Entradas

Desarrollan una nueva técnica experimental para analizar la protección de estructuras metálicas impresas en 3D

Científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y del Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe, han desarrollado una nueva técnica experimental en ensayos de fragmentación para evaluar la capacidad de absorción de energía frente a impacto de estructuras metálicas fabricadas mediante impresión 3D.

Esta técnica, más flexible, sencilla y rápida que otras utilizadas en la actualidad, permite comprobar el rendimiento mecánico de estos materiales como estructuras de protección.

Las principales aplicaciones de esta investigación están relacionadas con los sectores de la aeronáutica, la ingeniería aeroespacial y la seguridad e ingeniería civil, ámbitos en los que resulta esencial el desarrollo de nuevos materiales que permitan construir estructuras de protección ligeras, portátiles y que puedan ser reparadas en servicio, y que a su vez muestren capacidad para absorber energía frente a un impacto.

Por ejemplo, frente a la colisión de un pájaro con una aeronave, en choques accidentales entre vehículos automóviles o en explosiones que puedan ocurrir en ataques a edificios gubernamentales e infraestructuras críticas, como las centrales nucleares, indican los investigadores.

“La idea es poder fabricar estructuras de protección con impresión 3D para reducir su coste, minimizar residuos, personalizar su diseño y deslocalizar su fabricación, dado que se podría realizar in-situ, lo que sería una gran ventaja sobre todo para aplicaciones aeroespaciales y de defensa”, explica Juan Carlos Nieto Fuentes, investigador Marie Curie CONEX-Plus (GA 801538) del Dpto. de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M, que ha publicado recientemente este trabajo en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

“El artículo presenta una nueva técnica experimental puesta en marcha en el Laboratorio de Impacto de la UC3M donde realizamos ensayos de fragmentación a velocidades de impacto de hasta 400 metros por segundo”, explica otro de los autores, José Antonio Rodríguez Martínez, profesor titular del mismo departamento de la UC3M e Investigador Visitante de IMDEA Materiales, y que ha desarrollado esta investigación en el marco de PURPOSE, un proyecto ERC Starting Grant (GA 758056) de la Unión Europea.

Los investigadores han filmado estos ensayos con dos cámaras de alta velocidad y también han realizado tomografías de rayos X de las estructuras del material impreso, antes y después de ser ensayadas, con la colaboración de colegas del Instituto IMDEA Materiales, que han realizado la caracterización microestructural de las muestras.

“En concreto, hemos determinado la distribución en forma y tamaño de los poros resultantes del proceso de impresión y hemos investigado su efecto en la formación y propagación de grietas, y de esta manera en la capacidad de absorción de energía de la estructura”, indica el investigador Federico Sket, de IMDEA Materiales, que ha participado en este estudio desde este instituto de investigación junto a su colega Jonathan Espinoza, personal de apoyo al investigador.

Los experimentos de fragmentación se llevaron a cabo en el Laboratorio de Impacto de la UC3M utilizando un cañón de gas impulsado por helio. En concreto, los investigadores lanzaron un proyectil circular de punta cónica de unos 150 gramos de peso que impactó en un tubo de pared delgada a velocidades que oscilan entre los 200 y los 400 metros por segundo (entre 720 y 1.440 km/h).

En este caso, el diámetro del proyectil es mayor que el diámetro del tubo, que se expande radialmente a medida que el proyectil avanza, hasta que se forman múltiples fracturas que dan lugar a la fragmentación de la muestra.

“La técnica es más sencilla, rápida de utilizar, flexible y tiene un coste de operación menor que los sistemas que utilizan explosivos o sistemas electromagnéticos. Nuestro dispositivo, además, permite realizar más experimentos en menos tiempo y así obtener un número de ensayos que proporcione resultados estadísticamente significativos”, explican Sergio Puerta y David Pedroche, técnicos de Laboratorio del Dpto. de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M, quienes han participado en la realización de los experimentos.

Los investigadores indican que se trata de una metodología pionera y esperan sentar las bases de un protocolo que permita determinar de manera sistemática si una estructura impresa es apta para absorber energía frente a impacto, en función de la caracterización de su microestructura porosa y su correlación con los mecanismos de fragmentación.

“Esta técnica nos dirá, en definitiva, si la impresión 3D de metales es una técnica viable para construir estructuras de protección”, señala José Antonio Rodríguez Martínez. “En EEUU ya existen programas específicos impulsados por el Departamento de Defensa y el Departamento de Energía para financiar esta línea de investigación, así que esperamos que la Unión Europea y el Gobierno de España desarrolle también visión a largo plazo que permita llevar la investigación fundamental que realizamos a la práctica ingenieril”, concluye.

Fuente: IMDEA Materiales

Cómo IMDEA Materiales está explorando nuevos materiales para la captura de carbono y la tecnología de almacenamiento de hidrógeno

Los Marcos Metal-Orgánicos, o MOFs, han sido estudiados durante más de tres décadas. Sin embargo, todavía se desconocen muchos aspectos científico-técnológicos que permitan su aplicabilidad industrial. Esta nueva clase de materiales podría tener un impacto significativo en las tecnologías de captura de carbono, administración de fármacos e incluso economía del hidrógeno.

«Desde su descubrimiento en la década de 1990, los MOFs se han convertido en materiales muy populares debido a sus propiedades interesantes y su amplio rango de aplicaciones, incluyendo la separación y el almacenamiento de gases, la administración de fármacos y plásticos ignífugos», explica la Dra. Phuong Vo del Instituto IMDEA Materiales.

Como su nombre sugiere, los MOFs están construidos a partir de bloques metálicos y orgánicos. Debido a sus topologías, los MOFs tienen una porosidad ultra alta, áreas internas excepcionales grandes y una estructura ajustable que los hace muy adecuados para diversas aplicaciones de separación de gases.

Funcionando como una especie de esponja de alta tecnología, estos materiales se pueden ajustar para separar y atrapar las emisiones dañinas de CO2 liberadas durante distintos procesos industriales antes de que lleguen a la atmósfera.

Esta es un área de gran importancia, especialmente para la industria del petróleo y el gas. La separación de gases mediante membranas se considera una técnica altamente atractiva y eficiente en términos de energía para la captura de CO2.

El potencial de los MOFs para el almacenamiento de hidrógeno (H2) también se está explorando. Muchos consideran que el H2 es una de las alternativas más prometedoras a los combustibles fósiles tradicionales para minimizar las emisiones de carbono, ya que no emite CO2 en su combustión.

Sin embargo, aunque el H2, como combustible, tiene el mayor contenido energético por unidad de masa (densidad energética por unidad de masa), tiene una baja densidad energética por unidad de volumen. Esta baja densidad a temperatura ambiente complica su almacenamiento, ya que requiere más espacio que otros combustibles a menos que se comprima o licúe.

Aquí es donde entran en escena los MOFs, los materiales ideales para el almacenamiento de H2 basado en la fisisorción, el proceso mediante el cual las moléculas de gas están físicamente unidas a la superficie de un sólido o líquido con el que el gas entra en contacto a bajas temperaturas.

Sin embargo, habiendo sido pioneros hace más de 30 años, los investigadores están buscando ir más allá de los materiales MOF típicos, ya sea mejorando sus propiedades mecánicas y/o haciéndolos más escalables industrialmente.

«Los MOFs presentan varias limitaciones en cuanto a la flexibilidad mecánica y la formación de películas», dice la Dra. Vo. «Para abordar este problema, los científicos los están combinando ahora con polímeros para crear un nuevo tipo de materiales conocidos como Materiales de Matriz Mixta Metal-Orgánica, o M4s.»

«Como con todos los materiales compuestos, el objetivo de agregar polímeros a los MOFs existentes es lograr propiedades mayores que las que se encuentran en los componentes individuales.»

«Por ejemplo, aunque los MOFs ofrecen una excelente porosidad y elevadas áreas internas, pueden sufrir una estabilidad limitada. Al agregar materiales poliméricos, podemos mejorar esta estabilidad, manteniendo al mismo tiempo el resto de las propiedades».

La Dra. Vo es una investigadora postdoctoral, financiado por el programa Europeo de Acciones Marie Skłodowska-Curie. Trabaja en el grupo de investigación de Descubrimiento de Materiales Computacionales y Basados en Datos de IMDEA Materiales, dirigido por el Dr. Maciej Haranczyk.

Su investigación se lleva a cabo como parte del proyecto M4MID, que tiene como objetivo desarrollar un método computacional de alto rendimiento para crear M4s con las mejores propiedades mecánicas.

Si bien la adición de polímeros a los MOFs existentes puede mejorar su rendimiento, esto se determina en última instancia por cómo interactúan esos componentes individuales a nivel nano.

Mediante el empleo de técnicas de aprendizaje automático, los investigadores podrán predecir las propiedades exactas de estas interfaces dentro de los materiales M4.

«Dentro de M4MID tenemos tres objetivos principales», explica la Dra. Vo. «En primer lugar, desarrollaremos un flujo de trabajo computacional multiescala para predecir las propiedades mecánicas de los M4s desde la escala atómica hasta la microescala y luego verificaremos estas predicciones mediante pruebas experimentales.»

«Después, llevaremos a cabo estos procesos en una simulación de alto rendimiento para generar conjuntos de datos que se utilizarán para cumplir nuestro objetivo final: construir modelos de aprendizaje automático para diseñar computacionalmente M4s con buenas propiedades mecánicas.»

M4MID, que comenzó en junio 2023, es un proyecto de dos años que está previsto que concluya en 2025.

El proyecto “Toward Desirable Metal Organic Framework Mixed Matrix Materials through Machine learning-guided Interface Design” ha recibido financiación del programa de Becas Postdoctorales MSCA de Horizonte 2021 de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención 101067497.

Fuente: IMDEA Materiales

Los investigadores del Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe mantienen su posición entre los mejores del mundo

Por segundo año consecutivo, 10 investigadores del Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe han sido incluidos en las listas anuales de los científicos más destacados del mundo de la Universidad de Stanford.

El resultado refuerza la reputación del Instituto como centro de excelencia. La clasificación de Stanford está basada en los registros de más de 8 millones de científicos activos en todo el mundo.

El investigador mejor clasificado de IMDEA Materiales en la lista fue nuestro Director Científico, el Prof. Javier LLorca, considerado uno de los principales 0.25% de científicos a nivel mundial.

Cabe destacar que el Prof. LLorca, jefe del grupo de investigación de Bio/Química/Mecánica de Materiales, también fue clasificado entre los 250 mejores investigadores del mundo de entre los casi 300,000 considerados en el subcampo de Ciencia de Materiales.

La Universidad de Stanford publica dos clasificaciones anuales, siendo la primera dedicada a las actividades de investigación de los últimos 12 meses, mientras que la segunda se basa en los logros a lo largo de la vida.

Las clasificaciones se basan en datos bibliométricos de la base de datos Scopus, y se consideran las más prestigiosas de su tipo. Evalúan la información relacionada con el número de citas por publicación (índice h) y la relevancia del investigador en las obras publicadas (índice hm).

Junto al Prof. LLorca, otros científicos de IMDEA Materiales que aparecen en ambas clasificaciones de carrera y anuales de este año son el Director del Instituto, el Prof. José Manuel Torralba, y los Investigadores Principales, el Dr. De-Yi Wang, la Dra. Teresa Pérez Prado, el Prof. Javier Segurado y el Dr. Ilchat Sabirov.

El Prof. Carlos González fue incluido en la clasificación de logros a lo largo de la vida, mientras que los Drs. Maciej Haranzcyk, Johan Christensen y Rouhollah Tavakoli aparecieron en la lista de 2023 basada en sus esfuerzos de investigación en los últimos 12 meses.

La lista incluye a más de la mitad de los investigadores principales actuales de IMDEA Materiales.

Además de los investigadores actuales del Instituto, también se incluyó a tres antiguos científicos de IMDEA Materiales, entre los que nos gustaría destacar y hacer una mención muy especial al Dr. Cláudio S. Lopes (D.E.P.).

Puedes encontrar la lista completa de la Universidad de Stanford de los 2% principales de científicos del mundo en el siguiente enlace: https://ecebm.com/2023/10/04/stanford-university-names-worlds-top-2-scientists-2023/

Fuente: IMDEA Materiales

Madrid acoge AAMS2023: uno de los foros principales de la fabricación de metales de Europa

La 6ª edición del Simposio de Aleaciones para Fabricación Aditiva (AAMS2023) se llevó a cabo con gran éxito bajo la coordinación del Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe.

Los 200 asistentes que participaron durante los tres días del evento tuvieron la oportunidad de presenciar más de 100 presentaciones sobre temas relacionados con el diseño de aleaciones, metamateriales, posprocesamiento y caracterización, entre otros.

Esta edición marcó la asistencia más numerosa en la historia del AAMS, que tuvo lugar en la Universidad Carlos III de Madrid.

El AAMS es uno de los congresos más importantes de Europa en el campo de la fabricación aditiva de metales y este año contó con la presencia de investigadores no solo de Europa, sino también de algunas de las instituciones más prestigiosas de los EE. UU., como el MIT, el Lawrence Livermore National Laboratory y Cornell University.

«Se puede decir que el AAMS 2023 ha congregado en Madrid a representantes de algunos de los mejores laboratorios en la fabricación aditiva de metales, principalmente de Europa, pero también de los EE. UU., Japón y Australia, entre otros», comentó la coordinadora del evento, la Dra. Teresa Pérez Prado de IMDEA Materiales.

«Realmente ha sido un programa científico de lujo. Es un foro de discusión en temas de investigación de vanguardia, en el que participan numerosos investigadores que actualmente están a la vanguardia de este campo».

Dentro de la programación se incluyeron discursos de líderes en la impresión metálica 3D, como el Prof. Roland Logé del EPFL, el Prof. Zach Cordero del MIT, el Dr. Behrang Poorganji de Morf3D, el Prof. Manas Upadhyay del Ecole Polytechnique y la Prof. Sophie Cox de la Universidad de Birmingham.

El Subdirector de IMDEA Materiales, el Dr. Jon Molina, fue otro de los nombres destacados del congreso con su presentación sobre la impresión 4D de aleaciones metálicas capaces de cambiar de forma.

En su presentación, destacó las investigaciones de su equipo en los proyectos i-Mplants-CM y BIOMET4D para el desarrollo de la próxima generación de implantes biomédicos.

El Dr. Molina fue uno de los 6 ponentes en total del Instituto, junto a Marcos Rodríguez Sánchez, Saumya Sadanand, Venkatesh Kumaran, Ignacio Rodríguez y el Dr. Ahad Mohammadzadeh.

Además, el Dr. Souvik Sahoo y la Dra. Shruti Banait (ex-investigadora de IMDEA Materiales) participaron en el concurso de póster científico, que fue ganado por Antonios Baganis del EPFL.

La 7° edición del AAMS se celebrará in Paris in 2024.

Fuente: IMDEA Materiales

El director científico del IMDEA Materiales de TecnoGetafe es galardonado con el Premio Nacional de Investigación en Ingeniería y Arquitectura

El Prof. LLorca ha recibido el premio en reconocimiento a sus avances pioneros en la ingeniería computacional de materiales. Es director científico y líder del grupo de investigación Bio/Chemo/Mecánica de Materiales en IMDEA Materiales en TecnoGetafe y catedrático en la Universidad Politécnica de Madrid.

La posibilidad de ver lo que nadie ha visto antes en lo que todos han mirado. Esa es una gran parte de lo que impulsa al Prof. Javier LLorca a continuar su trabajo pionero tras casi cuatro décadas entre los mejores de la ciencia e investigación española.

El director científico del Instituto IMDEA Materiales, Prof. LLorca, ha sido recientemente galardonado con el Premio Nacional de Investigación Leonardo Torres Quevedo 2023 en Ingeniería y Arquitectura por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España.

Al anunciar el premio, el Ministerio ha reconocido al Prof. Llorca «por el carácter pionero y liderazgo de su investigación en el campo de la Ingeniería de Materiales Computacional». Se ha destacado su contribución al desarrollo de estrategias novedosas para la modelización multi-escala, que han tenido un enorme impacto en varios sectores industriales.

“Me siento muy agradecido por el reconocimiento de mi país a la labor investigadora que he realizado a lo largo de mi carrera,” dijo Prof. LLorca sobre el reconocimiento.

“Y junto a este agradecimiento, también soy consciente de mi deuda con todos los colegas del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid y del Instituto IMDEA Materiales.”

“Con su esfuerzo y su iniciativa, han contribuido de manera esencial a todos los resultados que hemos alcanzado.”

Además de sus cargos como Director Científico y líder del grupo de investigación Bio/Chemo/Mecánica de Materiales de IMDEA Materiales, el Prof. LLorca también es Catedrático de Ciencia de Materiales en la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

A lo largo de su ilustre carrera de investigación, el Prof. LLorca se ha destacado como el investigador español más citado en el campo de la ingeniería de materiales estructurales y se le considera uno de los padres de la ingeniería computacional de materiales.

Ha demostrado ser un pionero en la aplicación sistemática de herramientas computacionales avanzadas y de modelización multi-escala para establecer vínculos entre el procesamiento, la microestructura y el comportamiento mecánico de los materiales estructurales.

La implementación de estos avances ha tenido una gran importancia en el desarrollo de materiales optimizados para aplicaciones en los sectores del transporte, la salud y la energía. Todo ello ha tenido un notable impacto en la respuesta a los desafíos planteados por la transición en curso hacia un desarrollo más sostenible.

El Premio Nacional de Investigación de este año es el último galardón otorgado al Prof. LLorca. Anteriormente, recibió un Premio de Investigación de la Real Academia de Ciencias de España, una Medalla de Oro de la Sociedad Española de Integridad Estructural, así como premios de Científico Distinguido y de la División de Materiales Estructurales de la Sociedad de Minerales, Metales y Materiales (TMS).

El Prof. LLorca fue el fundador y primer director del Instituto IMDEA Materiales durante 10 años, desde 2007 hasta 2017, período durante el cual el Instituto se convirtió en un centro de investigación de renombre mundial en ciencia de materiales. También ha liderado el grupo de investigación «Materiales Estructurales Avanzados y Nanomateriales» de la UPM desde 2012.

Investigador Fulbright, ha sido profesor visitante en la Universidad de Brown en los Estados Unidos, el Instituto Indio de Ciencia, así como en las universidades de Shanghai Jiaotong, Central South y Yanshan en China. Desde 2018 hasta 2023, ha sido presidente de la Conferencia Europea de Mecánica de Materiales.

En total, los 350 artículos científicos del Prof. LLorca publicados hasta la fecha han recibido más de 21,000 citas.

Pero a pesar de tener una carrera tan distinguida a sus espaldas, el Prof. LLorca tampoco tiene planes de desacelerar su investigación en el futuro cercano.

“Yo soy una de esas personas afortunadas que disfruta haciendo su trabajo, ya sea dando clase, dirigiendo a un investigador joven, o intentando ver lo que nadie ha visto en lo que todos han mirado,” dijo.

“Poder compartir mis conocimientos con mis colegas y aprendiendo de su sabiduría, y procurar que los que me rodean lleguen los más lejos posible en su carrera, creo que estas son suficientes motivaciones para seguir investigando.”

Fuente: https://materiales.imdea.org/la-posibilidad-de-ver-lo-que-nadie-ha-visto-antes-en-lo-que-todos-han-mirado-el-prof-javier-llorca-es-galardonado-con-el-premio-nacional-de-investigacion-en-ingenieria-y-arquitectu/

La Comunidad de Madrid estudia en el IMDEA Materiales nuevas técnicas de producción más sostenible de acero

El Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) Materiales de TecnoGetafe, junto a 10 socios de cuatro países europeos coordina el proyecto AID4GREENEST, que plantea nuevas herramientas de análisis y modelado impulsadas por la Inteligencia Artificial (IA).

Actualmente las plantas industriales de acero utilizan un método tradicional de prueba y error, que consume mucho tiempo y mano de obra y conlleva un alto desperdicio de material, así como las correspondientes altas emisiones de carbono. De este modo, el desarrollo de nuevos métodos impulsados por la IA ayudará a reducir las tasas de rechazo de componentes y, por lo tanto, los residuos, al detectar fallos de diseño con antelación al proceso de producción. Esto permitirá a los productores evitar la creación de piezas de acero defectuosas y ahorrar costes.

Para ello, AID4GREENEST propondrá seis nuevos métodos rápidos, basados en IA, para evaluar las características de nuevos aceros, como su resistencia, y también herramientas de modelado para hacerlos más avanzados y sostenibles. Así, mejorarán su calidad al reducir los defectos y disminuirán la dependencia de materias primas clave, todo ello con dejando una menor huella de carbono.

Este estudio se centrará en casos de uso de tres empresas: el fabricante de acero español Reinosa Forgings and Castings y las empresas belgas OCAS NV y ePotentia. Además del IMDEA Materiales, estas compañías colaborarán con la Asociación Española de Normalización, investigadores académicos de las universidades de Gante y Lieja (Bélgica), el Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales IWM y Eura AG de Alemania y la Universidad de Oulu de Finlandia.

El proyecto está financiado por la Unión Europea a través del Programa de Horizon Europe (HORIZON) para la modelización y caracterización de materiales avanzados.

Fuente: https://www.comunidad.madrid/noticias/2023/09/16/comunidad-madrid-estudia-imdea-materiales-nuevas-tecnicas-produccion-sostenible-acero

 

Impulsando el futuro: un año de éxito del Programa Investigo en el Instituto IMDEA Materiales

Con la llegada de septiembre, el Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe dirá adiós a muchos de los jóvenes investigadores y personal de apoyo que se han unido al Instituto en los últimos 12 meses como parte del Programa Investigo.

El Programa Investigo, gestionado por la Comunidad de Madrid, está financiado a través del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia de la Unión Europea – NextGenerationEU.

Está dirigido a jóvenes de entre 16 y 29 años que, debido a su perfil académico, pueden participar en proyectos como tecnólogos, investigadores, personal técnico y otros perfiles profesionales en I+D+i para la implementación de proyectos de innovación y departamentos de I+D+i.

Los jóvenes profesionales de este año han estado involucrados en una amplia variedad de proyectos de investigación relacionados con la sanidad, la ciencia de datos enfocada en el análisis de datos mediante inteligencia artificial, big data y small data, la transición ecológica y la economía verde.

Además de roles de investigación, varios de los beneficiarios del programa han asumido posiciones relacionadas con la gestión y las TI.

IMDEA Materiales quisiera reconocer el arduo y valioso trabajo de Rafael Tomey, Patricia Paramio, Blanca Limones, Carlota Corchado, Alba Pascual, Alicia Montero, Paul Williams, Daniel Rey, Juan León, Lucía Echevarría, Víctor López y Jorge Martínez, varios de los cuales continuarán en el Instituto más allá de la finalización del programa en diferentes roles.

Fuente: IMDEA Materiales

IMDEA Materiales busca abordar el creciente número de cirugías de reemplazo de huesos con implantes más fuertes y duraderos

Los investigadores del Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe están trabajando para asegurar que los futuros implantes de reemplazo de huesos sean más duraderos y tengan una mayor vida útil.

La investigación, que se está llevando a cabo a través del proyecto M3TiAM financiado por la Unión Europea, está diseñada para satisfacer las necesidades de una población envejecida, ya que se espera que la demanda de procedimientos de reemplazo de huesos aumente en los próximos años.

El trabajo de IMDEA Materiales en el proyecto implica desarrollar herramientas computacionales innovadoras para predecir el efecto de los tratamientos térmicos posteriores a la fabricación en implantes novedosos de aleación de titanio (Ti) impresos en 3D.

En los últimos años, la fabricación aditiva (o impresión 3D) ha surgido como una de las tecnologías más prometedoras en la fabricación de implantes de reemplazo de huesos, ya que ofrece la capacidad de personalizar los implantes según las necesidades del paciente individual.

Esto ofrece varias ventajas, en particular al abordar lo que se conoce como apantallamiento de las tensiones (o stress shielding en inglés), un problema común causado por los tradicionales implantes óseos metálicos que resulta en tensiones cortantes entre el hueso y el implante.

Esto lleva a una reducción en la densidad, fuerza y rigidez de los huesos alrededor del implante, y una disminución consecuente en la salud y bienestar del paciente.

Los implantes impresos en 3D también pueden coincidir más precisamente con la geometría ósea y, además, mejorar el crecimiento óseo dentro de los implantes.

El proyecto «Modelado Multiescala-Multifisico de Implantes Médicos de Aleación de Titanio basados en Tecnología de Fabricación Aditiva (M3TiAM)» ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizon Europe de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie No. 101063099. No obstante, los puntos de vista y opiniones expresados son exclusivamente los del autor o autores y no reflejan necesariamente los de la Unión Europea o la agencia ejecutiva de la Unión Europea. Ni la Unión Europea puede ser considerada responsable de los mismos.

Fuente: IMDEA Materiales

IMDEA Materiales se une a la lucha por mejorar la salud de personas que sufren un ataque cardíaco

El Instituto IMDEA Materiales de TecnoGetafe, participa en un proyecto de investigación para desarrollar un nuevo método de bioingeniería del tejido miocárdico para pacientes que han sufrido un ataque cardíaco.

CARDIOBOOST-CM tiene como objetivo crear una nueva terapia celular en la que las células madre musculares tomadas de la mandíbula se transdiferencian in vitro en cardiomiocitos, el tipo de células más común del corazón humano.

Esto marcaría un avance significativo en las posibilidades disponibles para la regeneración cardíaca y para tratar y/o evitar la insuficiencia cardíaca en caso de un infarto agudo de miocardio (ataque cardíaco).

El proyecto, coordinado por el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), también involucra a la Universidad Complutense de Madrid (UCM), al Centro de Biología Molecular (CBM), y el Instituto de Investigación Biomédica Alberto Sols (CSIC-UAM), ambos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

Aunque las terapias potenciales para regenerar el tejido cardíaco han sido objeto de intensos estudios durante las últimas dos décadas, los resultados han sido en gran medida insatisfactorios.

Los intentos de obtener células terapéuticas a partir de células madre cardíacas residentes no han tenido éxito hasta ahora, mientras que el uso de cardiomiocitos derivados de otro tipo de células madre, las células madre pluripotentes, también ha resultado problemático.

Un área que ha mostrado cierto potencial en los últimos años es la transdiferenciación (el proceso mediante el cual un tipo de célula se convierte en otro) de células madre satélites encontradas en la mandíbula de adultos.

“Esta transdiferenciación es posible debido a que el músculo de la mandíbula tiene el mismo origen embrionario que el ventrículo derecho del corazón,” explicó la investigadora del Instituto IMDEA Materiales, la Dra. Viktoriia Sevostianova.

“Específicamente, las células satélites del músculo de la mandíbula y los cardiomiocitos surgen del mesodermo faríngeo anterior durante el desarrollo embrionario. Esto significa que comparten propiedades biológicas importantes que los convierten en las únicas células que se pueden utilizar para este propósito.”

“Sin embargo, aunque existen algunos estudios de investigación en curso en todo el mundo, aún no está claro si los cardiomiocitos diferenciados de las células satélite de la mandíbula pueden alcanzar suficiente madurez funcional y mostrar potencial regenerativo.”

Los músculos del corazón demuestran una baja respuesta regenerativa en caso de daño frente a las células musculares esqueléticas.

CARDIOBOOST-CM buscará primero probar diferentes estrategias para generar tejidos cardíacos mediante bioingeniería, para luego probar la capacidad regenerativa de los tejidos y determinar su efecto en la regeneración cardíaca.

Las actividades de investigación del Instituto IMDEA Materiales en el proyecto se centra en crear plataformas basadas en biomateriales que puedan apoyar la transdiferenciación de las células musculares originales de la manidíbula en células musculares del corazón.

“Para lograr eso, estamos desarrollando sustratos y geles hidrofílicos con microestructuras capaces de regular y dirigir el comportamiento celular y la formación de tejidos,” explicó la Dra. Sevostianova.

“El uso de sustratos impresos en 3D con una superficie micropatronada promueve la alineación de las células cardíacas y su organización en tejido, imitando la arquitectura encontrada en el tejido cardíaco nativo. Los geles hidrofílicos están cargados con moléculas biológicamente activas, incluyendo inhibidores de factores de transcripción y factores de crecimiento”.

“Al encapsular las células en estos geles hidrofílicos, podemos proporcionar tanto soporte mecánico como el microambiente necesario para estimular la transdiferenciación en cardiomiocitos. Esto también promoverá la integración celular, permitiendo la formación de tejido cardíaco.”

Además de los investigadores de IMDEA Materiales, la Dra. Jennifer Patterson, la Dra. Sevostianova y el Dr. Pedro Navarrete, los investigadores visitantes Yvette Biddle de la Universidad de Princeton y Connor Wasick de la Universidad Estatal de Michigan también están brindando su apoyo y experiencia al esfuerzo de investigación en curso.

Otro aspecto interesante que añade atractivo a esta investigación, es que las células satélites musculares de la mandíbula se pueden obtener fácilmente a través de una biopsia mínimamente invasiva.

CARDIOBOOST-CM (ref. P2022/BMD-7245) es un proyecto financiado por la Comunidad de Madrid.

Fuente: https://materiales.imdea.org/imdea-materiales-se-une-a-la-lucha-por-mejorar-la-salud-de-personas-que-sufren-un-ataque-cardiaco/ 

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

IMDEA Materiales celebra la 6ª Reunión de su Consejo Asesor Industrial

La sostenibilidad de los compuestos y la eficaz digitalización industrial fueron los temas centrales de discusión durante la sexta reunión del Consejo Asesora Industrial (IAB) del Instituto IMDEA Materiales en TecnoGetafe.

La reunión de este año contó con una charla del miembro del IAB sobre sostenibilidad de compuestos presentada por David Tilbrook, Director de Investigación Estratégica de Hexcel, líder mundial en tecnología de compuestos avanzados para la industria aeroespacial.

Y por primera vez en una reunión del IAB, los asistentes fueron invitados a participar en una sesión de carteles donde varios investigadores actuales del Instituto presentaron sus últimos hallazgos.

Esto incluyó investigaciones relacionadas con una variedad de campos, como compuestos nanoestructurados, modelado de campo de fase, fabricación aditiva y más.

La segunda mitad de las actividades del día incluyó una sesión sobre Digitalización de Materiales y Procesos, enfocada en estrategias de digitalización industrial. Posteriormente, los miembros del IAB realizaron un recorrido por las instalaciones de IMDEA Materiales.

Durante la visita, se presentó la nueva máquina de tomografía de rayos X del Instituto, única en el sur de Europa, y el equipo de Dispersión de Rayos X de Ángulo Pequeño y Ángulo Grande (SAXS-WAXS) recientemente instalado y financiado a través del proyecto MAMAP de la Comunidad de Madrid.

El grupo también pudo ver el Quad Laser SLM del Instituto, una máquina de fusión de lecho de polvo con láser (LPBF) de última generación para fabricación aditiva metálica (impresión 3D). Como su nombre sugiere, el Quad Laser SLM cuenta con 4 láseres en contraste con la capacidad de un solo láser del equipo anterior de LPBF del Instituto.

Por último, unos investigadores también estuvieron presentes para presentar las recientes mejoras de los laboratorios de síntesis de biomateriales y cultivo celular que añaden nuevas capacidades al esfuerzo continuo de IMDEA Materiales por desarrollar la próxima generación de biomateriales y dispositivos biomédicos.

El IAB de IMDEA Materiales se formó en 2021 como una iniciativa de la Oficina de Transferencia Tecnológica e Innovación. Su objetivo principal es reunir a líderes de alto nivel en actividades de I+D+i de industrias cuya investigación y requisitos son complementarios a los de IMDEA Materiales.

En esta reunión se incorporó como nuevo miembro del IAB, Thomas Lück, CEO de la PYME Alemana CIRP GmbH, empresa experta en el desarrollo y fabricación de piezas de plástico para diversas aplicaciones industriales.

Los otros miembros actuales incluyen representantes de Indra TyD, AMES, ArcelorMittal, HP, ITP Aero, AIRBUS, SILO Company, ANTOLIN, B. Braun Group, Tolsa, Toyota Motor Europe, HEXAGON HMI, CIRP GmbH y Hexcel.

Fuente: IMDEA Materiales