I3A - Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón

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Universidad de Zaragoza
GBMGrupo de Biomateriales

El Grupo de Biomateriales (GBM) es uno de los grupos de investigación del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), reconocido como Grupo Consolidado por el Gobierno de Aragón. Además de su actividad de investigación, que se describe con más detalle, los miembros del GBM están involucrados en la enseñanza en la EINA (Campus Río Ebro) y la Facultad de Medicina de la Universidad de Zaragoza. Participan también en cursos sobre Biomateriales en el programa de Ciencia de los Materiales y en el Máster-Doctorado de Ingeniería Biomédica del I3A. El grupo GBM colabora en proyectos con otros grupos de investigación tanto nacionales como internacionales. Los miembros del grupo GBM participan activamente en actividades y foros, conferencias científicas, cursos y seminarios con el objetivo de contribuir a la difusión en el campo de los biomateriales.

Línea de Investigación

Ingeniería Biomédica

Estudios clínicos relacionados con el comportamiento a largo plazo de prótesis e implantes

Esta línea consiste en el seguimiento clínico de pacientes implantados, de cara a determinar el comportamiento a largo plazo de los mismos en diferentes aspectos funcionales y biomecánicos, como...

Esta línea consiste en el seguimiento clínico de pacientes implantados, de cara a determinar el comportamiento a largo plazo de los mismos en diferentes aspectos funcionales y biomecánicos, como pueden ser la evolución de la densidad mineral ósea, el remodelado óseo, estudio del fenómeno de stress-shielding, estabilidad del implante, desgaste de las superficies articulares y aparición de osteolisis.

Responsable: Antonio Herrera Rodríguez
Diseño de prótesis para el aparato locomotor

Esta línea consiste en el diseño de estas prótesis basado en la experiencia clínica y en la simulación por elementos finitos del comportamiento biomecánico de diferentes...

Esta línea consiste en el diseño de estas prótesis basado en la experiencia clínica y en la simulación por elementos finitos del comportamiento biomecánico de diferentes articulaciones. La colaboración con el sector industrial de prótesis ha permitido emprender proyectos relacionados con el comportamiento biomecánico de la columna normal sana y con patología degenerativa discal, sistemas de fijación transpedicular y dispositivos intersomáticos, remodelado óseo y comportamiento biomecánico del fémur tras la implantación de diferentes vástagos femorales, análisis experimental de la resistencia de plastias de LCA de rodilla fijadas con tornillos reabsorbibles de ácido poliglicólico, osteointegración de dichas plastias en los túneles transóseos o el diseño de una prótesis para la sustitución de la cabeza radial del codo.

Responsables: Luis Gracia Villa, Antonio Herrera Rodríguez
Mejora del polietileno de prótesis articulares

El polietileno de ultra alto peso molecular es un biopolímero de alta incidencia socio-económica pero susceptible de mejora, dado que junto con las aleaciones de Co-Cr-Mo forman...

El polietileno de ultra alto peso molecular es un biopolímero de alta incidencia socio-económica pero susceptible de mejora, dado que junto con las aleaciones de Co-Cr-Mo forman el par de contacto más utilizado de las prótesis totales de cadera y rodilla. El objetivo de esta línea consiste en mejorar este polietileno para alargar su vida operativa, evitando el fallo aséptico, de manera que la revisión de la prótesis se posponga el mayor tiempo posible. Para alcanzar este objetivo se incorporan antioxidantes o se estudia el reforzamiento con fibras de carbono, o materiales potenciales como los nanotubos de carbono o el grafeno, además de estudiar la adhesión bacteriana de las diferentes modificaciones superficiales.

Responsable: José Antonio Puértolas Rafales

Proyectos Clave

Ingeniería Biomédica

etección de fracturas vertebrales no diagnosticadas y niveles de Vitamina D y Para hormona en población mayor
Estudio prospectivo, en pacientes que ingresan en el Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital Universitario Miguel Servet, por presentar fracturas osteoporóticas de otras...
Estudio prospectivo, en pacientes que ingresan en el Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital Universitario Miguel Servet, por presentar fracturas osteoporóticas de otras localizaciones, para detectar fracturas vertebrales osteoporóticas no diagnosticadas. Además, determinación a estos pacientes de los niveles séricos de Vitamina D y de Parahormona, para determinar la existencia o no de trastornos en el metabolismo del Calcio, provocados por el déficit de Vitamina D.

Financiación: M.S.D.

Seguimiento clínico a 12 años de pacientes operados con prótesis de cadera ABG II
Estudio prospectivo de un grupo de 189 pacientes operados por patología de la cadera a los que se les implanto una prótesis total no cementada ABG II, en el Servicio de Cirugía Ortopédica y...
Estudio prospectivo de un grupo de 189 pacientes operados por patología de la cadera a los que se les implanto una prótesis total no cementada ABG II, en el Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital Universitario Miguel Servet. El estudio clínico comprende valoración de resultados con aplicación de las escalas clínicas usuales, y seguimiento radiográfico para analizar los problemas de desvitalización femoral por stress-shielding, la estabilidad protésica, tanto en cotilo como en fémur, y el desgaste de las superficies de fricción de la prótesis, según el par empleado: metal-polietileno, cerámica-cerámica o cerámica-polietileno.
 
Financiación: STRYKER
Remodelado óseo adaptativo en fémur tras la colocación de un vástago anatómico de apoyo metafisario, recubierto de hidroxiapatita
Estudio prospectivo a 10 años de los cambios remodelativos óseos producidos en el fémur, en los pacientes sometidos a artroplastia total de cadera con vástago anatómico femoral ABG II, en el...
Estudio prospectivo a 10 años de los cambios remodelativos óseos producidos en el fémur, en los pacientes sometidos a artroplastia total de cadera con vástago anatómico femoral ABG II, en el Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital Universitario Miguel Servet.
Se está realizando el seguimiento de un grupo de 60 pacientes con controles densitométricos de la porción proximal del fémur, para determinar la evolución de la densidad mineral ósea en las seis zonas de Gruen, y determinar las repercusiones en el hueso del fenómeno de stress-shielding, producido por la introducción del vástago femoral.

Financiación: STRYKER

Desarrollo y aplicación clínica de un modelo mecánico para el análisis de las fracturas de columna, producidas por traumatismos de baja energía, basado en las determinaciones de la densidad mineral ósea
Los objetivos fundamentales de este proyecto son cuatro:
Determinación de la evolución de las propiedades mecánicas del hueso a partir de la evolución de la densidad mineral ósea,...
Los objetivos fundamentales de este proyecto son cuatro:
Determinación de la evolución de las propiedades mecánicas del hueso a partir de la evolución de la densidad mineral ósea, tanto en condiciones fisiológicas en relación con la edad, como bajo tratamiento farmacológico.
  • Desarrollo de un modelo de daño mecánico que, junto con resultados de la Mecánica de la Fractura, evalúe la probabilidad de fractura ósea a medida que se produce la evolución de la densidad.
  • Implementación de un modelo de predicción de fracturas osteoporóticas en un código de elementos finitos, basado en todos los resultados anteriores, que permita realizar una valoración cuantitativa de la probabilidad de fractura en función de la densidad mineral ósea.
  • Aplicación del modelo desarrollado a un grupo control de pacientes.
  • El modelo predictivo desarrollado se validará con los datos densitométricos obtenidos del grupo de control clínico. Una vez validado, se aplicará a la predicción individualizada del riesgo de fractura vertebral en diferentes edades y condiciones.

Financiación: Fundación MUTUA MADRILEÑA

Estudio mediante elementos finitos para la optimización del sistema TriboFit®
Los objetivos de este proyecto se resumen en los siguientes:
  • Desarrollo de 3 modelos de elementos finitos de la cadera sana, la cadera con TriboFit® y la cadera con TriboFit® con...
Los objetivos de este proyecto se resumen en los siguientes:
  • Desarrollo de 3 modelos de elementos finitos de la cadera sana, la cadera con TriboFit® y la cadera con TriboFit® con lámina de metal en bipedestación. Desarrollo de 3 modelos de elementos finitos de la cadera sana, la cadera con TriboFit® y la cadera con TriboFit® con lámina de metal en apoyo de talón. Desarrollo de 3 modelos de elementos finitos de la cadera sana, la cadera con TriboFit® y la cadera con TriboFit® con lámina de metal en despegue de puntera.
  • Validación de los modelos anteriores a partir de resultados experimentales de  ensayos “in vitro” realizados por la empresa.
  • Evaluación de las tensiones de contacto en diferentes condiciones de carga. Evaluación de la respuesta del hueso a corto y largo plazo en función de laalteración biomecánica que supone la presencia del implante.

    Financiación: MBA/Active Implants

Análisis mediante elementos finitos de las fuerzas musculares actuantes sobre la columna lumbar. Aplicación al diseño y evaluación de fijaciones
El objetivo de este proyecto se desdobla en dos líneas: en la primera de ella se trata de desarrollar una metodología específica para el análisis de las fuerzas musculares que actúan, tanto a...
El objetivo de este proyecto se desdobla en dos líneas: en la primera de ella se trata de desarrollar una metodología específica para el análisis de las fuerzas musculares que actúan, tanto a nivel global como local, en la columna lumbar en individuos sanos. Posteriormente, la metodología desarrollada se aplica al análisis de la columna lumbar en condiciones de degeneración discal, para diferentes grados, así como para evaluar la recuperación funcional que producen las fijaciones lumbares, de cara a optimizar su diseño. Financiación: MEDTRONIC
Mejora de las propiedades tribológicas y mecánicas de compuestos de matriz PEUAPM reforzada con fibras y nanotubos de carbono para aplicaciones biomédicas
Este proyecto intenta mejorar el polietileno desde el punto de vista mecánico para obtener una mayor rigidez y disminuir en el futuro el grosor de los componentes para mejorar la estabilidad de...
Este proyecto intenta mejorar el polietileno desde el punto de vista mecánico para obtener una mayor rigidez y disminuir en el futuro el grosor de los componentes para mejorar la estabilidad de las prótesis. Se utilizan fibras de carbono, fibras de polietileno de grado médico, y se evalúa las posibilidades mecánicas y tribológicas del refuerzo con nanotubos de carbono y grafeno.
Funcoat: funcionalización superficial de materiales
Un objetivo de este proyecto consiste en la modificación y funcionalización de materiales para aplicaciones biomédicas. En el caso del polietileno se analizan los recubrimientos DLC para la...
Un objetivo de este proyecto consiste en la modificación y funcionalización de materiales para aplicaciones biomédicas. En el caso del polietileno se analizan los recubrimientos DLC para la mejora de las propiedades tribológicas y de los DLC dopados con F, I, Ag para obtener una resistencia a la adhesión bacteriana y disminuir el fallo séptico. También se estudian implantación iónica para que actúe como barrera al oxígeno y reducir la oxidación del polietileno ¨in vivo¨.

Tecnologías Clave

Tecnologías Industriales

Tribología

Estudio de los coeficientes de fricción y medida desgaste entre pares de materiales mediante tribómetros bola sobre disco y cilindro sobre disco en presencia de lubricantes y temperatura...

Estudio de los coeficientes de fricción y medida desgaste entre pares de materiales mediante tribómetros bola sobre disco y cilindro sobre disco en presencia de lubricantes y temperatura controlada. El desgaste es un elemento que está presente en prácticamente la totalidad de sectores que están relacionados con elementos mecánicos en movimiento relativo.

Ingeniería Biomédica

Análisis resistente de componentes mecánicos

Estudio del comportamiento resistente de elementos mecánicos complejos, mediante simulación avanzada por elementos finitos. Aplicación a diferentes sectores: industria del automóvil, aeronáutica,...

Estudio del comportamiento resistente de elementos mecánicos complejos, mediante simulación avanzada por elementos finitos. Aplicación a diferentes sectores: industria del automóvil, aeronáutica, construcción, etc. Estudio de problemas complejos: comportamiento no lineal, materiales avanzados, análisis dinámicos, problemas termoelásticos, interacción terreno-estructura, etc.
 

 

Ensayos mecánicos
Realización de diferentes tipos de ensayos mecánicos, con especial aplicación a fractura y fatiga de materiales.
Realización de diferentes tipos de ensayos mecánicos, con especial aplicación a fractura y fatiga de materiales.

Servicios

Ingeniería Biomédica

Simulación por elementos finitos del comportamiento mecánico de estructuras, componentes, prótesis y materiales
Ensayos mecánicos
Estudio de degradación de polímeros en cámara ambiental
Análisis del comportamiento tribológico y mecánico de materiales
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