Definición geométrica de andamios metálicos para posibles aplicaciones en ingeniería de tejidos

• Acevedo Rueda, Oscar David ^[1] ; Fernández Morales, Gloria Patricia ^[2] ; Ramírez Patiño, Juan Fernando ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Pontificia Bolivariana

     Universidad Pontificia Bolivariana

     Colombia

     
• Localización: INGE CUC, ISSN 0122-6517, ISSN-e 2382-4700, Vol. 15, Nº. 1 (Enero - Junio), 2019, págs. 17-24
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Digital geometric definition of metallic scaffolds for potential applications in tissue engineering
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• Resumen
  • español

    Introducción: El diseño de estructuras porosas tipo andamio en ingeniería de tejidos, se direcciona hacia el desarrollo de elementos que promuevan la consolidación ósea, estabilizando los fragmentos tisulares en dispositivos de fijación biodegradable.

    Objetivo: Obtener un modelo tridimensional digital para un metal celular que asemeje la morfología ósea cortical y trabecular, con características como geometría, tamaño de poro, porosidad y recubrimiento tipo piel, además de brindar una base para la materialización de estructuras que mejoren la regeneración ósea y faciliten el control de las propiedades mecánicas del andamio para los defectos biológicos de su aplicación.

    Metodología: Se presenta un código paramétrico de modelado 3D, mediante la definición de una geometría regular uniforme con una porosidad y tamaño de poro adecuadas, atendiendo a la esencia de los metales celulares y complementada con un cuerpo de recubrimiento tipo piel que envuelve el modelo tridimensional, para elevar la rigidez y la resistencia mecánica del andamio; además de viabilizar el mecanizado de geometrías propias y permitir aislamiento y protección para los casos en los que se requiera.

    Resultados: Se generó el desarrollo de dos modelos digitales para metales celulares con condiciones morfológicas complejas, permitiendo una buena interrelación de parámetros geométricos para la proliferación celular y una respuesta favorable a la solicitación estructural en aplicaciones de ingeniería de tejidos.

    Conclusiones: El modelo diseñado evidencia la posibilidad de aplicarse al desarrollo de alternativas de fijación ósea, que disminuyan la respuesta inflamatoria, eviten intervenciones secundarias y reduzcan las tasas de rechazo a los elementos actualmente utilizados para tratar afecciones osteomusculares.

  • English

    Introduction: The design of porous structures used as scaffolds in tissue engineering, is directed towards the development of elements that promote bone consolidation processes, stabilizing tissue fragments in conventional biodegradable fixation devices.

    Objective: To obtain a digital three-dimensional model for a cellular metal that resembles the cortical and trabecular bone morphology, with characteristics such as geometry, pore size, porosity and skin type coating, as well as providing a basis for the materialization of structures that improve bone regeneration and facilitate the control of the mechanical properties of the scaffold for the biological defects of its application.

    Methodology: A parametric 3D modeling code is presented, by means of the definition of a uniform regular geometry with a suitable porosity and pore size, taking into account the essence of the cellular metals and complemented by a skin-like coating body that surrounds the three-dimensional model seeking to elevate the rigidity and mechanical strength of the scaffolding, in addition to making possible the machining of own geometries and allowing isolation and protection for the cases in which it is required.

    Results: The development of two digital models for cellular metals with complex morphological conditions was generated, allowing a good interrelation of geometric parameters for cell proliferation and a favorable response to structural stress in tissue engineering applications.

    Conclusions: The designed model demonstrates the possibility of being applied to development of bone fixation alternatives, which decrease the inflammatory response, avoid secondary interventions and reduce the rejection rates of the elements currently used to treatment of musculoskeletal conditions.