Mejora del polietileno de prótesis articulares mediante la incorporación de grafeno en volumen y en superficie. Caracterización mecánica, físicoquímica y tribológica

Chih, Andrei Ming-Xiao
Puértolas Rafales, José Antonio (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2016
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica

Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

Resumen: La artroplastia es un procedimiento quirúrgico que consiste en realizar un cambio total o parcial de las superficies articulares dañadas o que presentan dolor agudo e incapacitante, cuyo objetivo pretende disminuir el dolor y mejorar la movilidad articular de los pacientes. El PEUAPM se ha consolidado como el material estándar de uso en la mayoría de los pares de fricción de las prótesis articulares. Sin embargo, la degradación oxidativa que sufre el PEUAPM disminuye sus propiedades mecánicas, especialmente la resistencia al desgaste, llevando al fallo del material. Por lo tanto, el aumento de las partículas de desgaste induce a la osteólis y consecuentemente, al aflojamiento aséptico de los implantes articulares. En los últimos años, el descubrimiento del grafeno ha generado un gran interés en su uso como sustancia para reforzar polímeros, debido a sus propiedades mecánicas y tribológicas excelentes. En este trabajo se propone el uso de un recubrimiento de material compuesto grafeno/PEUAPM para mejorar las propiedades del PEUAPM empleado en aplicaciones ortopédicas. Con el fin de alcanzar los objetivos propuestos de este trabajo, se ha realizado una serie de ensayos y pruebas que se dividen en ensayos mecánicos (nanoindentación), físico-químicos (Espectroscopia FTIR y Raman, medida de la conductividad eléctrica), estructurales (Espectroscopia FTIR y Raman, microscopía electrónica de barrido –SEM, microscopía confocal) y tribológicos. Todo ello ha permitido obtener un recubrimiento de un material compuesto grafeno/PEUAPM sobre PEUAPM mediante dos alternativas de introducción de este refuerzo en la superficie y se ha evaluado el comportamiento de dos tipos de materiales de refuerzo. Con respecto a los resultados obtenidos, se observa una mejora en las propiedades mecánicas de los materiales GUR 1050 +1% GR y GUR 1050 +1% GR T240. Los materiales compuestos GUR 1050+ 0,5% GR y GUR 1050+ 1% GR presentan una ligera mejora en el coeficiente de fricción con respecto a los otros materiales obtenidos en este trabajo, mientras que el grafeno 1-2 layers tiene un comportamiento tribológico peor que los nanoplatelets de grafeno cuando se usan como refuerzos. El proceso de pintado por pistola no consigue una buena adhesión entre el material de refuerzo y el sustrato de PEUAPM.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master