Montaño Castañeda, Mary CeciliaRomero Cárdenas, Lina Marcela2023-02-112023-12-312023-02-112023-02-11https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7083La 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.1. Introducción............................................................................................................................. 12. Hipótesis ................................................................................................................................. 43. Objetivos ................................................................................................................................. 43.1. Objetivos General ............................................................................................................. 43.2. Objetivos Específicos ....................................................................................................... 44. Estado de Arte ......................................................................................................................... 54.1. Impresión 3D .................................................................................................................... 54.2. Materiales Compuestos .................................................................................................. 114.2.1. Matriz Polimérica: Termoplástico .......................................................................... 144.2.2. Refuerzo: Partícula por Dispersión ......................................................................... 224.2.3. Interfase................................................................................................................... 254.3. Nanocompuesto Polimérico ........................................................................................... 264.3.1. Preparación de los Nanocompuestos ...................................................................... 264.3.1.1. Extrusión .......................................................................................................... 284.3.2. Procesamiento de los Nanocompuestos .................................................................. 284.3.2.1. Moldeo por Inyección ...................................................................................... 284.3.3. Propiedades de los Nanocompuestos ...................................................................... 294.3.3.1. Propiedades Mecánicas: Ensayo de Tracción .................................................. 294.4. Propiedades Antimicrobianas de los Nanocompuestos .................................................. 295. Metodología ........................................................................................................................... 325.1. Reactivos ........................................................................................................................ 325.2. Paso 1: Preparación del Aditivo Antimicrobiano ........................................................... 345.2.1. Modificaciones y variaciones de parámetros .......................................................... 355.2.2. Saturación de la arcilla natural con carga iónica y NPs CuO ................................. 375.2.3. Escalamiento de los Aditivos .................................................................................. 395.3. Paso 2: Formulación y Preparación de los nanocompuestos ......................................... 415.3.1. Proceso de Extrusión – Peletizado .......................................................................... 425.3.2. Proceso de Extrusión - Bobinado ............................................................................ 435.4. Paso 3: Manufactura de los Nanocompuestos ................................................................ 445.4.1. Moldeo por Inyección ............................................................................................. 445.4.2. Impresión 3D .......................................................................................................... 465.5. Paso 4: Ensayos Antimicrobianos y análisis de biocompatibilidad ............................... 485.5.1. Ensayo Antimicrobiano para la arcilla .................................................................... 485.5.1.1. Cepas bacterianas ............................................................................................ 485.5.1.2. Concentración mínima inhibitoria (CMI) ........................................................ 495.5.2. Ensayo Antimicrobiano para Nanocompuestos Inyectados .................................... 515.5.2.1. Cepas bacterianas ............................................................................................ 515.5.2.2. Cinética de muerte bacteriana .......................................................................... 515.6. Técnicas de Caracterización ........................................................................................... 515.6.1. Superficie especifica ............................................................................................... 515.6.2. Espectroscopia de absorción atómica (EAA) ......................................................... 525.6.3. Espectroscopia de Absorción Molecular (UV) ....................................................... 525.6.4. Espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) ........................ 525.6.5. Difracción de rayos X (DRX) ................................................................................. 525.6.6. Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) ........................................................... 535.6.7. Microscopia Electrónica de Transmisión (MET) ................................................... 535.6.8. Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) ............................................................ 535.6.9. Análisis Termogravimétrico (TGA) ....................................................................... 535.7. Propiedades de los compuestos ...................................................................................... 545.7.1. Ensayo esfuerzo – deformación .............................................................................. 545.7.2. Ensayo de contracción ............................................................................................ 555.7.3. Resistencia química ................................................................................................ 555.7.4. Absorción de agua................................................................................................... 576. Resultados y Discusión .......................................................................................................... 596.1. Aditivo Antimicrobiano ................................................................................................. 596.1.1. Adsorción de cobre y plata en la arcilla .................................................................. 596.1.2. Saturación de la arcilla con carga iónica y NPs ...................................................... 696.2. Nanocompuestos PP – Arcilla ........................................................................................ 766.2.1. Caracterización de los nanocompuestos ................................................................. 776.2.2. Propiedades Térmicas ............................................................................................. 816.2.3. Propiedades Mecánicas ........................................................................................... 846.2.4. Propiedades de Barrera ........................................................................................... 886.2.4.1. Absorción de agua ........................................................................................... 886.2.4.2. Resistencia química ......................................................................................... 896.3. Propiedades Antimicrobianas ......................................................................................... 906.3.1. Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) .............................................................. 906.3.2. Cinética de muerte bacteriana de los compuestos inyectados ................................ 926.4. Impresión 3D de los nanocompuestos ............................................................................ 937. Conclusiones .......................................................................................................................... 97Referencias ................................................................................................................................... 99application/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2023Trabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)AntimicrobianoBiocompatibleMateriales compuestosModelado por deposición fundidaAntimicrobialBiocompatibleComposite materialsFused deposition modeling