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La esperanza de vida del ser humano ha aumentado considerablemente a lo largo de los años y esto requiere del aumento en la durabilidad de los materiales implantables con el fin de sustituirlos el menor número de veces posibles a lo largo de la vida del individuo. Esto motiva una línea de investigación científica basada en el proceso de recubrir el titanio utilizado para prótesis de cadera e implantes dentales con hidroxiapatita, el material que forma la parte mineral del hueso. En esta línea se basa el siguiente TFG con el objetivo de modificar superficialmente una lámina de Ti6Al-7Nb con el fin de inducir rugosidad sobre la misma. Esta modificación superficial se lleva a cabo mediante dos técnicas diferentes, una técnica mecánica (desbaste) y otra térmica (ablación láser). Posteriormente, se recubre dicha superficie mediante la tecnología de deposición térmica por plasma atmosférico y posteriormente se caracteriza microestructuralmente y se ensaya el conjunto recubrimiento/sustrato con el fin de conocer qué sustrato proporciona una mayor resistencia a la adherencia. Este proceso permite llegar a la conclusión, de que es necesaria una rugosidad de alrededor de 60 µm para poder conseguir unos resultados aceptables. L'esperança de vida de l'ésser humà ha augmentat considerablement al llarg dels anys i això requereix de l'augment en la durabilitat dels materials implantables amb la finalitat de substituir-los el menor nombre de vegades possibles al llarg de la vida de l'individu. Això motiva una línia de recerca científica basada en el procés de recobrir el titani utilitzat per a pròtesi de maluc i implants dentals amb hidroxiapatita, el material que forma la part mineral de l'os. En aquesta línia es basa el següent TFG amb l'objectiu de modificar superficialment una làmina de Ti6Al-*7Nb amb la finalitat d'induir rugositat sobre aquesta. Aquesta modificació superficial es duu a terme mitjançant dues tècniques diferents, una tècnica mecànica (desbastament) i una altra tèrmica (ablació làser). Posteriorment, es recobreix aquesta superfície mitjançant la tecnologia de deposició tèrmica per plasma atmosfèric i posteriorment es caracteritza microestructuralment i s'assaja el conjunt recobriment/substrat amb la finalitat de conèixer quin substrat proporciona una major resistència a l'adherència. Aquest procés permet arribar a la conclusió, que és necessària una rugositat al voltant de 60 µm per a poder aconseguir uns resultats acceptables. Human life expectancy has increased considerably over the years and this requires an increase in the durability of implantable materials in order to replace them as few times as possible throughout the individual's life. This motivates a line of scientific research based on the process of coating the titanium used for hip prostheses and dental implants with hydroxyapatite, the material that forms the mineral part of bone. The following TFG is based on this line with the aim of superficially modifying a Ti-6Al-7Nb sheet in order to induce roughness on it. This surface modification is carried out using two different techniques, a mechanical technique (grinding) and a thermal technique (laser ablation). Subsequently, said surface is coated using atmospheric plasma thermal deposition technology and subsequently it is microstructurally characterized and the coating/substrate assembly is tested in order to know which substrate provides greater resistance to adhesion. This process allows us to reach the conclusion that a roughness of around 60 µm is necessary to achieve acceptable results.

Doble titulació Los cementos de fosfato de calcio son materiales muy utilizados para aplicaciones biomédicas en el relleno de cavidades óseas. Están compuestos por una fase sólida en forma de polvo y un líquido que al mezclarlos forman una pasta que endurece en minutos. A pesar de los más de 30 años de su uso hay aspectos fundamentales que faltan por estudiar. Uno de ellos es ver cómo afecta la humedad ambiente a la hidratación del polvo y su posterior reactividad. Este ha sido el objetivo del trabajo. Este trabajo se ha divido en dos bloques: primero se realizaron medidas de tiempos de fraguado como prueba de la capacidad reacción del cemento en función de la humedad de la fase sólida y el segundo estudio se centró en la cinética de hidratación del polvo (fosfato tricálcico alfa, α-TCP) a diferentes humedades. Las humedades relativas de trabajo fueron de ~20, 40, 80 y 100%. Se reveló que a humedades cada vez más elevadas el cemento requiere más tiempo para fraguar. Respecto a los resultados de hidratación del polvo se observó que cuanto más elevada era la humedad más se hidrataba el polvo. Sin embargo se observaron dos comportamientos diferentes: el polvo hidratado por debajo del 90% de humedad en menos de dos días se satura de moléculas de agua pero el hidratado al 100% de humedad relativa tarda 13 días para saturarse. Los resultados por rayos X y los ensayos de DSC del polvo de origen muestran que el polvo de α-TCP contiene un 25 % de fase amorfa. Este porcentaje de fase amorfa, observada por DSC, se mantiene constante en todos los polvos hidratados por debajo del 85% pero disminuye progresivamente con el polvo hidratado al 100% de humedad hasta consumirse del todo al cabo de 13 días de hidratación. Los resultados obtenidos parecen indicar que la fase amorfa en el polvo hidratado al 100% transforma a hidroxiapatita (desaparición del pico por DSC) mientras que para los polvos hidratados por debajo del 90% sólo la superficie del material llega a reaccionar.

Doble titulació El objetivo de este proyecto es obtener una distribución bimodal de tamaño de grano a fin de mejorar las propiedades mecánicas de un cemento de fosfato de calcio, siendo el cemento obtenido una apatita deficiente en calcio (CDHA) y el polvo utilizado fosfato tricálcico (α-TCP). En 1983, Brown and Chow introdujeron la posibilidad de obtener HA u otros fosfatos de calcio en forma monolítica a temperatura ambiente o fisiológica a partir de una reacción cementante entre una fase sólida en polvo, formada por uno o más fosfatos de calcio, y una fase líquida, formada por agua o una solución acuosa. Resulta de esta reacción cementante un cuerpo en forma de pasta que se puede inyectar en el cuerpo y endurecerse allí con los fluidos fisiológicos llamado cemento. Hoy en día se investiga mucho la posibilidad de generar el crecimiento óseo con cementos porosos. En este trabajo sin embargo, se busca un cemento lo más denso posible jugando con el método de compactación para mejorar las propiedades mecánicas del material y hacerlo más adecuado para su implantación. Un método de compactación conocido es la sinterización, pero esta técnica a parte de inducir costes energéticos elevados, causa un aumento en el tamaño de grano muy considerable (disminuyendo pues su superficie específica y por lo tanto su capacidad de reabsorción) y el material resultante no puede ser inyectable. Para aprovechar las propiedades inherentes de los cementos, el método que se ha elegido es la utilización de una distribución bimodal de tamaño de partículas de α-TCP. Trabajando con una distribución bimodal se pretende que las partículas más pequeñas actúen de relleno de tal modo que se consiga una estructura mucho más densa y compacta lo que produce una mejora de la resistencia a la compresión de los cementos. Se procedió pues a la fabricación de cementos con una distribución bimodal de partículas a partir de un polvo inicial de α-TCP constituido por: partículas grandes (G) y partículas de siete a diez veces más pequeñas (P) que las grandes. Para ello se tuvo que optimizar primero el protocolo de molienda que resultó con distribuciones de partículas con tamaño mediano teórico de 18.7 μm (G) y 2.7 μm (P).Además de optimizar el tamaño de partículas, se investigó también el efecto de la proporción relativa entre número de partículas grandes y pequeñas (G:P) en la resistencia a la compresión del cemento resultante. Se prepararon cementos con las siguientes proporciones (en volumen): 1G, 1G 1P, 1G 2P, 1G 4P. Los resultados mostraron que la proporción 1G:4P (en volumen) fue la que mejores propiedades mecánicas dio a pesar que la proporción óptima calculada teóricamente era de 1G2P. Otro estudio que se llevó a cabo fue la influencia de la naturaleza de las partículas de relleno introduciendo partículas de β- TCP, que son menos reactivas que las de α-TCP, en los cementos anteriores. La finalidad era la de mejorar la inyectabilidad del cemento. El trabajo se completó investigando la naturaleza de la fase líquida del cemento. Diferentes fases líquidas: 1) Na2HPO4 al 2.5 wt% y 2) 2.5 wt% Na2HPO4/0.5M citrato de trisodio fueron empleadas en la fabricación de los cementos para evaluar la influencia del citrato de trisodio como agente dispersante. Las técnicas de caracterización de los polvos que forman la fase sólida de los cementos empleados fueron la observación de la distribución de partículas con un Laser Diffraction Particle Size Analyser y de la microestructura del cemento con un microscopio de barrido SEM (Scanning Electron Microscopy).. Para caracterizar los cementos, se midieron los tiempos iniciales y finales de fraguado mediante las agujas de Gillmore, la cohesión del cemento por inmersión en un baño de agua a 37 oC y la inyectabilidad mediante la extrusión de la pasta a través de seringas. a temperatura ambiente. Además, en los cementos ya fraguados se observó su microestructura por microscopia electrónica de barrido, la porosidad abierta por intrusión con mercurio (MIP) y se analizó el grado de transformación de la α-TCP por difracción de Rayos-X. Se midió la resistencia a la compresión de los cementos mediante un ensayo mecánico a compresión.