UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO

Actualmente las prótesis corporales no duran más de 10-15 años. Al cabo de ese tiempo, hay que repetir la operación para cambiar la prótesis. Suele ser problemático, ya que en general la gente que utiliza prótesis es mayor. La investigadora donostiarra Nere Garmendia acaba de publicar una tesis doctoral que podría suponer un primer paso a la hora de solucionar este problema. Según Garmendia, se pueden hacer prótesis que duren más de 150 años mediante un elemento cerámico llamado circona (Zr02), nanotubos de carbono y nanopartículas de circona.

Garmendia ha querido demostrar que se puede evitar que las prótesis envejezcan y se agrieten. Para empezar, ha añadido nanotubos de carbono a una matriz de circona, de forma que refuerzan su resistencia. Esta materia compuesta forma la base de partida de su investigación.

En primer lugar, Garmendia ha reforzado la conexión entre la matriz de circona y los nanotubos, con la intención de mejorar la transferencia de cargas. Ha recubierto los nanotubos con nanopartículas de circona, calentando las nanopartículas más allá de su punto de ebullición (síntesis hidrotermal). Este recubrimiento funciona como puente entre la matriz y los nanotubos.

Tal y como ha explicado Garmendia en esta tesis, el hecho de trabajar en escala nanométrica es precisamente la clave para conseguir prótesis duraderas. En un experimento previo con circona micrométrica se concluyó que esta materia acababa muy envejecida al cabo de 12 años. Sin embargo, si, tal y como se ha explicado, a la matriz de circona se le añaden los nanotubos de carbono y las nanopartículas de circona que los recubren, la materia seguirá sin envejecer incluso después de 150 años.

La máxima densidad posible

Una vez recubiertos los nanotubos, Garmendia ha investigado la capacidad de desplazamiento y dispersión del compuesto obtenido en el proceso anterior, y también ha buscado su densidad óptima. Partiendo de ahí, y con la ayuda de escayola, ha conseguido las primeras piezas compactas.

A continuación, Garmendia ha especificado el número de nanotubos recubiertos que tiene que haber en cada pieza, para conseguir así la mayor densidad posible al final del proceso. Según la investigadora, añadir nanopartículas de circona a los nanotubos facilita la dispersión de la materia y reduce su viscosidad, además de ayudar a aumentar la densidad de cara al próximo y último paso: la fase de sinterización. La sinterización es un proceso que se utiliza sobre todo en cerámica, para transformar la materia de polvo a sólido. De todas formas, cualquier cantidad no sirve para conseguir dicha máxima densidad posible. Por ese motivo, antes de la sinterización hay que decidir cuántos nanotubos se van a introducir, y, por supuesto, después hay que hacer la sinterización correctamente.

Tal y como ha calculado Garmendia, si la intención es obtener la densidad máxima posible (98%), la composición debe tener un 1% de volumen de nanotubos recubiertos para empezar. Finalmente, hay que sinterizarla en argón durante una hora y a 1.300 °C; ni más, ni menos.

Sobre la autora

Nere Garmendia Arcelus (Donostia, 1980) es ingeniera industrial, licenciada en 2003 por TECNUN-Universidad de Navarra. Ha realizado la tesis bajo la dirección de Isabel Obieta Vilallonga y Ana García Romero, profesoras del Departamento de Ingeniería Minera y Metalúrgica y Ciencias Materiales de la Escuela Técnica Superior de Ingenierías de Bilbao. Actualmente trabaja en Inasmet-Tecnalia, donde ha hecho la tesis. También ha colaborado con otros entes: INSA-Lyon de Francia (estancia de seis meses), Instituto de Cerámica y Vidrio-CSIC de Madrid (seis semanas), Donostia International Physics Center (varias simulaciones), Universidad de Barcelona (asistencia en microscopia) y CINN-CSIC de Oviedo (asistencia en el desarrollo del material).