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El comportamiento mecánico compresivo de los hidrogeles de alcohol polivinílico parcialmente oxidados para la reparación de tejido cartilaginoso

Autores: Todros, Silvia; Spadoni, Silvia; Barbon, Silvia; Stocco, Elena; Confalonieri, Marta; Porzionato, Andrea; Pavan, Piero Giovanni

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

El comportamiento mecánico compresivo de los hidrogeles de alcohol polivinílico parcialmente oxidados para la reparación de tejido cartilaginoso


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Alcohol polivinílico
Hidrogeles
Biodegradabilidad
Propiedades mecánicas
Agentes oxidantes
Rigidez compresiva

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 33

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los hidrogeles de alcohol polivinílico (PVA) se utilizan ampliamente como andamios para la ingeniería de tejidos, aunque sus propiedades de biodegradación aún no se han optimizado. Para superar esta limitación, se ha desarrollado PVA parcialmente oxidado mediante diferentes agentes oxidantes, obteniendo andamios con una biodegradabilidad mejorada. La reacción de oxidación también permite ajustar las propiedades mecánicas, que son esenciales para un uso efectivo in vivo. En este trabajo, se investiga el comportamiento mecánico a compresión de los hidrogeles de PVA nativo y parcialmente oxidado, para evaluar el efecto de diferentes agentes oxidantes, es decir, permanganato de potasio, bromo y yodo. Con este propósito, los hidrogeles de PVA se prueban mediante ensayos de indentación, considerando también la respuesta mecánica dependiente del tiempo. Los resultados de la indentación muestran que la oxidación reduce la rigidez a compresión de aproximadamente 2.3 N/mm para el PVA nativo a 1.1 ÷ 1.4 N/mm para el PVA oxidado. Durante la consolidación, los hidrogeles de PVA exhiben una reducción de fuerza de aproximadamente el 40% y este comportamiento no se ve afectado por el tratamiento oxidante. Se desarrolla un modelo constitutivo poroviscoelástico para describir la respuesta mecánica dependiente del tiempo, teniendo en cuenta las propiedades viscoelásticas de la matriz polimérica y el flujo de moléculas de agua dentro de la matriz durante la compresión a largo plazo. Este modelo permite estimar el módulo de Young a largo plazo de los hidrogeles de PVA en condiciones drenadas (66 kPa para el PVA nativo y 34-42 kPa para el PVA oxidado) y puede ser utilizado para evaluar su rendimiento bajo estrés compresivo in vivo, como en el caso de la ingeniería de tejidos de cartílago.

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