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Análisis de la influencia del proceso de fabricación utilizado (forja y fabricación aditiva) en el crecimiento de colonias bacterianas en la aleación Ti6Al4V

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Análisis de la influencia del proceso de fabricación utilizado (forja y fabricación aditiva) en el crecimiento de colonias bacterianas en la aleación Ti6Al4V

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dc.contributor.advisor Amigó Borrás, Vicente es_ES
dc.contributor.advisor Pemán García, Javier es_ES
dc.contributor.advisor Segovia López, Emilio Francisco es_ES
dc.contributor.author Álvarez Castaño, Adrián es_ES
dc.date.accessioned 2021-03-08T08:18:08Z
dc.date.available 2021-03-08T08:18:08Z
dc.date.created 2020-12-15
dc.date.issued 2021-03-08 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10251/163315
dc.description.abstract [ES] Las infecciones periprostéticas (IPP) son causadas por microorganismos que colonizan prótesis, siendo los principales causantes el S.epidermidis y S.aureus. En la literatura científica se ha abordado la interacción bacteria-sustrato en superficies funcionalizadas de Ti6Al4V, sin estudiar la influencia de su microestructura, la cual depende del método de fabricación empleado (fabricación aditiva) o tratamiento aplicado (forjado). El objetivo de este estudio es desarrollar aleaciones de Ti6Al4V mediante forja, EBM y DMLS y comprobar el efecto que tiene la microestructura de cada una de ellas en la adhesión y colonización de bacterias (S.epidermidis y S.aureus). Para ello se caracterizaron microestructural, mecánica y biológicamente muestras de Ti6Al4V de forja, EBM y DMLS mediante: difracción de Rayos X, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, perfilometría óptica, ensayo de dureza y microdureza, ensayo de cultivo bacteriano y microscopía confocal de fluorescencia. Los resultados muestran un patrón de XRD similar entre muestras, con mayor presencia de Tiα en las de fabricación aditiva. La microestructura característica en las muestras de forjado fue de mill annealing, en EBM y una de DMLS sometida a recocido fue de Windmastätten mientras que en la otra de DMLS fue martensítica con acículas de Tiα’. La rugosidad fue similar entre todas las muestras (>0,5 µm). La microdureza fue semejante entre muestras, mientras que en la dureza la muestra DMLS recocida presentó el menor valor. Debido a la elevada dispersión no se pudieron obtener datos concluyentes del ensayo de cultivo, pero las muestras de fabricación aditiva presentaron una tendencia a mayor colonización, especialmente las de DMLS (entre 134-155% más de UFC/cm2ml para S.aureus, y 80-119% para S.epidermidis en la dilución 10-3 vs. forjado). En la microscopía confocal destaca la ausencia de muerte bacteriana después de 48h de cultivo y la mayor colonización de las muestras de fabricación aditiva, al igual que en el FESEM. es_ES
dc.description.abstract [CA] Les infeccions periprostètiques (IPP) són causades per microorganismes que colonitzen pròtesis, sent els principals causants el S.epidermidis i S.aureus. En la literatura científica s'ha abordat la interacció bacteri-substrat en superfícies funcionalitzades de Ti6Al4V, sense estudiar la influència de la seua microestructura, la qual depén del mètode de fabricació emprat (fabricació additiva) o tractament aplicat (forjat). L'objectiu d'aquest estudi és desenvolupar aliatges de Ti6Al4V mitjançant forja, EBM i DMLS i comprovar l'efecte que té la microestructura de cadascuna d'elles en l'adhesió i colonització de bacteris (S.epidermidis i S.aureus). Per a això es van caracteritzar microestructural, mecànica i biològicament mostres de Ti6Al4V de forja, EBM i DMLS mitjançant: difracció de Raigs X, microscòpia òptica, microscòpia electrònica d'escombratge, perfilometría òptica, assaig de duresa i microduresa, assaig de cultiu bacterià i microscòpia confocal de fluorescència. Els resultats mostren un patró de XRD similar entre mostres, amb major presència de Tiα en les de fabricació additiva. La microestructura característica en les mostres de forjat va ser de mill annealing, en EBM i una de DMLS sotmesa a recuita va ser de Windmastätten mentre que en l'altra de DMLS va ser martensítica amb acícules de Tiα’. La rugositat va ser similar entre totes les mostres (>0,5 µm). La microduresa va ser semblant entre mostres, mentre que en la duresa la mostra DMLS recuita va presentar el menor valor. A causa de l'elevada dispersió no es van poder obtindre dades concloents de l'assaig de cultiu, però les mostres de fabricació additiva van presentar una tendència a major colonització, especialment les de DMLS (entre 134-155% més de UFC/cm2ml per a S.aureus, i 80-119% per a S.epidermidis en la dilució 10-3 vs. forjat). En la microscòpia confocal destaca l'absència de mort bacteriana després de 48h de cultiu i la major colonització de les mostres de fabricació additiva, igual que en el FESEM. es_ES
dc.description.abstract [EN] The periprosthesis infections (PPI) are caused by microorganisms that colonize prosthesis, being the main causes the S.epidermidis and S.aureus. Scientific literature has addressed the interaction between bacteria and substrate in functionalized surfaces of Ti6Al4V, without studying the influence of its microstructure, which depends on the manufacturing method used (additive manufacturing) or treatment applied (forging). The aim of this study is to develop Ti6Al4V alloys by means of forging, EBM and DMLS and to check the effect of the microstructure of each one of them has on the adhesion and colonization of bacteria (S.epidermidis and S.aureus). For this purpose, microstructural, mechanical and biological samples of Ti6Al4V from forging, EBM and DMLS were characterized by means of: X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy, optical profilometry, hardness and microhardness test, bacterial culture test and fluorescence confocal microscopy. The results show a similar XRD pattern among samples, with a higher presence of Tiα in the additive manufacturing ones. The characteristic microstructure in the forging samples was of mill annealing, in EBM and one of DMLS submitted to annealing was of Windmastätten while in the other of DMLS it was martensitic with Tiα' needles. The roughness was similar among all samples (>0.5 µm). The microhardness was similar among samples, while in hardness the annealed DMLS sample presented the lowest value. Due to the high dispersion, it was not possible to obtain conclusive data from the culture test, but the samples of additive manufacture showed a tendency to higher colonization, especially those of DMLS (between 134-155% more CFU/cm2ml for S.aureus, and 80-119% for S.epidermidis in the 10-3 vs. forged dilution). In confocal microscopy, the absence of bacterial death after 48h of culture and the greater colonization of the samples of additive manufacture stand out, as in the FESEM. es_ES
dc.format.extent 91 es_ES
dc.language Español es_ES
dc.publisher Universitat Politècnica de València es_ES
dc.rights Reserva de todos los derechos es_ES
dc.subject Titanio es_ES
dc.subject Ti6Al4V es_ES
dc.subject Biomateriales es_ES
dc.subject Microestructura es_ES
dc.subject Fabricación aditiva es_ES
dc.subject DMLS es_ES
dc.subject EBM es_ES
dc.subject Forja es_ES
dc.subject Microbiología es_ES
dc.subject Staphylococcus aureus es_ES
dc.subject Staphylococcus epidermidis es_ES
dc.subject Colonización bacteriana es_ES
dc.subject Biofilm es_ES
dc.subject Crecimiento bacteriano es_ES
dc.subject Tratamiento antibiótico es_ES
dc.subject Fusión por haz de electrones es_ES
dc.subject Sinterización por láser de metal es_ES
dc.subject Titani es_ES
dc.subject Biomaterials es_ES
dc.subject Fabricación additiva es_ES
dc.subject Forjat es_ES
dc.subject Microbiologia es_ES
dc.subject Colonització bacteriana es_ES
dc.subject Additive manufacturing es_ES
dc.subject Bacterial growth es_ES
dc.subject Antibiotic treatment es_ES
dc.subject Electron Beam Melting es_ES
dc.subject Direct Metal Laser Sintering es_ES
dc.subject.classification CIENCIA DE LOS MATERIALES E INGENIERIA METALURGICA es_ES
dc.subject.other Máster Universitario en Ingeniería Biomédica-Màster Universitari en Enginyeria Biomèdica es_ES
dc.title Análisis de la influencia del proceso de fabricación utilizado (forja y fabricación aditiva) en el crecimiento de colonias bacterianas en la aleación Ti6Al4V es_ES
dc.type Tesis de máster es_ES
dc.rights.accessRights Abierto es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales - Departament d'Enginyeria Mecànica i de Materials es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales - Escola Tècnica Superior d'Enginyers Industrials es_ES
dc.description.bibliographicCitation Álvarez Castaño, A. (2020). Análisis de la influencia del proceso de fabricación utilizado (forja y fabricación aditiva) en el crecimiento de colonias bacterianas en la aleación Ti6Al4V. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/163315 es_ES
dc.description.accrualMethod TFGM es_ES
dc.relation.pasarela TFGM\121913 es_ES


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