Funcionalización de piezas de zirconia fabricadas por impresión 3D con nanopartículas de plata y lignina

Abstract

Els propòsits d’aquest treball són la caracterització d’un material ceràmic-polimèric biocompatible emprat en aplicacions dentals, i la integració de les nanopartícules de plata en el sistema híbrid i la seva caracterització.

El material ceràmic-polimèric consisteix en un sistema híbrid compost per una xarxa ceràmica (3Y-TZP) infiltrada amb polímers acrilats com bisfenol A dimetacrilat de glicerolat (Bis-GMA) i el dimetacrilat de trietilenglicol (TEGDMA). Les peces ceràmiques han estat fabricades mitjançant impressió 3D. El conjunt es compon per peces cúbiques amb un 50% de macroporus farcits del copolímer i es denomina en anglès com Polymer Infiltrated Ceramic Network (PICN).

Per a potenciar les propietats antibacterianes de les mostres PICN elaborades, s’integren les nanopartícules de plata (AgNPs) en una matriu de lignina. Per a assegurar una adhesió idònia entre la el prototip 3D ceràmic inert de zircònia i el copolímer, s’estudien dos diferents enfocaments.

L’adhesió del copolímer a la superfície de la zircònia es caracteritza emprant la microscòpia òptica (MO) i l’electrònica d’escombratge (SEM), mentre que la presència de les AgNPs s’avalua emprant la mateixa microscòpia electrònica esmentada anteriorment, l’espectroscòpia infraroja (FTIR) i l’espectroscòpia Raman.

Los propósitos de este trabajo son la caracterización de un material cerámico-polimérico biocompatible empleado en aplicaciones dentales, y la integración de las nanopartículas de plata en el sistema híbrido y su caracterización.

El material cerámico-polimérico consiste en un sistema híbrido compuesto por una red cerámica (3Y-TZP) infiltrada con polímeros acrilatos, como bisfenol A dimetacrilato de glicerolato (Bis-GMA) y el dimetacrilato de trietilenglicol (TEGDMA). Las piezas cerámicas han sido fabricadas mediante impresión 3D. El conjunto se compone por piezas cúbicas con un 50% de macroporos rellenos del copolímero y se denomina en inglés como Polymer Infiltrated Ceramic Network (PICN).

Para potenciar las propiedades antibacterianas de las muestras PICN elaboradas, se integran las nanopartículas de plata (AgNPs) en una matriz de lignina. Para asegurar una adhesión idónea entre el prototipo 3D cerámico inerte de zirconia y el copolímero, se estudian dos distintos enfoques.

La adhesión del copolímero a la superficie de la zirconia se caracteriza empleando la microscopia óptica (MO) y la electrónica de barrido (SEM), mientras que la presencia de las AgNPs se evalúa empleando la misma microscopia electrónica mencionada anteriormente, la espectroscopia infrarroja (FTIR) y la espectroscopia Raman.

The purposes of this work are the characterization of a biocompatible ceramic-polymeric material used in dental applications, and the integration of silver nanoparticles in the hybrid system and its characterization.

The ceramic-polymeric material consists of a hybrid system composed of a ceramic network (3Y-TZP) infiltrated with acrylate polymers such as bisphenol A glycerolate dimethacrylate (Bis-GMA) and triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA). The ceramic parts have been manufactured by 3D printing. The assembly is composed of cubic pieces with 50% of macropores filled with the copolymer and is called Polymer Infiltrated Ceramic Network (PICN).

To enhance the antibacterial properties of the prepared PICN samples, silver nanoparticles (AgNPs) are integrated into a lignin matrix. To ensure an ideal adhesion between the inert 3D ceramic zirconia prototype and the copolymer, two different approaches are studied.

The adhesion of the copolymer to the zirconia surface is characterized using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), while the presence of AgNPs is assessed using the same electron microscopy, infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy.