En las últimas décadas, el titanio y sus aleaciones se han convertido en una alternativa atractiva para el uso como materiales para implantes y prótesis (implantes dentales, prótesis de rodillas, clavos endomedulares, etc.) por poseer las propiedades de biocompatibilidad, ligereza y de exhibir una buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la corrosión. Actualmente una de las áreas de investigación más activas en el campo de los biomateriales es la de tratamientos superficiales sobre titanio, con la finalidad de mejorar la adherencia entre el implante y el hueso. El objetivo del presente trabajo de investigación es la caracterización de la superficie y evaluación de la biocompatibilidad de compuestos nanoestructurados de titanio e hidroxiapatita. La incorporación del titanio con la hidroxiapatita se realizó mediante un proceso de fricción batido (FSP) sobre la superficie del titanio, con diversas concentraciones de hidroxiapatita. La caracterización de la superficie de las probetas se realizó mediante dos métodos: por microscopía electrónica de barrido y perfilometría óptica. La evaluación de biocompatibilidad se realizó mediante ensayos electroquímicos, para evaluar la pasivación del titanio, y ensayo in-vitro para la evaluación de formación de apatita sobre la superficie de las muestras de titanio; ambos ensayos se realizaron a temperatura corporal (37°C). Se complementaron los estudios mediante una evaluación con microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que es posible fabricar compuestos superficiales de hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada empleando el método de procesamiento por fricción batido (FSP). Como resultado de los ensayos electroquímicos se observó hidroxiapatita dopada con oxido de silicio presenta el mejor comportamiento ante la corrosión; de la misma manera los ensayos in-vitro evidenciaron una mayor formación de apatita sobre la superficie de las muestras hidroxiapatita dopada. / Tesis

La utilización de biopolímeros en reemplazo de los polímeros tradicionales sintéticos es una necesidad creciente en todos los campos de la industria. La carragenina es un polisacárido que se extrae de las algas, por lo que se considera una alternativa a tomar en cuenta ya que es un material abundante, económico y biodegradable. El objetivo principal de esta tesis es desarrollar y caracterizar nanocompuestos a partir de una matriz de carragenina con diversos nanorefuerzos tales como óxido de grafeno y nanotubos de carbono de pared simple y múltiple. Las películas obtenidas se caracterizarán estructural, térmica, morfológica y mecánicamente. Para cumplir con lo trazado en el objetivo principal, en primer lugar se procedió a hacer una revisión del estado del arte, presentando los fundamentos básicos para el desarrollo de nanocompuestos, describiendo las generalidades de la carragenina, el óxido de grafeno y los nanotubos de carbono, así como también los procesos más conocidos de síntesis de nanocompuestos. Se procedió a extraer el biopolímero de las algas y luego se elaboraron los nanocompuestos de tres tipos diferentes: los reforzados con óxido de grafeno, nanotubos de carbono de pared múltiple y nanotubos de carbono de pared simple. Cada tipo de nanocompuesto fue preparado con tres porcentajes de peso de refuerzo: 1%, 3% y 5%. Todas las películas fueron sometidas a difractómetría de rayos X, espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier, termogravimetría, calorimetría de barrido diferencial, microscopía electrónica de barrido y de fuerza atómica, y a ensayos de tracción. Los resultados obtenidos demuestran una buena interacción entre la matriz y los refuerzos, ya que las propiedades estructurales de la matriz no se ven afectadas por la presencia de nanopartículas. Las propiedades térmicas se mantienen estables ya que no existen cambios considerables en la temperatura de degradación térmica ni en la de transición vítrea, sin embargo se observa una mayor cantidad de masa remanente luego de la pirolisis de la matriz cuando esta se encuentra reforzada con los refuerzos estudiados. Las pruebas de microscopía muestran una correcta dispersión de los refuerzos a lo largo de todas las muestras por lo que se puede asegurar que el proceso de obtención de los films ha sido efectivo. Las pruebas mecánicas ofrecen notables resultados, ya que se observan mejorías considerables en todos los casos analizados. La resistencia a la tracción aumentó hasta en un 93.29% para los nanocompuestos reforzados con óxido de grafeno, y el módulo de elasticidad se elevó en un 573.11% en el caso de los nanocompuestos de nanotubos de carbono de pared simple. Las mejores propiedades mecánicas se encontraron al 5% de refuerzo en todos los casos. / Tesis

Estudia las características microestructurales y los efectos de la adición de Ni en tres aleaciones nanoestructuradas a base de Fe, tipo NANOPERM (Fe90Zr7B3, (Fe0.75Ni0.25)90Zr7B3 y (Fe0.50Ni0.50)90Zr7B3). Estas aleaciones son preparadas por mecano-síntesis en dos etapas: en la primera etapa se preparan las aleaciones precursoras Fe0.75Ni0.25 y Fe0.50Ni0.50 a partir de polvos elementales de Fe y Ni por 30 h de mecano-síntesis; en la segunda etapa, las aleaciones nanoestructuradas se obtienen a partir de la mezcla de las muestras precursoras con elementos de Zr y B por 30 h de mecano-síntesis. La evolución estructural de las aleaciones como una función del tiempo de molienda es seguida por difracción de rayos X. El análisis microestructural alrededor de los sitios de Fe se realiza empleando espectroscopia Mössbauer de transmisión del 57Fe. Asimismo, las muestras finales en los tres sistemas son analizados por estructura fina de absorción de rayos X extendidados (EXAFS) en los bordes Kα de los átomos de Fe y Ni. / Tesis

[ES] El desarrollo de nuevas metodologías para la detección y tratamiento del cáncer pasa por la necesidad de minimizar los efectos secundarios de las terapias actuales. En este campo, la nanotecnología permite diseñar y fabricar vehículos de agentes terapéuticos y/o de diagnóstico que pueden dirigirse selectivamente al tejido patológico y responder a estímulos específicos que permiten ejercer un control estricto sobre la actividad biológica de estos sistemas. En este contexto, en la presente tesis doctoral se aborda el diseño, síntesis y validación biológica de sistemas basados en nanopartículas de redes organometálicas (nanoMOFs). El objetivo general es el estudio y evaluación del potencial de los nanoMOFs como componentes estructurales de vehículos destinados a aplicaciones biomédicas, concretamente a la difusión intracelular de fármacos y a la mejora de la resolución de imagen clínica. Dicho planteamiento da lugar a dos retos principales: Desarrollar sistemas estables basados en nanoMOFs de Fe3+ para la difusión intracelular de fármacos antitumorales. Desarrollar sistemas estables basados en nanoMOFs de Fe3+ y Gd3+ para la obtención de nuevos agentes de contraste para mejorar la imagen por resonancia magnética. Para implementar el primero de estos retos, se han preparado materiales para liberación controlada de camptotecina (CPT) basados en nanoMOFs funcionalizados con grupos amino, MIL-100(Fe) y MIL-101(Fe) nanoMOF a los cuales se une CPT mediante enlace covalente sobre los grupos amino, ya sea por amidación o por química click. Los derivados del MIL-101(Fe) cargados con CPT presentan una internalización celular mejorada debido a su potencial ¿ positivo y una fuerte respuesta al pH ácido, aumentando la descarga del fármaco de 2 a 4 veces a pH 5, lo que estimula la liberación intracelular por actividad endosomolítica. En general, estos nanoMOFs constituyen un vehículo apropiado para la difusión segura de CPT, con gran potencial para su uso in vivo. Respecto del segundo reto, se han desarrollado diversos agentes de contraste para imagen por resonancia magnética basados en un MOF análogo del azul de Prusia, Gd(H2O)4[Fe(CN)6], capaces de mejorar tanto la relajatividad longitudinal (T1), como la transversal (T2). Mediante reacción del Gd(H2O)4[Fe(CN)6] con silicato en medio alcalino se han obtenido nanopartículas monodispersas de óxido de Gd-Si conservando la morfología original, con valores de T1 y T2 in vitro superiores a las disoluciones comerciales de quelatos de Gd3+ y excelente estabilidad en fluidos fisiológicos. Asimismo, se ha obtenido un nuevo material híbrido por recubrimiento de las nanopartículas de Gd(H2O)4[Fe(CN)6] con una delgada capa de sílice, por hidrólisis y polimerización del silicato a pH neutro. Dicho material presenta valores de T1 un orden de magnitud superior a los sistemas basados en quelatos de Gd3+ y un contraste positivo mucho más fuerte en imágenes de resonancia in vitro e in vivo, debido al efecto sinérgico entre los centros magnéticos de Gd3+ y Fe3+ estrechamente conectados a través de enlaces tipo ciano en una estructura cristalina muy compacta. Además, estas nanopartículas presentan una composición muy homogénea y una relación atómica de Gd:Fe constante, proporcionando excelente reproducibilidad en la señal. / [CA] El desenvolupament de noves metodologies per a la detecció i tractament del càncer passa per la necessitat de minimitzar els efectes secundaris de les teràpies actuals. En aquest camp, la nanotecnologia permet dissenyar i fabricar vehicles d'agents terapèutics i/o de diagnòstic que poden dirigir-se selectivament al teixit patològic i respondre a estímuls específics que permeten exercir un control estricte sobre l'activitat biològica d'aquests sistemes. En aquest context, en la present tesi doctoral s'aborda el disseny, síntesi i validació biològica de sistemes basats en nanopartícules de xarxes organometàliques (nanoMOFs). L'objectiu general és l'estudi i avaluació del potencial dels nanoMOFs, com a components estructurals de vehicles destinats a aplicacions biomèdiques, concretament a la difusió intracel·lular de fàrmacs i a la millora de la resolució d'imatge clínica. Aquest plantejament dona lloc a dos reptes principals: Desenvolupar sistemes estables basats en nanoMOFs de Fe3+ per a la difusió intracel·lular de fàrmacs antitumorals. Desenvolupar sistemes estables basats en nanoMOFs de Fe3+ i Gd3+ per a l'obtenció de nous agents de contrast per a millorar la imatge per ressonància magnètica. Per a implementar el primer d'aquests reptes, s'han preparat sistemes d'alliberament controlat de camptotecina (CPT) basats en nanoMOFs funcionalitzats amb grups amino, MIL-100(Fe) i MIL-101(Fe) nanoMOF als quals s'uneix CPT mitjançant enllaç covalent sobre els grups amino, ja siga per amidació o per química click. Els derivats del MIL-101(Fe) carregats amb CPT presenten una internalització cel·lular millorada a causa del seu potencial ¿ positiu i una forta resposta al pH àcid, augmentant la descàrrega del fàrmac de 2 a 4 vegades a pH 5, la qual cosa estimula l'alliberament intracel·lular per activitat endosomolítica. En general, aquests nanoMOFs constitueixen un vehicle apropiat per a la difusió segura de CPT, amb gran potencial per al seu ús in vivo. Respecte del segon repte, s'han desenvolupat diversos agents de contrast per a ressonància magnètica basats en un MOF anàleg del blau de Prússia, Gd(H2O)4[Fe(CN)6], capaços de millorar tant la relaxativitat longitudinal (T1), com la transversal (T2). Mitjançant reacció del Gd(H2O)4[Fe(CN)6] amb silicat en pH alcalí s'ha obtingut nanopartícules monodisperses d'òxid de Gd-Si conservant la morfologia original, amb valors de T1 i T2 in vitro superiors a les dissolucions comercials de quelats de Gd3+ i excel·lent estabilitat en fluids fisiològics. Així mateix, s'ha obtingut un nou material híbrid per recobriment de nanopartícules de Gd(H2O)4[Fe(CN)6] amb una capa prima de sílice, per hidròlisi i polimerització del silicat a pH neutre. Aquest material presenta valors de T1 un ordre de magnitud superior als sistemes basats en Gd3+ i un contrast positiu molt més fort en imatges de ressonància in vitro e in vivo, a causa d'aquest efecte sinèrgic existent entre els centres magnètics de Gd3+ i Fe3+ estretament connectats a través d'enllaços tipus ciano en una estructura cristal·lina molt compacta. A més, aquestes nanopartícules presenten una composició molt homogènia i una relació atòmica de Gd:Fe constant, proporcionant total reproductibilitat en el senyal. / [EN] Developing new methodologies for cancer diagnosis and therapy involves the need to minimize current therapies secondary effects. In this field, nanotechnology brings out the opportunity to design and manufacture vehicles for therapeutic and/or diagnostic agents, which may be selectively targeted to the pathological tissue and respond under specific stimuli that allow to accurately control the systems biological activity. In this context, this doctoral thesis tackles the design, synthesis and biological validation of metalorganic nanoparticle-based systems (nanoMOFs). The general aim is the study and evaluation of nanoMOFs potential as structural components of vehicles for biomedical use, mostly to drug intracellular diffusion and clinical imaging improvement. This rationale leads to two main challenges: Developing stable systems based on Fe3+ nanoMOFs for intracellular diffusion of antitumor drugs. Developing stable systems based on Fe3+ and Gd3+ nanoMOFs to obtain novel contrast agents that can enhance magnetic resonance imaging. In order to address the first challenge, we have prepared camptothecin (CPT) controlled release materials based on amino group functionalized nanoMOFs, MIL-100(Fe) and MIL-101(Fe), where CPT is covalently bonded over amino groups by amidation or click chemistry. CPT-loaded MIL-101(Fe) derivatives have shown improved cell internalization due to their positive ¿ potential and a strong response to acid pH, increasing drug discharge over 2-4 fold at pH 5, which promotes intracellular release by endosomolytic activity. Overall, these nanoMOFs provide an appropriate vehicle for safe CPT diffusion, with good potential at in vivo use. With regards to our second challenge, we have developed different contrast agents for magnetic resonance imaging based on a Prussian Blue analogue, Gd(H2O)4[Fe(CN)6], that is able to increase both longitudinal (T1) and transversal relaxivity (T2). By reaction of Gd(H2O)4[Fe(CN)6] with silicate in alkaline medium we have obtained Gd-Si oxide monodispersed nanoparticles keeping the pristine morphology, with T1 y T2 in vitro values higher that Gd3+ chelate commercial solutions. Moreover, we have obtained a novel hybrid material by Gd(H2O)4[Fe(CN)6] nanoparticle covering with a thin silica layer, by silicate hydrolysis and polymerization at neutral pH. Such material presented T1 values one order higher that Gd3+ chelate based systems and a positive contrast much stronger in magnetic resonance images in vitro and in vivo, due to the synergetic effect between Fe3+ and Gd3+ magnetic centers closely connected through cyano-bridge bonds in an extremely dense structure. Furthermore, these nanoparticles present a very homogeneous composition and a constant Gd:Fe atomic ratio, providing excellent signal reproducibility. / En primer lugar, me gustaría dar las gracias a mi director de tesis, quien confió en mí para el desarrollo del proyecto que se plasma en estas páginas y a la fundación La Caixa, por el soporte económico que he recibido en esta etapa académica. / Cabrera García, A. (2019). DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES NANOESTRUCTURADOS BASADOS EN REDES ORGANOMETÁLICAS CON APLICACIONES BIOMÉDICAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118799 / TESIS

En el presente trabajo de tesis se desarrolla un sistema de detección de resonancia de plasmones superficiales en películas delgadas de oro y plata por interrogación de ángulo. Con este propósito, en esta tesis se explica los fundamentos físicos para la generación de superficies plasmónicas, revisando conceptos básicos como incidencia oblicua, reflexión total interna y onda evanescente. Es importante conocer y establecer que los metales a frecuencias cercanas y alrededor del rango visible presentan dispersión en la permitividad dieléctrica mostrando coeficientes negativos para la permitividad dieléctrica real. Esto establece las condiciones para la generación de una resonancia u oscilación de las cargas libres en el metal cuando una luz con el vector de onda correspondiente incide sobre ella, a esto se conoce como resonancia plasmónica. Esta resonancia plasmónica se puede detectar por interrogación de ángulo o por interrogación de longitud de onda. En la presente tesis, se desarolla el segundo método por longitud de onda, utilizando la configuración de Krestchmann. Por otro lado, en la última década se ha venido aplicando las técnicas de resolución de las Ecuaciones de Maxwell, convencionalmente utilizada sólo hasta la banda milimétrica, en problemas de estructuras plasmónicas en el rango de frecuencias de luz visible. Esto por cuanto todavía se puede despreciar la naturaleza cuantica de la luz en estos casos. Bajo este enfoque se desarrollan en esta tesis modelos simples para estructuras vidrio-­‐película delgada metálica-­‐aire que puedan ser simuladas con métodos computacionales de Electromagnetismo. Finalmente, en esta tesis, se describe el sistema de detección de resonancia plasmónica por longitud de onda, utilizando una fuente de luz blanca, dispositivos ópticos de polarización y enfoque, espectrómetro, y prisma recubierto con película delgada metálica. Este último elemento es el más crítico en el sistema, por cuanto se requiere un espesor óptimo de 50 nm para el oro y la plata. Sin embargo este espesor sólo se puede conseguir con técnicas de sputtering, no habiendo muchas de estas facilidades en nuestro medio. Se pudo estimar en forma analítica las longitudes de onda de resonancia de las películas de oro y plata, así como vía modelo o simulación electromagnética, y se contrastó con las mediciones de estos recubrimientos, obteniendo una desviación máxima del valor de longitud de onda de resonancia en 5.8% para el oro, y 27% para el caso de la plata, considerando el parámetro S11. / Tesis

Se han obtenido nanoestructuras de compuestos tipo cobre-selenio por dos técnicas de síntesis. La primera consiste en la síntesis asistida por microondas (MW), el proceso se realizó en un horno microondas modificado para la síntesis, para ello a una solución de sulfito de sodio se le añadió selenio en polvo, esta mezcla fue sometida a radiación microondas al 40% formando así el selenosulfato de sodio para luego agregarle acetato de cobre manteniendo la proporción Cu:Se (1:1) mientras se sometía nuevamente a irradiación al 40%, obteniendo al finalizar un precipitado negro de seleniuro de cobre. Adicionalmente, se realizaron otros experimentos mediante la técnica microondas realizando cambios en la proporción Cu:Se para 2:1 y 3:2. La otra técnica consiste en la molienda mecánica o mecanosíntesis (MS) del cobre y selenio en polvo durante 1, 3, 6, 9 y 12 horas bajo atmosfera inerte saturada con argón, utilizando un molino de sistema vibratorio modelo SPEX 8000M. Durante la molienda mecánica los polvos de cobre y selenio son aplanados luego pasan procesos de fracturación y soldadura dando lugar a reacciones en estado sólido obteniendo seleniuro de cobre. Los productos obtenidos por ambas técnicas de síntesis fueron caracterizados mediante difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), microscopia electrónica de barrido (MEB), espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX), espectrofotometría UV-Vis. A los difractogramas obtenidos se les realizo el refinamiento Rietveld utilizando el programa MAUD v2.33 para determinar la composición y porcentaje de cada fase concurrente en los productos. Empleando el programa OriginPro 2017 b9.4.0.220, las ecuaciones de Scherrer y Williamson-Hall se determinaron el diámetro promedio del cristalito así como también la microtensión inducida por la deformación cristalina. A partir de los espectros de fluorescencia de rayos X, el software DppMCA V 1.0.0.16 y PyMCA V 4.7.4 se realizaron análisis de deconvoluciones para confirmar la presencia del cobre, selenio y otros posibles metales. La banda de energía prohibida se obtuvo empleando las absorbancias y el ploteo de Tauc. Los resultados indican que se formaron las fases Cu2Se, Cu3Se2 y Cu1.8Se. El diámetro promedio del cristalito entre 8 y 83 nm, las microtensiones de 0.00105 a 0.01031 Pa, los defectos superficiales y la banda de energía prohibida directa entre 1 y 2eV, hacen del seleniuro de cobre un material de partida para fabricar células solares y materiales más complejos a través de dopados. / Tesis

La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo principal el desarrollo y funcionalización de diversos materiales carbonosos para su posterior aplicación como elemento transductor en sensores y biosensores electroquímicos. En este trabajo se ha evaluado el efecto de emplear diferentes materiales carbonosos como elementos transductores en sensores voltamétricos y cronoamperométricos para la cuantificación de ácido ascórbico y ácido úrico en fluidos fisiológicos humanos (e.g., orina, sudor, suero y sangre). Se han empleado materiales carbonosos basados en grafito, grafeno, óxido de grafeno y nanotubos de carbono con estructura de espina de pescado (herringbone), siendo los tres primeros funcionalizados con nanopartículas metálicas (platino y oro), mientras que los nanotubos de carbono herringbone han sido sometidos a una funcionalización electroquímica covalente con ácido 4-aminobenzoico. Dispersiones acuosas de los materiales carbonos han sido empleadas para modificar, mediante la técnica drop-casting, unas redes de microelectrodos interdigitados de oro. Los electrodos preparados basados en grafeno y en nanotubos de carbono han sido empleados en el desarrollo de sensores voltamétricos para la detección de ácido ascórbico y ácido úrico, mostrando resultados prometedores. Por otra parte, los electrodos basados en óxido de grafeno y nanotubos de carbono herringbone, estando ambos materiales funcionalizados, han sido evaluados para cuantificar simultáneamente ácido ascórbico y ácido úrico mediante cronoamperometría. El electrodo basado en nanotubos de carbono proporciona mejores sensibilidades, lo que es indicativo de las excepcionales propiedades que presentan estos materiales. Ambos sensores han sido empleados para el análisis de muestras reales, resaltando nuevamente las extraordinarias propiedades que presenta el sensor basado en nanotubos de carbono ya que permite el análisis de matrices complejas como sangre, suero u orina, mediante la simple dilución de la muestra y haciendo uso de una calibración externa. Finalmente, se ha desarrollado un biosensor basado en grafito decorado con nanopartículas de platino y sobre el cual se ha inmovilizado la enzima glucosa oxidasa para la cuantificación de glucosa en muestras de sudor humano. Este biosensor ha sido preparado mediante la impresión manual de tintas flexibles sobre un sustrato que también presenta una elevada flexibilidad, de modo que puede ser fijado en la piel humana. La sensibilidad y límite de detección alcanzados con el dispositivo desarrollado ha permitido la cuantificación de glucosa en muestras reales de sudor humano.

La tecnología de manufactura aditiva, AM (additive manufacturing) se está usando con gran éxito en las diversas aplicaciones del modelado por deposición fundida, FDM (fused deposition modeling). Esta es la tecnología más usada en la fabricación 3D principalmente en el área de ingeniería mecánica que la incorpora a sus procesos de producción de prototipos rápidos para pruebas funcionales de bajo costo, componentes complejos, piezas, accesorios, fabricados a partir de modelos digitales. Debido a la necesidad de mejorar las propiedades mecánicas de la materia prima usado para la fabricación de componentes, existe la exigencia de buscar nuevos materiales que puedan ser usados con la tecnología de impresión 3D. Uno de los posibles métodos es la adición de refuerzos de nanotubos de carbono y fibras de carbono a materiales poliméricos como el ABS (acrilonitrilo butadieno styrene). Así, formar materiales compuestos de matriz polimérica que podrían ser utilizados directamente en aplicaciones reales como en la industria aeronáutica y automotriz. El presente trabajo tiene como objetivo la fabricación y caracterización de materiales compuestos de matriz polimérica usando impresión 3D para luego evaluar y comparar sus propiedades mecánicas. Para la fabricación se utilizó la tecnología de impresión FDM y los siguientes materiales: ABS puro, compuestos de ABS más nanotubos de carbono y ABS más fibra de carbono. La metodología seguida para el desarrollo del trabajo primero fue el diseño de las muestras, para ello se utilizó la norma ASTM D638 para las probetas de tracción y ASTM D790 para las probetas de flexión; luego se determinó los parámetros de fabricación variando alturas de capas de deposición a 0,4 mm y 0,2 mm; y cinco diferentes tipos de mallado interno variando las orientaciones de deposición de capas a 90°, 0°, 45°, 0°/90° y 45°/-45°. Luego se procedió a la determinación de las propiedades mecánicas mediante ensayos de tracción y flexión. Finalmente, se realizó una caracterización estructural a la superficie de fractura mediante microscopía electrónica de barrido, SEM (scanning electron microscope). Como resultado final de los ensayos de tracción y flexión se tiene que en general los especímenes fabricados con ABS tienen mayor resistencia que los compuestos de ABS más nanotubos de carbono y ABS más fibra de carbono. Siendo los especímenes fabricados con 0,2 mm de altura de capa más resistentes que los de 0,4 mm. Además, los especímenes fabricados con 0,2 mm de altura de capa tienen resistencia igual a la del filamento base utilizado para la fabricación. Este caso se cumple solo en el ABS y ABS más nanotubos de carbono. En el compuesto ABS más fibra de carbono se refleja una notable disminución de la resistencia. Aunque los resultados del módulo de elasticidad tienen una elevada variabilidad, en todos los casos los materiales compuestos tienen una mayor rigidez respeto al ABS; sin embargo, la rigidez del compuesto ABS más fibra de carbono disminuye a la mitad respecto a su filamento base. Finalmente, los resultados del SEM indican que en el compuesto ABS más fibra de carbono, estas micro partículas no se adhieren de manera correcta a la matriz polimérica creando cavidades entre matriz y aditivo, debilitando la acción del refuerzo al momento de la transferencia de esfuerzos. Resultado que se reflejó durante de los ensayos mecánicos

La versatilidad que la tecnología de modelamiento por deposición fundida (FDM por sus siglas en inglés) presenta para la fabricación de componentes y piezas, no solo para fines decorativos sino para fines industriales, representa una nueva plataforma tecnológica para el desarrollo de nuevos materiales. En pos de tal avance, esta tesis busca describir empíricamente las relaciones entre los parámetros de fabricación por FDM y las propiedades de amortiguamiento de materiales nóveles para fines industriales en reducción de vibraciones, movimiento o sonido. En esta investigación se utilizarán dos materiales reforzados en una matriz de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), el primero con refuerzos de nanotubos de carbono y segundo reforzado con fibras de carbono, de ahora en adelante “ABS + CNT” y “ABS + CF” respectivamente. La redacción de este estudio comienza con una revisión de la literatura acerca la impresión 3D. Asimismo, se realiza una introducción a la teoría del amortiguamiento utilizada en este estudio. Se introducen los conceptos de stick slip, fuerzas de excitación, análisis de datos mediante transformadas de Fourier, método 3dB ancho de banda para el cálculo del ratio de amortiguamiento, y una recopilación de diversas investigaciones realizadas a materiales reforzados con nanotubos y fibras de carbono. Finalmente, se exponen las hipótesis centrales de este estudio. El procedimiento experimental seguido en esta tesis contempló la impresión de las probetas en dos tipos de orientación: cruzada 45°-/45° y unidireccional, en tres niveles de porcentaje de relleno, 100 %, 80 % y 60 %, para cada material. La selección de estos parámetros de impresión se realizó de acuerdo a las mejores propiedades mecánicas obtenidas en investigaciones anteriores [1]. Luego, en el Laboratorio de Acústica de la sección de Física, se implementó un banco de ensayos de caracterización de amortiguamiento de material mediante método impacto. Finalmente, las probetas se caracterizaron mediante ensayos de tracción en el CITE Materiales PUCP. De acuerdo a los ensayos realizado se concluye que los refuerzos de nanotubos de carbono en la matriz de ABS aumentan las capacidades de amortiguamiento del material. Sin embargo, las propiedades de amortiguamiento son inferiores a las de otros materiales utilizados en la industria de impresión 3D. Con respecto a los parámetros de impresión, se muestra la predominancia de la orientación cruzada por sobre la orientación unidireccional en propiedades de amortiguamiento y se sugiere una correlación entre la reducción de la densidad y el aumento de las propiedades de amortiguamiento en los materiales ensayados. Finalmente, se dan detalles acerca del proceso de fabricación de las probetas además de un análisis de las propiedades mecánicas en función de la densidad y de la orientación.

En las últimas décadas, el titanio y sus aleaciones se han convertido en una alternativa atractiva para el uso como materiales para implantes y prótesis (implantes dentales, prótesis de rodillas, clavos endomedulares, etc.) por poseer las propiedades de biocompatibilidad, ligereza y de exhibir una buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la corrosión. Actualmente una de las áreas de investigación más activas en el campo de los biomateriales es la de tratamientos superficiales sobre titanio, con la finalidad de mejorar la adherencia entre el implante y el hueso. El objetivo del presente trabajo de investigación es la caracterización de la superficie y evaluación de la biocompatibilidad de compuestos nanoestructurados de titanio e hidroxiapatita. La incorporación del titanio con la hidroxiapatita se realizó mediante un proceso de fricción batido (FSP) sobre la superficie del titanio, con diversas concentraciones de hidroxiapatita. La caracterización de la superficie de las probetas se realizó mediante dos métodos: por microscopía electrónica de barrido y perfilometría óptica. La evaluación de biocompatibilidad se realizó mediante ensayos electroquímicos, para evaluar la pasivación del titanio, y ensayo in-vitro para la evaluación de formación de apatita sobre la superficie de las muestras de titanio; ambos ensayos se realizaron a temperatura corporal (37°C). Se complementaron los estudios mediante una evaluación con microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que es posible fabricar compuestos superficiales de hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada empleando el método de procesamiento por fricción batido (FSP). Como resultado de los ensayos electroquímicos se observó hidroxiapatita dopada con oxido de silicio presenta el mejor comportamiento ante la corrosión; de la misma manera los ensayos in-vitro evidenciaron una mayor formación de apatita sobre la superficie de las muestras hidroxiapatita dopada.