Development and characterization of polymeric screws and plates intended for orthopedic surgery

Abstract

[ES] En el sector médico ha habido un gran esfuerzo en el desarrollo de materiales para problemas relacionados con roturas óseas. Las prótesis o componentes de fijación metálicos son pesados y caros y algunas aleaciones, aunque sean biocompatibles no promueven la regeneración ósea. Es por ello que el actual proyecto presenta una alternativa basada en policaprolactona, polímero económico, biocompatible y dúctil . La incroporación de hidroxiapatita será optimizada ya que este componente mineral presente en tejidos óseos, aporta propiedades biomiméticas que mejoran la integración con el cuerpo humano. El proyecto pretende optimizar la incorporación de hidroxiapatita y estudiar las principales propiedades mecánicas del material para poder ser empleado en prótesis de bajas solicitaciones mecánicas o elementos de fijación. El proyecto llevará a cabo una estimación del desarrollo industrial del producto aplicable al sector biomédico. Para ello se tendrá en cuenta un estudio económico del mismo donde se estudie la viabilidad del proyecto.

[EN] In the medical field, there has been significant effort in the development of materials for issues related to bone fractures. Metal prostheses or fixation components are heavy and expensive, and some alloys, despite being biocompatible, do not promote bone regeneration. Therefore, the current project presents an alternative based on polycaprolactone (PCL), an economical, biocompatible, and ductile polymer. The incorporation of hydroxyapatite (HA) will be optimized as this mineral component present in bone tissues provides biomimetic properties that enhance integration with the human body. The introduction of halloysite nanotubes (HNTs) aims to improve the mechanical properties of the synthesized material. The project aims to optimize the incorporation of HA and HNTs, study the main mechanical properties of the material to be used in prostheses with low mechanical demands or fixation elements. The project will carry out an estimation of the industrial development of the product applicable to the biomedical sector. Specifically, the project will make a technical approach to the manufacturing of five different types of screws for bone fixations. The economic study reveals a budgetary investment of 1,892,830 € with an NPV and IRR of 413,700.40 € and 8%, respectively.

[CA] En el sector mèdic hi ha hagut un gran esforç en el desenvolupament de materials per a problemes relacionats amb trencaments ossis. Les pròtesis o components de fixació metàl·lica són pesats i cars i alguns aliatges, encara que siguen biocompatibles no promouen la regeneració òssia. És per això que l'actual projecte presenta una alternativa basada en policaprolactona (PCL), polímer econòmic, biocompatible i dúctil. La incorporació de hidroxiapatita (HA) serà optimitzada ja que este component mineral present en teixits ossis, aporta propietats biomimètiques que milloren la integració amb el cos humà. Amb la introducció de halloysita (HNTs) es pretendrà millorar les propietats mecàniques del material sintetitzat El projecte pretén optimitzar la incorporació de HA i HNTs, estudiar les principals propietats mecàniques del material per a poder ser emprat en pròtesi de baixes sol·licitacions mecàniques o elements de fixació. El projecte durà a terme una estimació del desenvolupament industrial del producte aplicable al sector biomèdic. Concretament, el projecte realitzarà una aproximació tècnica a la fabricació de cinc tipus de caragols diferents per a fixacions òssies. L'estudi econòmic revela una inversió pressupostària de 1,892,830 € amb un VAN i TIR de 413,700.40 € i 8% respectivament.