Reconstrucción computacional de andamios para ingeniería de tejidos

Abstract

La caracterización de biomateriales se sirve cada vez más técnicas no destructivas de obtención de imágenes. Estás técnicas pueden ser aplicadas tanto in vitro como in vivo con una resolución que depende del tamaño de la muestra y de la técnica utilizada. Una de las técnicas más utilizadas, por su alta resolución, es la micro tomografía axial computerizada (μ-TAC). El objetivo de este estudio fue caracterizar andamios para ingeniería de tejidos óseos en términos de su arquitectura y porosidad usando reconstrucciones computacionales a partir de microtomografía y generar mallas tridimensionales para modelos de elementos finitos. Imágenes de dos materiales con morfología diferente fueron utilizadas. Un andamio de cemento de fosfato de calcio y un andamio de vidrio biodegradable poroso fueron escaneados con una resolución de 7,8 x 7,8 x 12,2 μm, para realizar posteriormente una recontrucción informática tridimensional y un mallado para análisis con el método de los elementos finitos. Se calculó la porosidad y se evaluó la interconectividad visualmente. No se encontraron grandes diferencias entre los dos andamios al calcular la porosidad y la interconectividad (18% para el cemento y 23% para el vidrio), sin embargo en las reconstrucciones tridimensionales se observaron grandes diferencias en la distribución de los poros dentro de los andamios.The characterization of biomaterials employs increasingly non-destructive imaging techniques. These techniques can be applied both in vitro and in vivo, with a resolution dependent on the size of the sample and the employed technique. One of the most used techniques, due to its high resolution, is the axial computer microtomography (μ-CT). The objective of this study was to characterize scaffolds for tissue engineering in terms of its architecture and porosity using computer reconstructions from microtomography and to generate 3D meshes for finite element modeling. Images of two materials with different morphology were utilized. A scaffold of calcium phosphate cement and a scaffold of porous biodegradable glass were scanned with a resolution of 7.8 x 7.8 x 12.2 μm, to carry out subsequently a 3D computer reconstruction and meshing. The porosity was calculated and the interconnectivity was evaluated visually. No relevant differences were found between the two scaffolds upon calculating the porosity and the interconnectivity (18% for the cement and 23% for the glass), nevertheless in the three-dimensional reconstructions large differences in the distribution of the pores inside the scaffolds were observed.