Diseño y construcción de un instrumento para pruebas esfuerzo-deformación en tejidos biológicos y artificiales

Abstract

Tesis de maestría en ciencia de materiales. La necesidad de conocer las propiedades de los materiales (incluyendo a los biológicos) ha estado presente desde que el humano comenzó a razonar sobre las leyes que rigen en la naturaleza. El cuerpo animal, considerado como un conjunto de materiales que trabajan coordinadamente, debe regirse por las mismas leyes físicas que el resto de los materiales. El estudiar las propiedades mecánicas de cada componente del cuerpo animal, puede ayudar a comprender su contribución y su estado natural para su correcto funcionamiento. De esta forma se pueden encontrar tratamientos para enfermedades o tratar padecimientos a causa de lesiones o accidentes. Una de las formas de estudiar las propiedades mecánicas de los materiales, es someterlos a una tensión conocida y observar las deformaciones que se producen en dichos materiales. Para realizar este tipo de pruebas existen numerosos instrumentos de acuerdo al tipo de material a probar. Para los materiales biológicos, en muchos de los casos, es necesario tener un instrumento que además pueda simular las condiciones fisiológicas en las que normalmente se encuentran, para de esta forma, tener resultados más aproximados a las condiciones reales. No todos los instrumentos comerciales cuentan con la capacidad para simular condiciones fisiológicas para pruebas en tejidos biológicos, por ello surge la necesidad de crear instrumentos hechos a la medida. Debido a la necesidad de estudiar las propiedades mecánicas de tejidos biológicos y artificiales, como proyecto de tesis, se diseñó y construyó un instrumento para realizar pruebas de esfuerzo-deformación uniaxial en tejidos biológicos y artificiales. El instrumento se controla por computadora y de forma manual y no se necesita gran experiencia por parte del usuario para su operación. Los datos generados durante las pruebas son capturados, almacenados y exportados por un software para su posterior análisis. El instrumento cuenta con un contenedor para líquidos fabricado a la medida que le permite realizar pruebas de tensión o compresión bajo condiciones hidratadas. Cabe mencionar que el instrumento fue construido en su mayoría con elementos reciclados, reduciendo el costo de fabricación considerablemente en comparación con instrumentos comerciales similares, sin reducir la confiabilidad de las mediciones ni la estética de su diseño. Además, el instrumento fue construido con la idea de ser versátil y permitir realizar fácilmente adaptaciones y mejoras para pruebas mecánicas específicas. Con la construcción de este instrumento se pretende contar con las herramientas que permitan a investigadores y alumnos de la Universidad de Sonora contribuir a la investigación de las propiedades mecánicas de tejidos, y con ello, se busca impulsar y promover el desarrollo de nuevas tecnologías en México, que finalmente se traducen como incrementos en la calidad de vida de las personas. En este trabajo se mencionan todos los detalles técnicos sobre su diseño y construcción además de las pruebas realizadas para garantizar que las mediciones son confiables.