Search

One of the biggest challenges in the biocompatibility of implantable metals is the prevention of the stress shielding effect, which is related to the coupling of the bone-metal mechanical properties. This stress shielding phenomenon provokes bone resorption and the consequent adverse effects on prosthesis fixation. However, it can be inhibited by adapting the stiffness of the implant material. Since the use of titanium (Ti) porous structures is a great alternative not only to inhibit this effect but also to improve the osteointegration of orthopedic and dental implants, a brief description of the techniques used for their manufacturing and a review of the current commercialized implants produced from porous Ti assemblies are compiled in this work. As powder metallurgy (PM) with space holder (SH) is a powerful technology used to produce porous Ti structures, it is here discussed its potential for the fabrication of medical devices from the perspectives of both design and manufacture. The most important parameters of the technique such as the size and shape of the initial metallic particles, the SH and binder type of materials, the compaction pressure of the green form, and in the sintering stage, the temperature, atmosphere, and time are reviewed according to the bibliography reported. Furthermore, the importance of the porosity and its types together with the influence of the mentioned parameters in the final porosity and, consequently, in the ultimate mechanical properties of the structure are discussed. Finally, a few examples of the PM-SH application for the manufacturing of orthopedic implants are presented.

A Espanya actualment la manca d’algun membre d’extremitat superior afecta a 1.125.952 persones adultes majors de 16 anys. Per a aquest col.lectiu és indispensable una pràctica esportiva regular per tal de mantenir un correcte estat i moviment de les estructures òssies i musculars a nivell físic, així com aprofitar els beneficis psicològics i socials derivats de la mateixa. En un present on l’esport s’ha convertit en un mercat tan desenvolupat i tecnològic, existeix un buit al mercat pel que respecta a dispositius ortoprotètics, especialment de membre superiors; sigui de mà o braç. Tot i existir una demanda notable, la manca d’oferta, i l’alt grau d’especialització d’aquesta converteix les poques unitats disponibles en inaccessibles per a la major part d’usuaris. Així doncs el present projecte, que correspon al Treball de Final de doble grau en Enginyeria Mecànica i Enginyeria de Disseny Industrial i Desenvolupament del producte, consisteix en el disseny conceptual i formal d’una pròtesi modular d’extremitat superior de baix cost per a aplicacions esportives. D’aquesta manera, s’examinen les tendències actuals de pràctica esportiva en persones amb mancança d’aquesta extremitat, així com elements presents al mercat i necessitats del col.lectiu per tal d’oferir una proposta amb futura acceptació. Des del punt de vista corporal, s’estudia l’anatomia, antropometria i biomecànica implicada per tal de traduir aquestes dades en un conjunt de mecanismes realitzables a baix cost. Tenint en compte tota aquesta informació, i sense deixar de banda la normativa i legislació, es desenvolupa un disseny versàtil, multifuncional i innovador que resolgui les deficiències en termes d’optimització econòmica; és a dir, es busca fugir de les últimes tendències tecnològiques i components que simulen a la perfecció el moviment humà per a centrar els esforços en un producte simple, econòmic i de fàcil ús que maximitzi les possibilitats de l’usuari pel que fa a pràctica esportiva.

En un presente en el que las tecnologías están en expansión y se buscan las soluciones a grandes problemas, hay un vacío en el mercado en lo que respecta a los dispositivos ortoprotésicos de miembro superior, más conocidos como prótesis de miembro superior o prótesis de brazo o mano. Aunque existen varias opciones, se ha encontrado que todas las funcionales son muy caras, por lo que no son accesibles por una gran parte de los usuarios de este tipo de prótesis. A partir de un estudio del mercado actual, de las diferentes tecnologías y del usuario objetivo, se desarrolla una prótesis de mano mioeléctrica. Ésta funciona a través de impulsos eléctricos, emitidos por los músculos del usuario, que activan diferentes motores produciendo el movimiento de los dedos. Al final del trabajo, sin haber desarrollado la parte eléctrica, se llega al diseño de una prótesis de mano mioeléctrica con un encaje diseñado conceptualmente. La mano diseñada permite el movimiento independiente de los dedos pulgar, índice y corazón, además de un movimiento conjunto del anular y del meñique. En adición, ofrece un precio de producción bajo y permite: la opción de personalizarse estéticamente, la posibilidad de reemplazar piezas individuales sin necesidad de desechar todo el producto y una futura programación de los movimientos de los dedos

Surface modification stands out as a versatile technique to create instructive biomaterials that are able to actively direct stem cell fate. Chemical functionalization of titanium has been used in this work to stimulate the differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) into the osteoblastic lineage, by covalently anchoring a synthetic double-branched molecule (PTF) to the metal that allows a finely controlled presentation of peptidic motifs. In detail, the effect of the RGD adhesive peptide and its synergy motif PHSRN is studied, comparing a random distribution of the two peptides with the chemically-tailored disposition within the custom made synthetic platform, which mimics the interspacing between the motifs observed in fibronectin. Contact angle measurement and XPS analysis are used to prove the efficiency of functionalization. We demonstrate that, by rationally designing ligands, stem cell response can be efficiently guided towards the osteogenic phenotype: In vitro, PTF-functionalized surfaces support hMSCs adhesion, with higher cell area and formation of focal contacts, expression of the integrin receptor α5β1 and the osteogenic marker Runx2, and deposition a highly mineralized matrix, reaching values of mineralization comparable to fibronectin. Our strategy is also demonstrated to be efficient in promoting new bone growth in vivo in a rat calvarial defect. These results highlight the efficacy of chemical control over the presentation of bioactive peptides; such systems may be used to engineer bioactive surfaces with improved osseointegrative properties, or can be easily tuned to generate multi-functional coatings requiring a tailored disposition of the peptidic motifs. Statement of significance Organic coatings have been proposed as a solution to foster osseointegration of orthopedic implants. Among them, extracellular matrix-derived peptide motifs are an interesting biomimetic strategy to harness cell-surface interactions. Nonetheless, the combination of multiple peptide motifs in a controlled manner is essential to achieve receptor specificity and fully exploit the potentiality of synthetic peptides. Herein, we covalently graft to titanium a double branched molecule to guide stem cell fate in vitro and generate an osseoinductive titanium surface in vivo. Such synthetic ligand allows for the simultaneous presentation of two bioactive motifs, thus is ideal to test the effect of synergic sequences, such as RGD and PHSRN, and is a clear example of the versatility and feasibility of rationally designed biomolecules.

L’objecte principal és fabricar pròtesis cranials utilitzant el mètode de deformació incremental de xapa (ISF) amb materials polímers biocompatibles i estudiar-ne el resultat final. Per aconseguir-ho es faran comparacions amb les metodologies SPIF i TPIF utilitzant unes geometries de referència per, posteriorment, trobar els millors paràmetres amb els que fabricar les pròtesis. Es farà ús d’informació de projectes anteriors i s’adaptaran els resultats trobats per aquest projecte