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Investigando la viabilidad y rendimiento de los compuestos estructurales híbridos de PEEK impreso en 3D sobre UHMWPE sobremoldeado para aplicaciones de implantes ortopédicos: un estudio piloto

Autores: Smith, James A.; Basgul, Cemile; Mohammadlou, Bita Soltan; Allen, Mark; Kurtz, Steven M.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Investigando la viabilidad y rendimiento de los compuestos estructurales híbridos de PEEK impreso en 3D sobre UHMWPE sobremoldeado para aplicaciones de implantes ortopédicos: un estudio piloto


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Polietileno de ultra alto peso molecular
Implantes ortopédicos
Fabricados híbridos
PEEK
Topologías porosas
Fuerzas de separación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los componentes de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) para implantes ortopédicos han sido históricamente integrados en respaldos metálicos mediante moldeo por compresión directa (DCM). Sin embargo, los respaldos metálicos son costosos, más rígidos que el hueso cortical y pueden estar asociados con distorsión en imágenes médicas y liberación de metal. Los componentes estructurales de UHMWPE DCM fabricados híbridamente con PEEK fabricados aditivamente podrían ofrecer una solución alternativa, pero aún no se han explorado. En este estudio, se implementaron cinco topologías porosas diferentes (rejilla, triangular, panal, octaédrica y giroide) y tres tamaños de características superficiales (bajo, medio y alto) en la superficie superior de especímenes cilíndricos digitales antes de ser impresos en 3D en PEEK y luego sobremoldeados con UHMWPE. Las fuerzas de separación se registraron entre 1.97-3.86 kN, coincidiendo y superando los valores históricos de la industria (2-3 kN) registrados para los componentes metálicos de UHMWPE DCM. La topología de relleno afectó el mecanismo de falla (Tipo 1 o 2) y las fuerzas de separación obtenidas, con formas que tenían un mayor número de paredes laterales (panal-60%) e interconectividad (giroide-30%) a través de sus construcciones, tolerando fuerzas transmitidas más altas. El tamaño de las características superficiales también tuvo un impacto en la carga aplicada, donde aquellos con bajos porcentajes de relleno generalmente registraron niveles más bajos de rendimiento en comparación con estrategias de relleno medio y alto. Estos hallazgos preliminares sugieren que los compuestos estructurales fabricados híbridamente podrían reemplazar los respaldos metálicos y producir implantes ortopédicos con interfaces polímero-polímero de alto rendimiento.

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