Aleaciones avanzadas de Ti-Nb-Ta para implantes óseos con funcionalidad mejorada
Autores: Sass, Jan-Oliver; Sellin, Marie-Luise; Kauertz, Elisa; Johannsen, Jan; Weinmann, Markus; Stenzel, Melanie; Frank, Marcus; Vogel, Danny; Bader, Rainer; Jonitz-Heincke, Anika
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Aleaciones avanzadas de Ti-Nb-Ta para implantes óseos con funcionalidad mejorada
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Fabricación aditiva
Aleaciones de titanio-niobio-tantalio
Fusión por láser en lecho de polvo
Materiales para implantes
Caracterización mecánica
Respuesta biológica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Se informa sobre la fabricación aditiva de aleaciones de titanio-niobio-tantalio con composiciones químicas nominales Ti-xNb-6Ta (x = 20, 27, 35) mediante fusión por lecho de polvo con láser, y se elabora su potencial como materiales de implante a través de la caracterización mecánica y biológica. Se evalúan las propiedades de los especímenes densos fabricados en diferentes orientaciones de construcción y de los especímenes porosos abiertos de Ti-20Nb-6Ta. Las pruebas de compresión indican que la resistencia y la elasticidad están influenciadas por la composición química y la orientación de construcción. La elasticidad mínima se observa siempre en la orientación de 90 grados. Es más baja para Ti-20Nb-6Ta (43.2 +/- 2.7 GPa) y puede reducirse aún más a 8.1 +/- 1.0 GPa para los especímenes porosos abiertos (< 0.001). Además, se cultivan osteoblastos humanos durante 7 y 14 días en especímenes impresos y se compara su respuesta biológica con la de Ti-6Al-4V. La orientación de construcción y el tiempo de cultivo afectan significativamente el perfil de expresión génica de los marcadores de diferenciación osteogénica. Se observa una dispersión celular incompleta en los especímenes fabricados en orientación de construcción de 0 grados, mientras que se observan células ampliamente estiradas en la orientación de construcción de 90 grados, es decir, paralelas a la dirección de construcción. En comparación con Ti-6Al-4V, los especímenes de Ti-Nb-Ta promueven una mejor osteogénesis y reducen la inducción de inflamación. En consecuencia, las aleaciones Ti-xNb-6Ta tienen propiedades mecánicas y biológicas favorables con un gran potencial para su aplicación en implantes ortopédicos.
Descripción
Se informa sobre la fabricación aditiva de aleaciones de titanio-niobio-tantalio con composiciones químicas nominales Ti-xNb-6Ta (x = 20, 27, 35) mediante fusión por lecho de polvo con láser, y se elabora su potencial como materiales de implante a través de la caracterización mecánica y biológica. Se evalúan las propiedades de los especímenes densos fabricados en diferentes orientaciones de construcción y de los especímenes porosos abiertos de Ti-20Nb-6Ta. Las pruebas de compresión indican que la resistencia y la elasticidad están influenciadas por la composición química y la orientación de construcción. La elasticidad mínima se observa siempre en la orientación de 90 grados. Es más baja para Ti-20Nb-6Ta (43.2 +/- 2.7 GPa) y puede reducirse aún más a 8.1 +/- 1.0 GPa para los especímenes porosos abiertos (< 0.001). Además, se cultivan osteoblastos humanos durante 7 y 14 días en especímenes impresos y se compara su respuesta biológica con la de Ti-6Al-4V. La orientación de construcción y el tiempo de cultivo afectan significativamente el perfil de expresión génica de los marcadores de diferenciación osteogénica. Se observa una dispersión celular incompleta en los especímenes fabricados en orientación de construcción de 0 grados, mientras que se observan células ampliamente estiradas en la orientación de construcción de 90 grados, es decir, paralelas a la dirección de construcción. En comparación con Ti-6Al-4V, los especímenes de Ti-Nb-Ta promueven una mejor osteogénesis y reducen la inducción de inflamación. En consecuencia, las aleaciones Ti-xNb-6Ta tienen propiedades mecánicas y biológicas favorables con un gran potencial para su aplicación en implantes ortopédicos.