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Diseño, fabricación y caracterización de un andamio de defecto tibial de doble material con porosidad de gradiente de tamaño crítico

Autores: Lee, Ming-Chan; Pan, Cheng-Tang; Chen, Wen-Fan; Lin, Meng-Chi; Shiue, Yow-Ling

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Diseño, fabricación y caracterización de un andamio de defecto tibial de doble material con porosidad de gradiente de tamaño crítico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Estudio de andamio para defecto compuesto de tibia
Porosidad con gradiente radial
Análisis de elementos finitos
Distribución de estrés
Aleación de titanio

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio propuso un andamio compuesto para defectos en la tibia con porosidad de gradiente radial, utilizando análisis de elementos finitos para evaluar el estrés en la región tibial con defectos significativos de tamaño crítico. Las simulaciones para andamios con diferentes porosidades se llevaron a cabo, diseñando un andamio óptimo para defectos en la tibia con porosidad de gradiente radial para reparar y reemplazar defectos óseos críticos. Los andamios con porosidad de gradiente radial resultaron en una distribución de estrés más uniforme, reduciendo la rigidez de la aleación de titanio y aliviando los efectos de blindaje por estrés. El andamio se fabricó utilizando la tecnología de fusión láser selectiva (SLM) con un recocido de alivio de tensiones para simplificar la fabricación de la estructura porosa. El estudio utilizó sitios de defectos en la tibia de conejos blancos de Nueva Zelanda como parámetros de simulación, reconstruyendo el modelo 3D e implantando el andamio compuesto. El análisis de elementos finitos en ANSYS-Workbench simuló fuerzas bajo condiciones de alta actividad, analizando la distribución de estrés y la deformación. En la simulación, el andamio de aleación de titanio soportó un estrés máximo de 122.8626 MPa, mientras que el material de HAp encapsulado centralmente entregó 27.92 MPa. El diseño demostró una resistencia estructural superior, reduciendo así la concentración de estrés. El andamio se fabricó utilizando SLM, y se utilizó un método de diseño uniforme para determinar una colección de parámetros óptimos de recocido. Se utilizaron pruebas de nanoindentación y compresión para determinar la influencia del recocido en el módulo elástico, la dureza y la energía de deformación del andamio.

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