DOCTORADO EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA DE MATERIALES
Abstract
Los cementos óseos acrílicos (ABC) son materiales ampliamente usados en ortopedia en la fijación de prótesis articulares, estabilización de fracturas, como material de relleno de defectos óseos, entre otros. Desde el punto de vista d la primera aplicación, las funciones principales de los cementos son la transferencia de las cargas de servicio y del peso corporal de la prótesis al hueso y la inmovilización inmediata de la prótesis. A pesar de su uso extenso, los ABC presentan algunas desventajas relacionadas con la falta de bioactividad debido a su naturaleza inerte y la susceptibilidad a la generación de infecciones por bacterias, todo lo cual causa aflojamiento de las prótesis en el tiempo. Con el fin de aportar a la solución de algunos de los inconvenientes presentados por los ABC, en este Trabajo de Investigación Doctoral se planteó la incorporación de quitosano en porcentajes entre 0 ¿ 20% en peso con respecto a la fase sólida del cemento y óxido de grafeno en porcentajes entre 0 ¿ 0.5% en peso de la fase líquida. El GO fue sintetizado mediante el método de Hummers modificado y posteriormente caracterizado fisicoquímicamente mediante técnicas Espectroscópicas (FTIR, XPS y Raman), Difracción de rayos-X (DRX), Dispersión de Luz Dinámica (DLS) y Microscopia de Fuerza Atómica (AFM). El estudio del efecto de la incorporación del CS y el GO en los cementos sobre sus propiedades físicas, químicas, térmicas, mecánicas y biológicas en condiciones in vitro e in vivo, mostró que el CS le confiere a los cementos propiedades bioactivas además de incrementar la porosidad y la humectabilidad, favoreciendo la biocompatibilidad. Sin embargo, también se presenta la desventaja de que reduce las propiedades mecánicas de compresión y flexión. Por otro lado, la adición de GO incrementó las propiedades mecánicas y le confirió actividad antibacteriana al cemento. Asimismo, tanto el CS como el GO redujeron la temperatura máxima durante la reacción de polimerización e incrementaron el tiempo de curado y la rugosidad y el contenido de monómero residual. Cuando se incorporaron el CS y el GO juntos en la formulación del cemento, el efecto combinado de las cargas mostró una mayor osteointegración después de 3 meses de implantación en hueso parietal de ratas Wistar y las desventajas mecánicas incorporadas por el CS fueron compensadas gracias al refuerzo alcanzado con las nanopartículas de GO. A partir de los resultados obtenidos en esta investigación se aporta al estado del arte del conocimiento asociado a los ABC cargados con bajo contenido de CS y con GO, consiguiendo principalmente conferir propiedades bioactivas y antibacterianas a los ABC, manteniendo el cumplimiento de las propiedades mecánicas exigidas por la norma ISO 5833- 02. Estos resultados evidencian que las formulaciones desarrolladas son susceptibles de ser empleadas en aplicaciones en aplicaciones como artroplastias, relleno de defectos óseos, y demás usos donde se requiera un desempeño superior en el materiaDoctoradoDOCTOR(A) EN INGENIERÍ
