Materiales biológicos
Caracterización de las propiedades de los materiales biológicos
Micro-tomografía axial computerizada (μtac)
El LADICIM dispone de un micro-tomógrafo axial computerizado (μTAC) marca Bruker, modelo Skyscan 1172. Las características técnicas más reseñables son las siguientes: cámara de rayos X de 11 Mp con corrección de distorsión total, hasta 8000×8000 píxeles en cada capa, detectabilidad de detalles isotrópica de hasta 0.7 µm y un software para análisis de imágenes 2D y 3D. Los principales parámetros óseos que el μTAC es capaz de identificar son los siguientes: porosidad, volumen cortical, volumen trabecular, conectividad, grado de anisotropía, etc.
La figura de la izquierda permite observar la microestructura de una cuerda tendinosa mitral funcional. Se aprecia la configuración interior de las fibras de colágeno, en disposición ondulante, recubiertas de varias capas de elastina y la región exterior de células endoteliales. La figura de la derecha presenta una cuerda mitral calcificada. Los gránulos brillantes que se observan en la parte superior se corresponden con acúmulos de calcio.
Ultramicroindentación (UMI)
Los ensayos UMI se llevan a cabo con un equipo Shimadzu DUH 211, Dynamic Ultra-Micro Hardness Tester, equipado con una punta Berkovich. La capacidad de carga varía entre 0.1 mN y 1961 mN. Este ensayo permite determinar la dureza del material (en diferentes escalas: Vickers, Martens, etc.) y proporciona estimaciones, a nivel local, de parámetros mecánicos relevantes, como el módulo de Young del material.
Ensayos mecánicos
Los ensayos de flexión permiten obtener propiedades resistentes globales de los huesos tales como la fuerza de rotura, la fuerza correspondiente con el límite elástico, la flecha de rotura o la energía absorbida hasta carga máxima o carga de rotura. Es posible llevar a cabo ensayos de flexión en tres y cuatro puntos. Una vez determinada la sección resistente del hueso por medio de μTAC, pueden derivarse resultados resistentes intrínsecos del material, como su módulo de Young o su límite elástico. Los ensayos de flexión se llevan a cabo mediante una máquina electromecánica Servosis, modelo ME-402. Esta máquina está equipada con una célula de carga de baja capacidad, específica para el ensayo de huesos de pequeñas dimensiones. Los ensayos se realizan en condiciones fisiológicas, en una urna dotada de un sistema de recirculación de suero a 37ºC.
Los ensayos de tracción permiten obtener las propiedades resistentes globales de los tejidos tales como la fuerza de rotura, la fuerza correspondiente con el límite elástico, el alargamiento en rotura o la energía absorbida hasta carga máxima o carga de rotura. Una vez determinada la sección resistente del elemento (por ejemplo, una cuerda tendinosa valvular o una arteria) por medio de μTAC, pueden derivarse resultados resistentes intrínsecos del material, como su módulo de Young o su límite elástico. Los ensayos se llevan a cabo mediante una máquina electromecánica Servosis, modelo ME-402. Esta máquina está equipada con una célula de carga de baja capacidad, específica para el ensayo de huesos de pequeñas dimensiones. Los ensayos se realizan en condiciones fisiológicas, en una urna dotada de un sistema de recirculación de suero a 37ºC. Empleando este mismo equipamiento es posible realizar ensayos de fatiga en los cuales se somete al componente a cargas variables en el tiempo, simulando el efecto derivado de los latidos cardiacos.
Microscopía electrónica de barrido (SEM)
Microscopio electrónico de barrido (SEM), marca Zeiss, modelo EVO MA 15. Este equipo puede trabajar tanto en alto vació como en condiciones ambientales permitiendo la adquisición de imágenes sobre materiales no conductores. El voltaje de aceleración de electrones alcanza los 30 kV y la magnificación varía entre x7 y x106. Dispone de un sistema de microanálisis por espectroscopía de energía dispersiva (EDS) que permite determinar la naturaleza química de los materiales analizados.
La figura muestra una micrografía obtenida mediante SEM de una cuerda tendinosa mitral sometida a un ensayo de tracción detenido en el momento de detectarse una caída de carga. El examen SEM ha permitido localizar las microrroturas en las fibras de colágeno, responsables de la reducción en la capacidad resistente del componente.
Ensayos in vitro y en modelos animales
En colaboración con el Laboratorio de Genómica del Hueso (IDIVAL-UC), se realizan diversos ensayos in vitro y en modelos animales, incluyendo cultivos celulares, análisis de genotipado y expresión genética, estudios histológicos, caracterización de efectos de fármacos y modelos de fracturas.