Estudio del efecto de la esterilización en injertos óseos reticulares funcionalizados y fabricados mediante la tecnología Direct Ink Writing

Aquest estudi s'enfoca a millorar les propietats del titani pur de grau 2 per al seu ús en implants ossis. Es va utilitzar la tècnica d'impressió 3D Direct Ink Writing (DIW) per a fabricar mostres, les quals van ser tractades amb plata i calci per a estimular l'osteointegració i millorar la resistència antibacteriana. Posteriorment, es van esterilitzar mitjançant autoclau, radiació gamma i òxid etilè i es van comparar amb mostres que no van ser esterilitzades, per a avaluar l'efecte del procés d'esterilització en les propietats del material. Per a estudiar l'efecte de l'esterilització, es va realitzar una caracterització superficial mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i espectroscopía de fotoelectrons de raigs X (XPS), assegurant així que es genera l'estructura esperada. Es van realitzar assajos d'alliberament d'ions, proves microbiològiques i assajos d'adhesió cel·lular amb la finalitat d'avaluar la capacitat antimicrobiana i biocompatibilitat de les provetes. Addicionalment s'analitzen i s'estudien les diferents propietats mecàniques del titani, per a així justificar la selecció d'aquest material i del patró Honeycomb (HC). Els resultats van destacar una certa influència de la tècnica d'impressió 3D, però els tractaments termoquímics van ser els que van repercutir més en les propietats de les mostres. Encara que es va observar un cert impacte del mètode d'esterilització, les diferències principals entre les mostres esterilitzades i no esterilitzades estaven relacionades amb processos previs. Se suggereix millorar la precisió de la impressió 3D i realitzar controls mitjançant la tècnica SEM, en diferents etapes dels tractaments termoquímics. Això ajudaria a determinar les diferents propietats i milloraria la qualitat dels empelts ossis.
Este estudio se enfoca en mejorar las propiedades del titanio puro de grado 2 para su uso en implantes óseos. Se utilizó la técnica de impresión 3D “Direct Ink Writing” (DIW) para fabricar muestras, las cuales fueron tratadas con plata y calcio para estimular la osteointegración y mejorar la resistencia antibacteriana. Posteriormente, se esterilizaron mediante autoclave, radiación gamma y óxido etileno y se compararon con muestras que no fueron esterilizadas, para evaluar el efecto del proceso de esterilización en las propiedades del material. Para estudiar el efecto de la esterilización, se realizó una caracterización superficial mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS), asegurando así que se genera la estructura esperada. Se realizaron ensayos de liberación de iones, pruebas microbiológicas y ensayos de adhesión celular con el fin de evaluar la capacidad antimicrobiana y biocompatibilidad de las probetas. Adicionalmente se analizan y se estudian las distintas propiedades mecánicas del titanio, para así justificar la selección de este material y del patrón Honeycomb (HC). Los resultados destacaron cierta influencia de la técnica de impresión 3D, pero los tratamientos termoquímicos fueron los que repercutieron más en las propiedades de las muestras. Aunque se observó cierto impacto del método de esterilización, las diferencias principales entre las muestras esterilizadas y no esterilizadas estaban relacionadas con procesos previos. Se sugiere mejorar la precisión de la impresión 3D y realizar controles mediante la técnica SEM, en distintas etapas de los tratamientos termoquímicos. Esto ayudaría a determinar las distintas propiedades y mejoraría la calidad de los injertos óseos.
This study focuses on improving the properties of pure grade 2 titanium for use in bone implants. The Direct Ink Writing (DIW) 3D printing technique was used to produce samples treated with silver and calcium, to promote osseointegration and improve antibacterial resistance. The samples were then sterilised by autoclaving, gamma irradiation and ethylene oxide and compared with unsterilised samples to evaluate the effect of the sterilisation process on material properties. To investigate the effect of sterilisation, surface characterisation was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to ensure that the expected structure was produced. Ion release test, microbiological tests and cell adhesion tests were performed to evaluate the antimicrobial capacity and biocompatibility of the samples. In addition, the different mechanical properties of titanium were analysed and studied to justify the choice of this material and the Honeycomb (HC) pattern. The results showed some influence of the 3D printing technique, but it was the thermochemical treatments that had the biggest effect on the properties of the samples. Although some effect of the sterilisation method was observed, the main differences between sterilised and non-sterilised samples were related to the previous processes. It is suggested that the accuracy of 3D printing be improved, and SEM controls be carried out at different stages of the thermochemical treatments. This would help to determine the different properties and improve the quality of the bone grafts.
Aquest estudi s'enfoca a millorar les propietats del titani pur de grau 2 per al seu ús en implants ossis. Es va utilitzar la tècnica d'impressió 3D Direct Ink Writing (DIW) per a fabricar mostres, les quals van ser tractades amb plata i calci per a estimular l'osteointegració i millorar la resistència antibacteriana. Posteriorment, es van esterilitzar mitjançant autoclau, radiació gamma i òxid etilè i es van comparar amb mostres que no van ser esterilitzades, per a avaluar l'efecte del procés d'esterilització en les propietats del material. Per a estudiar l'efecte de l'esterilització, es va realitzar una caracterització superficial mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i espectroscopía de fotoelectrons de raigs X (XPS), assegurant així que es genera l'estructura esperada. Es van realitzar assajos d'alliberament d'ions, proves microbiològiques i assajos d'adhesió cel·lular amb la finalitat d'avaluar la capacitat antimicrobiana i biocompatibilitat de les provetes. Addicionalment s'analitzen i s'estudien les diferents propietats mecàniques del titani, per a així justificar la selecció d'aquest material i del patró Honeycomb (HC). Els resultats van destacar una certa influència de la tècnica d'impressió 3D, però els tractaments termoquímics van ser els que van repercutir més en les propietats de les mostres. Encara que es va observar un cert impacte del mètode d'esterilització, les diferències principals entre les mostres esterilitzades i no esterilitzades estaven relacionades amb processos previs. Se suggereix millorar la precisió de la impressió 3D i realitzar controls mitjançant la tècnica SEM, en diferents etapes dels tractaments termoquímics. Això ajudaria a determinar les diferents propietats i milloraria la qualitat dels empelts ossis.