Profesor sugiere cómo calcular la permeabilidad de los materiales de los implantes
Un profesor asociado de la Universidad RUDN descubrió el efecto del número y tamaño de los poros en la permeabilidad de los implantes óseos por fluidos biológicos. Los resultados del estudio podrían ayudar a elegir los parámetros físicos óptimos de los implantes. Crédito: Universidad RUDN
Un profesor asociado de la Universidad RUDN descubrió el efecto del número y tamaño de los poros en la permeabilidad de los implantes óseos a los fluidos biológicos. Los resultados del estudio podrían ayudar a elegir los parámetros físicos óptimos de los implantes. Los resultados del estudio fueron publicados en el International Journal of Engineering.
Para que un implante sobreviva en el cuerpo y ocupe el lugar del tejido óseo, debe estar hecho de un material no tóxico, biológicamente inerte y resistente al desgaste. Sin embargo, al mismo tiempo, debe ser ligero, poroso y permeable a los líquidos biológicos. Si un implante no interfiere con la transferencia de oxígeno, minerales y nutrientes, comienza a crecer tejido óseo y vasos sanguíneos nuevos a su alrededor, y la regeneración del paciente es más exitosa. Sin embargo, aún no está claro qué nivel de porosidad asegura la mejor permeabilidad y restauración ósea. Un ingeniero de la Universidad RUDN fue el primero en realizar una simulación numérica de estas características y proporcionar una evaluación cuantitativa de la correlación entre porosidad y permeabilidad.
«La estructura interna del material del implante es tan importante para el hueso reconstrucción como su biocompatibilidad. Aún se desconoce si el proceso de regeneración del tejido óseo depende de la porosidad del implante y si afecta la permeabilidad. Los resultados de los estudios experimentales de este tema no están claros. Un modelo de la estructura del material nos permite simular los procesos que se somete un implante en un cuerpo y evaluar la importancia de sus parámetros en términos cuantitativos», dijo Kazem Reza Kasyzadeh, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica e Instrumental de la Academia de Ingeniería de la Universidad RUDN.
El equipo usó una impresora 3D para crear dos grupos de estructuras hechas de celdas cúbicas idénticas con una longitud plana de 1,8 mm en el primer grupo a y 2 mm en el segundo. Luego, se agregaron a cada grupo tres objetos en forma de cilindro (8 mm de alto y 14 mm de diámetro). Los niveles de porosidad en ellos variaron del 34% al 72%, y los poros fueron de 0,8 a 1,3 mm de diámetro en el primer grupo y de 0,9 a 1,5 mm en el segundo. Para probar su permeabilidad, los ingenieros utilizaron tres mezclas de agua y glicerina con diferentes niveles de densidad y viscosidad. Luego, el equipo modeló el flujo de líquidos y su presión sobre las estructuras porosas de los implantes a diferentes velocidades. Después de eso, los científicos calcularon el coeficiente de permeabilidad de cada estructura basándose en los modelos. Aunque los cálculos no coincidieron con los datos experimentales, siguieron la misma tendencia: cuanto mayor es la porosidad, más permeables son los materiales. La permeabilidad también se correlacionó con el tamaño de los poros: una reducción del diámetro del 20 % condujo a una disminución de la permeabilidad del 76 %.
«Potencialmente, nuestros resultados podrían ayudar a reducir la cantidad de pruebas experimentales de nuevas estructuras de implantes óseos. Logramos confirmar que tanto el número de poros en una estructura como su tamaño afectan la permeabilidad del material, por lo tanto, si las propiedades mecánicas de un material lo permiten, se podría aumentar su permeabilidad mediante el cambio del tamaño de poro manteniendo su porosidad en el mismo nivel. mismo nivel», agregó Kazem Reza Kashyzadeh de la Universidad RUDN.
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Los científicos desarrollaron un nuevo método de fabricación de implantes óseos Más información: Análisis experimental y numérico de la permeabilidad en medios porosos, International Journal of Engineering (2020). DOI: 10.5829/IJE.2020.33.11B.31 Proporcionado por la Universidad RUDN Cita: El profesor sugiere cómo calcular la permeabilidad de los materiales del implante (2021, 1 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress. com/news/2021-03-professor-implant-materials-permeability.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.