Estudio del óxido de grafeno como refuerzo mecánico y agente nucleante en andamiajes de policaprolactona, fabricados por el método Freeze Extraction, con futura aplicación en injertos de hueso

Abstract

[ES] En el presente TFG, se pretende fabricar y caracterizar un scaffold reforzado, que exhiba propiedades adecuadas para ser un injerto de hueso: como base, se parte del polímero policaprolactona (PCL), mientras que el refuerzo consiste en nano-láminas de óxido de grafeno (GO). En concreto, se evaluará la influencia del GO en las propiedades a compresión del scaffold, así como en la capacidad de cristalizar hidroxiapatita (HAp) en todo su volumen, como objetivos centrales del trabajo. Para el estudio, se fabricaron en primer lugar los scaffolds con diferentes concentraciones de GO (muestras control y con 0.1, 0.2 y 0.5% wt de GO), empleando dioxano como disolvente y mediante la técnica freeze extraction. En cuanto a las propiedades a caracterizar, éstas son: porosidad, morfología por imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM), propiedades mecánicas a compresión, presencia de enlaces PCL-GO y presencia y cantidad de componente mineral de HAp. Con tal intención, la caracterización se realizó de la siguiente manera: la porosidad se obtuvo a través de 3 métodos diferentes; la morfología del scaffold se examinó mediante imágenes de SEM, entre 30 y 3500 aumentos; las propiedades mecánicas se obtuvieron a través de ensayos de compresión; la presencia de los enlaces PCL-GO mediante espectroscopia de transmisión de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR); la abundancia y distribución de HAp mediante imágenes de FESEM, entre 1k y 10k aumentos, en muestras sumergidas en fluido corporal simulado concentrado (5xSBF); y la cantidad de componente mineral a través de TGA. Finalmente, se consiguió demostrar un aumento del módulo elástico aparente con la presencia de GO; pero no la influencia del GO en el módulo elástico durante la fase de densificación. Además, se confirmó la presencia de enlaces entre PCL-GO, así como demostrar cualitativa y cuantitativamente la influencia del GO en el crecimiento de HAp

[EN] In the following final degree's work, the intention is to manufacture and characterize a reinforced scaffold that shows suitable propoerties for bone graft applications: it is composed by polycaprolactone (PCL), meanwhile the reinforcement is based on graphene oxide (GO) nano-sheets. In particular, we will assess the influence of the amount of GO in the compression mechanical properties of the scaffold, as well as its capability for induce the growth of hidroxyapatite (HAp) crystals, as the main objectives of this project. For the study, scaffolds with different concrentrations were manufactured (control sample annd samples with 0.1, 0.2 and 0.5% wt of GO), by using dioxane as a solvent and the manufacturing tecnic known as freeze extraction. The characterization properties are: porosity, morphology in SEM, compression mechanical properties, PCL-GO bond presence and the amount of HAp crystal. The characterization was taken by the following methods: the porosity was obtained by 3 different methods; SEM was used for the assessment of the morphology, in a range between 30 and 3500 augments; the compression essay gave us its mechanical properties; the presence of PCL-GO chemical bonds aws studied from the FTIR; the presence and distribution of HAp was observated by means of FESEM with a range of augments between 1k and 10k, and finally, the quantitative amount of HAp was taken from TGA. Finally, and increase of the apparent elastic modulus due to the presence of GO was demostrated; but it couldn't be possible in the case of the elastic modulus during the densification phase. Moreover, the PCL-GO chemical bounds were confirmed, as well as the influence of GO in the HAp crystals' growth, qualitative and quantitatively.