Author(s):
Pires, Liliana Sofia Oliveira 
Date: 2011
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/7779
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia de materiais; Biocerâmica; Vidro bioactivo; Prototipagem rápida - Modelos tridimensionais; Regeneração óssea; Tecidos (biologia)
Description
O presente trabalho teve como objectivo produzir estruturas porosas vítreas
para engenharia de tecidos através da técnica aditiva de prototipagem rápida
por impressão tridimensional (3DP). Foi utilizada uma máquina ZPrinter 310,
ZCorporation e para a definição das formulações a imprimir usou-se, como
referência, o pó comercial fornecido com a máquina.
Com base nos resultados da caracterização física do pó comercial (tamanho
médio de partícula, distribuição granulométrica, análise microestrutural e
cristalográfica) foram preparadas várias formulações da composição vítrea
designada por T14P43, do sistema TiO2.P2O5.CaO, identificada, em trabalhos
anteriores, como possuindo características bioactivas, adequadas para
aplicações em contacto com o tecido ósseo.
Para a impressão dos modelos de vidro na máquina de prototipagem, foi
definido um modelo virtual e elaborado o padrão, em pó comercial, e realizouse
um estudo sistemático dos parâmetros processuais considerados
relevantes (composição do ligante, formulação de pó, nível de saturação no
shell e core, bleed compensation e espessura da camada impressa), por forma
a determinar as condições mais adequadas para a produção de estruturas
porosas utilizáveis em engenharia de tecidos.
Os modelos de vidro impressos foram sinterizados de acordo com programas
térmicos definidos com base nas propriedades do vidro, e depois
caracterizados a nível dimensional, morfológico, estrutural e mecânico. No
final, foram submetidos a testes de mineralização em meio fisiológico
simulado.
Neste trabalho ficou demonstrado que é possível utilizar uma máquina de
impressão 3DP para a fabricação de estruturas porosas vítreas com
características adequadas a aplicações como suporte temporários em
engenharia de tecidos. As propriedades mecânicas das estruturas produzidas
e a sua capacidade de mineralização em fluidos fisiológicos sugerem que as
mesmas poderão ser utilizadas na área da regeneração de tecido ósseo em
situações de baixa solicitação mecânica. The aim of the present study was to produce porous glassy structures for tissue
engineering by additive rapid prototyping technique for three-dimensional
printing (3DP). It was used a ZPrinter 310, ZCorporation machine and for the
definition of the printable formulations, the commercial powder supplied with
the machine, was used as a reference.
Based on the results of the commercial powder characterization (average
particle size, particle size distribution, microstructural and crystallographic
analysis) several formulations of a glassy composition were prepared. This
composition, of the TiO2.P2O5.CaO system and named T14P43, showed, in
previous works, to exhibit a bioactive behaviour, suitable for applications in
contact with bone tissue.
For printing the glass models in the prototyping machine, a virtual model was
defined, the “standard model”, in commercial powder was produced, and a
systematic study of the relevant processing parameters (composition of the
binder, formulation of powder, saturation level in the shell and core, bleed
compensation and printed layer thickness), was carried out in order to
determine the most suitable conditions for the fabrication of porous structures
for tissue engineering applications.
Printed glass models were sintered through thermal programs the glass
properties, and then characterized in terms of dimensions, structure,
morphological features and mechanical properties. Finally, the sintered models
were submitted to mineralization tests in simulated physiological media.
In this work it was demonstrated that it is possible to use a printing machine to
manufacture 3DP glassy porous structures with suitable characteristics for
tissue engineering applications as temporary scaffolds. The mechanical
properties of the produced structures and their mineralization capability in
physiological fluids suggest that they have potential to be used in bone tissue
regeneration under low load bearing situations. Mestrado em Engenharia de Materiais
