Diseño y fabricación de tornillos de fosfato de magnesio para aplicaciones ortopédicas

Abstract

Los cementos de fosfato de magnesio (MPC) se obtienen a partir de una reacción ácido-base en medio acuoso, entre el óxido de magnesio y un fosfato. Tras una rápida reacción exotérmica, se obtiene un material con excelentes propiedades mecánicas, adquiridas poco tiempo después del fraguado. También posee buenas propiedades adhesivas y antimicrobianas. Estos materiales se utilizan desde hace mucho tiempo en ingeniería civil, aunque en los últimos tiempos se ha investigado su uso en aplicaciones médicas, especialmente como material inyectable y en endodoncias. Mediante este proyecto se busca darle una nueva aplicación a los MPC. Dadas sus excelentes propiedades que adquieren tras el fraguado, existe la posibilidad de fabricar biomateriales implantables de cemento. Los implantes elegidos han sido tornillos ortopédicos, uno para hueso cortical y otro para trabecular. El presente estudio se ha centrado en dos objetivos. En primer lugar, caracterizar física y mecánicamente el material, con el fin de poder elegir una composición óptima para la fabricación de los implantes. Para ello, se ha estudiado como afectan estos cuatro parámetros a los cementos: el ratio M/P, el ratio w/c, el uso de una mezcla de distintos fosfatos y la molienda usada del fosfato. Se han realizado ensayos de compresión y flexión con distintas formulaciones, y se han medido densidades esqueléticas, aparentes y porosidades. También se ha hecho uso de la difracción de rayos X y del microscopio electrónico para estudiar la estructura interna de los materiales resultantes. A continuación, tras elegir el material óptimo, se han indagado distintos métodos para realizar el moldeado de los tornillos. La opción elegida ha sido la inyección del material en moldes flexibles de silicona. Los resultados han sido buenos en cuanto al conformado, pero el material acusa su elevada fragilidad cuando es sometido a esfuerzos de torsión.