Examinando por Materia "Fused deposition modeling"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de un filamento para impresión 3d basado en el sistema híbrido polipropileno – arcilla saturada con carga iónica y nanopartículas para aplicaciones biomédicas
    (2023-02-11) Romero Cárdenas, Lina Marcela; Montaño Castañeda, Mary Cecilia
    La infección por bacterias, hongos y virus relacionada con los dispositivos utilizados en la atención médica como catéteres, implantes, prótesis, ventiladores y demás, ha tenido un aumento significativo, empeorando la salud de los pacientes y aumentando los costos de los tratamientos. En cuanto a la fabricación de los dispositivos biomédicos, la impresión 3D ha tomado una alta participación en este campo, puesto que permite el diseño de piezas a la medida del paciente. De esta manera, considerando la alta tasa de infecciones intrahospitalarias por los dispositivos médicos, la impresión 3D como manufactura personalizada y de bajo costo, y el creciente desarrollo de compuestos como biomateriales, se abordó el desafío de mezclar un polímero con carga mineral saturada ¿de? iones y nanopartículas metálicas con efecto antimicrobiano. En esta línea, el objetivo del presente trabajo fue desarrollar un filamento para impresión 3D basado en polipropileno (PP) con arcilla saturada (Ar Sat) con carga iónica de plata/cobre (Ag+ , Cu2+) y nanopartículas (NPs) de óxido de cobre (CuO), con propiedades mecánicas óptimas, antimicrobianas y biocompatible para la conformación de dispositivos de uso médico. En virtud de ello, se preparó el aditivo arcilla-(Ag+ , Cu2+) y arcilla-(Ag+ , Cu2+)-NPs CuO. Se determinó la adsorción de los iones metálicos mediante espectroscopia de adsorción atómica, analizó la incorporación de los iones y NPs en la estructura de la arcilla mediante los análisis de difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja (FT-IR), microscopia electrónica de barrido (MEB) y microscopia electrónica de transmisión (MET). Posteriormente, se formuló un masterbatch (MB) con diferentes porcentajes del aditivo y PP. El MB pasó por un proceso de extrusión, peletizado y manufacturado por inyección. Se estudió el comportamiento mecánico, químico y microbiológico del polímero frente a diferentes porcentajes de aditivos mediante análisis de DRX, FT-IR, termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), MET, tracción (ASTM D638-14), absorción de agua (ISO 62), resistencia química (ASTM D543), pruebas microbiológicas. Finalmente, los MB se procedió bobinar para obtener los filamentos e imprimir piezas por la técnica fabricación de filamentos fundidos (FFF). A las piezas impresas se les realizó un ensayo de tracción y un ensayo de contracción. Los resultaron mostraron que la arcilla incorporó por intercambio iónico en su estructura los iones y nanopartículas metálicas, presentando efecto bactericida no al contacto, pero si con el tiempo. El sistema PP – arcilla no presentó un sistema intercalado, por lo que se obtuvo un microcompuesto. El 3 y 1% en peso de arcilla en la formulación mostró un incremento en sus propiedades mecánicas, térmicas y químicas comparado con el PP. Se obtuvieron filamentos bobinables, homogeneidad en color/textura con un diámetro promedio 1.5 mm. Se logró imprimir el PP, sin embargo, las piezas muestran un decaimiento de alrededor del 30% en relación con las piezas producidas por inyección; aunque muestran menor contracción en comparación con su matriz pura, presentando una menor tendencia a la distorsión y, por lo tanto, mayor estabilidad dimensional.