Resumen:
En esta propuesta de investigación, el grupo de Investigación de materiales y procesos bioinspirados y el grupo de investigación de materiales nanoestructurados por deformación plástica severa, convergen en un esfuerzo integrado para validar in-vivo materiales y el diseño de estructuras destinados al desarrollo de implantes óseos. Previamente se han estudiado materiales como las aleaciones de titanio de la familia alfa+beta (por ejemplo, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb y Ti-13Nb-13Zr), las aleaciones beta (por ejemplo, Ti-Nb, Ti-Nb-Zr-Ta-Hf) y las aleaciones reabsorbibles basadas en magnesio (por ejemplo, Mg-Ca), así como también materiales poliméricos biocompatibles como el hueso hiperelástico (a base de PCL (policaprolactona) con refuerzo de hidroxiapatita y bioglass), los han sido objeto de estudio por parte de los dos grupos de investigación altamente experimentados. El objetivo principal de esta propuesta es desarrollar estudios en áreas metalúrgicas, mecánicas, físicas, superficiales, estructurales, de biocompatibilidad, osteointegración y comportamiento biomecánico, abarcando etapas tanto pre como postquirúrgicas, centradas en los implantes óseos elaborados con técnicas de manufactura avanzada. Dentro de las actividades esenciales, se destaca el diseño y fabricación de implantes con uso de software especializado para el diseño y manufactura avanzada y tecnologías como L-PBF (LaserPowder Bed Fusión), bioimpresión y HPT (High Preassure Torsion). Además, se realizarán análisis detallados de las propiedades de estos implantes, pruebas preclínicas en modelos animales y evaluaciones biomecánicas de los implantes una vez extraídos del hueso. Para la caracterización detallada de las aleaciones, se contará con el respaldo del Centro de Investigación en Magnesio de la Universidad de Kumamoto en Japón, el Instituto Tecnológico de Kyushu y el grupo de investigación Future Manufacturing Technologies de la Universidad de Oulu en Finlandia. Las implantaciones se llevarán a cabo siguiendo protocolos rigurosos, bajo la supervisión y participación de la Universidad Nacional de Costa Rica. Los ensayos preclínicos in-vivo serán gestionados por colaboradores externos de la Universidad Nacional de Costa Rica y el grupo de investigadores del TEC será el gestor central para el desarrollo de estructuras y materiales, así como en los estudios realizados antes y después de las implantaciones. Al concluir esta investigación, se dispondrá de un estudio meticuloso sobre la viabilidad funcional de diversas estructuras y materiales para su implementación en implantes de reemplazo óseo. Este estudio constituirá el cimiento esencial para la determinación de las propiedades biomecánicas, funcionales y de biocompatibilidad, especialmente en términos de osteointegración, y sentará las bases para el desarrollo de implantes biomédicos personalizados, con características funcionales adaptadas a las necesidades específicas de cada paciente. Esta propuesta se establece como un paso esencial para asegurar que los implantes desarrollados sean viables y beneficien significativamente la salud humana. Su éxito enfatiza la importancia de la colaboración entre disciplinas y la unión de expertos de distintas áreas geográficas.