimientos de hidroxiapatita a partir de precursores de tipo sol-gel

Desde los años 90, se realizan innumerables investigaciones para obtener un sistema que combine las ventajas mecánicas de los metales y la afinidad biológica de las cerámicas de hidroxiapatita. Recubrimientos de hidroxiapatita obtenidos vía sol-gel se han utilizado con estos propósitos. Se presentan los resultados preliminares de un estudio integrado en el que se contemplan aspectos tan diversos como son el diseño, preparación, caracterización y evaluación del comportamiento frente a la corrosión de nuevos recubrimientos de hidroxiapatita para aplicaciones biomédicas; sobre la superaleación de titanio del tipo MA956 de composición nominal Fe-20 Cr-5 Al-0,5 Ti-0,5 Y2O3. Sobre dicha superaleación se aplicó previamente un tratamiento térmico para producir una película homogénea y compacta de a-alumina, que actúa como barrera frente a la corrosión del sustrato metálico que posteriormente fue tratada adecuadamente antes de realizar el recubrimiento de hidroxiapatita. La capa de hidroxiapatita depositada sobre el sustrato metálico, fue preparada usando una variante del proceso sol-gel utilizado por D. M. Liu en medio alcohólico y posteriormente cristalizada por la novedosa técnica de tratamiento térmico a velocidad controlada. El recubrimiento resultante de hidroxiapatita fue caracterizado mediante el modo de reflexión de espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos-x de ángulo rasante (DRX), microscopia electrónica de barrido con análisis por microsonda (MEB/EDX) y espectroscopia fotoelectrónica de rayos-x (XPS). Los análisis de FTIR y DRX revelaron la cristalinidad de la fase y la homogeneidad en la composición química de la hidroxiapatita formada, corroborados por los resultados obtenidos por XPS

Preparación de recubrimientos de hidroxiapatita a partir de precursores de tipo sol-gel

Desde los años 90, se realizan innumerables investigaciones para obtener un sistema que combine las ventajas mecánicas de los metales y la afinidad biológica de las cerámicas de hidroxiapatita. Recubrimientos de hidroxiapatita obtenidos vía sol-gel se han utilizado con estos propósitos. Se presentan los resultados preliminares de un estudio integrado en el que se contemplan aspectos tan diversos como son el diseño, preparación, caracterización y evaluación del comportamiento frente a la corrosión de nuevos recubrimientos de hidroxiapatita para aplicaciones biomédicas; sobre la superaleación de titanio del tipo MA956 de composición nominal Fe-20 Cr-5 Al-0,5 Ti-0,5 Y2O3. Sobre dicha superaleación se aplicó previamente un tratamiento térmico para producir una película homogénea y compacta de a-alumina, que actúa como barrera frente a la corrosión del sustrato metálico que posteriormente fue tratada adecuadamente antes de realizar el recubrimiento de hidroxiapatita. La capa de hidroxiapatita depositada sobre el sustrato metálico, fue preparada usando una variante del proceso sol-gel utilizado por D. M. Liu en medio alcohólico y posteriormente cristalizada por la novedosa técnica de tratamiento térmico a velocidad controlada. El recubrimiento resultante de hidroxiapatita fue caracterizado mediante el modo de reflexión de espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos-x de ángulo rasante (DRX), microscopia electrónica de barrido con análisis por microsonda (MEB/EDX) y espectroscopia fotoelectrónica de rayos-x (XPS). Los análisis de FTIR y DRX revelaron la cristalinidad de la fase y la homogeneidad en la composición química de la hidroxiapatita formada, corroborados por los resultados obtenidos por XPS

Physical chemical and thermoanalytical characterization of cements based on synthetic hydroxyapatite

Se reporta la síntesis y caracterización de cementos basados en hidroxiapatita. Los cementos fueron preparados mezclando una fase sólida formada por hidroxiapatita, yeso, alginato de sodio y N-polivinil-2-pirrolidona con una fase líquida que contenía sulfato y fosfato de potasio. Los cementos y sus componentes mayoritarios fueron caracterizados por diferentes técnicas. Las intensidades relativas en los espectros FTIR de las bandas asignadas a los grupos PO43- y al agua, cambian con la composición del cemento. Los espectros infrarrojos de los cementos también indican una reducción del grado de cristalinidad de la hidroxiapatita durante la formación del cemento, confirmada por los resultados de RX y la aparición de nuevas bandas asignadas al modo de vibración de grupos carboxilatos como resultado de los polímeros empleados. El comportamiento térmico de los cementos se ve también alterado por la composición de los cementos

Discovering Spatio-Temporal Patterns in Precision Agriculture Based on Triclustering

Agriculture has undergone some very important changes over the last few decades. The emergence and evolution of precision agri culture has allowed to move from the uniform site management to the site-specific management, with both economic and environmental advan tages. However, to be implemented effectively, site-specific management requires within-field spatial variability to be well-known and character ized. In this paper, an algorithm that delineates within-field management zones in a maize plantation is introduced. The algorithm, based on tri clustering, mines clusters from temporal remote sensing data. Data from maize crops in Alentejo, Portugal, have been used to assess the suit ability of applying triclustering to discover patterns over time, that may eventually help farmers to improve their harvests.Ministerio de Economía y Competitividad TIN2017-88209-C2Fundaçao para a Ciéncia e a Tecnologia (FCT) UIDB/04561/202

Nanostructured fusiform hydroxyapatite particles precipitated from aquaculture wastewater

The present work represents a new approach for the isolation of uniform nano particulate hydroxyapatite (HAp). The chemical characterization of a calcium phosphate product obtained from industrial trout farm aquaculture wastewater by two different routes, washing either with a basic aqueous medium (washNaOH) or followed by a further washing with ethanol (washEtOH), is explored. Characterization of the isolated materials includes morphology studies (SEM and TEM), structural (XRD, electron diffraction), compositional (EDX) and thermogravimetric analysis (TGA). The obtained products are a mixture of different compounds, with hydroxyapatite the predominant phase. The morphology is unusually nanometric size with fusiform shaped particles, such characteristics are ordinarily only obtained by synthetic routes. This process of phosphate precipitation represents a unique self-sufficient process to be compared to conventional chemical or biological practices for precipitating phosphate

Study and Characterization of Expansive Cement

The objective of this study is to characterize commercial expansive cement for subsequent development of national formulation, with consequent economic effect and independence of the international market. On the other hand the results contribute to the development of scientific and technological potential. Expansive cement is a product that enables non-explosive demolition, rock and concrete demolition. To characterize the composition of these products, techniques used infrared spectroscopy with Fourier Transforms and Scanning Electron Microscopy

Effect of heat treatment on apatite coatings deposited on pre-calcified titanium substrates

Titanium and its alloys are considered interesting materials for endosseous implants. However, they still present drawbacks related to their in-vivo behavior that can be overcome by coatings, such as apatite. This work focuses on the deposition of apatite coatings on commercially pure titanium (grade II) substrates previously pre-calcified. The influence of the temperature used in the thermal treatment on the microstructure and tribo-mechanical surface properties was analyzed. The coatings were structurally and chemically characterized and their tribo-mechanical behavior was evaluated. The nano-apatite coatings were only formed on surfaces with successive treatments in NaOH and CaCl solutions. In addition, scratch tests showed that after the heat treatment the nanoapatite coatings had high bond strength to the substrate.Authors thank to ICMS(CSIC-US)(Spain) for the use of their SEM and XRD facilities. Also, the authors thank to IMRE (Cuba) for the tests performed at the Lucesproject facilities. This work was supported by the Junta de Andalucía-FEDER (Spain) through the Project Ref. P12-TEP-1401 and by the Ministry of Economy and Competitiveness of the State General Administration of Spain under the grant MAT2015-71284-P

Estudios de biocompatibilidad y resistencia a la corrosión de recubrimientos de hidroxiapatita sobre aleaciones de Ti6Al4V

Universidad de Sevilla: Escuela Politécnica Superior VII Jornada de Investigación Desarrollo e Innovación de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de SevillaEl objetivo de este trabajo ha sido desarrollar recubrimientos orgánicos-inorgánicos modificados con dispersiones de partículas de hidroxiapatita (HAp) para mejorar la biocompatibilidad y la respuesta de osteoblastos humanos normales (NHOst) en términos de viabilidad y de adhesión sobre una aleación Ti6Al4V. Los recubrimientos híbridos se han obtenido por vía sol-gel a partir de mezclas de tetrametilortosilicato y ¿-metacriloxipropiltrimetoxisilano. Las partículas de HAp se han obtenido también por vía sol-gel mediante hidrólisis y condensación de una mezcla de trietilfosfito y nitrato de calcio tetrahidratado en cantidades estequiométricas, con una relación Ca/P de 1,67. Para la sinterización de los polvos de HAp, se han aplicado tratamiento térmicos convencionales y una modificación de la técnica de análisis térmico a velocidad controlada (CRTA), que ha mostrado ser una alternativa viable para la producción de películas delgadas de hidroxiapatita sintética con superficie específica controlada y distribución homogénea de poros. Se ha demostrado que la incorporación de partículas de HAp en la red híbrida mejora la adsorción de fibrinógeno y la protección frente a la corrosión de la aleación Ti6Al4V, probablemente debido a un aumento del grado de reticulación de la matriz órgano-polisiloxánica y del espesor del recubrimiento