Nuevos implantes óseos horneados para resistir estrés

Los ingenieros ahora pueden producir componentes óseos complejos con la ayuda de una tecnología de prototipo desarrollada inicialmente para la industria de la construcción liviana.

Investigadores del Instituto Fraunhofer-Gesellschaft (Munich, Alemania) usaron un programa de simulación de prototipo rápido para calcular la estructura interna y la distribución de la densidad del material óseo. Luego pudieron derivar la estructura del material necesaria para otros componentes, calculando así y simulando cómo debe ser construida la estructura de materiales diferentes para satisfacer los requerimientos especificados. El método les permite a los ingenieros producir componentes particularmente livianos –adaptados para cada aplicación- que también son extremadamente robustos. El procedimiento incluye cubrir superficies con capas muy delgadas- de polvos metálicos especializados. Un rayo láser luego calienta (o "aglomera”) el metal pulverizado en los lugares exactos que se requieren con más consistencia.

Los investigadores han mejorado adicionalmente el proceso hasta el punto en que pueden realmente cambiar la estructura interna de las partes después de la producción mediante perforaciones de precisión. Esto hace que la técnica sea muy atractiva para varias industrias, incluyendo aeronaves, automóviles, industria de construcción liviana, y fabricantes de máquinas. Entre ellos también están los fabricantes de implantes óseos, que ahora pueden producir implantes individuales con una estructura interna que parece el hueso del paciente. Los polvos metálicos hechos de biomateriales tales como titanio, y aleaciones de acero hacen posible reconstruir otros elementos óseos, como partes de la rodilla.

"Es como hornear una torta”, dijo Andreas Burblies, vocero de la alianza de productos y procesos de simulación numérica Fraunhofer. "Cualquier polvo suelto remanente es removido posteriormente. El producto final es un elemento poroso abierto; cada punto posee exactamente la densidad correcta y, por lo tanto, una cierta estabilidad”.

La estructura ósea básica está compuesta de hueso cortical (capa más externa), que forma el 80% de la masa ósea esquelética. El hueso poroso, también llamado hueso trabecular, es una estructura esponjosa más interna que parece un panal de abejas, y representa el restante 20% de la masa ósea. Este hueso como malla de esponja está diseñado para la fortaleza, similar a las varas de acero dentro de una estructura de concreto; la combinación de hueso compacto y firme en ciertos lugares y hueso muy poroso en otros, ayuda a resistir cargas extremadamente pesadas.

Enlace relacionado:
Fraunhofer-Gesellschaft Institute