Estudio del efecto de distintos tipos de nanocargas en el comportamiento mecánico y térmico de un cemento óseo / Study of the effect of different nanofillers on the thermal and mechanical behavior of a bone cement

RESUMEN

Objetivo: Estudiar el efecto de la adición de diferentes nanocargas en la resistencia mecánica y en el proceso de curado de un cemento óseo. Material y método: Se preparó un cemento óseo de formulación similar a los cementos comerciales, al que se añadieron nanotubos de carbono (MWCNT), un modificador de la tenacidad basado en copolímeros en bloque (Nanostrength®). Para evaluar el efecto sobre el cemento base, se utilizaron diferentes cantidades de carga, en un rango de entre 0,1 y 1% p/p (MWCNT) y entre 1 y 10% p/p (Nanostrength®). Se efectuaron ensayos de flexión, compresión y fractura para determinar las propiedades mecánicas y las propiedades térmicas. Resultados: Encontramos una disminución en la temperatura máxima alcanzada durante el curado del cemento con la adición de los MWCNT, sin verse afectadas sus propiedades mecánicas. En el caso del Nanostrength®, los resultados obtenidos no presentaron mejoras significativas en sus propiedades mecánicas, fundamentalmente la tenacidad, pero si un ligero aumento en su temperatura de curado y una disminución en el tiempo de fijación. Conclusión: La adición de diferentes porcentajes de nanotubos de carbono a la formulación base de un cemento óseo mejora sus propiedades térmicas sin reducir las propiedades mecánicas. El Nanostrength®, por el contrario, no mejoró el comportamiento térmico ni mecánico del cemento óseo (AU)

ABSTRACT

Objective: To study the effect of the addition of different nanofillers on the mechanical properties and in the curing process of the bone cement. Methods: A bone cement of similar formulation to commercial cements was prepared in the laboratory. Two nanofillers were used carbon nanotubes (MWCNT) and a toughness modifier based on block copolymers (Nanostrength®). To evaluate the effect on the cement, weigth loadings ranging from 0,1 to 1 wt% (MWCNT) from 1 to 10 wt% (Nanostrength®) were used. Bending, compressive and fracture test were achieved to determine their mechanical properties. In addition, thermal properties were studied. Results: The results show a significant decrease in the maximum curing temperature of the cement with the addition of MWCNT, without being affected its mechanical properties. In the case of Nanostrength®, significant improvements were not found in their mechanical properties, mainly tenacity, but a slight increase in temperature and a decrease of curing time of fixation were observed. Conclusions: The addition of carbon nanotubes to the basic formulation of a bone cement enhances the thermal properties without a reduction of the mechanical properties. Nanostrength® does not seem to improve the thermal and mechanical behavior of the bone cement (AU)