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Caracterización de superficie

En la actualidad, uno de los principales objetivos de la caracterización de materiales es la investigación de la modificación de la superficie en el desarrollo de materiales de alto rendimiento. De forma parecida al control de calidad de los fabricantes, requiere de un análisis preciso de una serie de parámetros, con inclusión de las propiedades mecánicas, químicas y tribológicas de la superficie, como la rugosidad, dureza, rigidez o elasticidad, resistencia, potencial/carga, estructura de la superficie, y otras muchas. Anton Paar proporciona soluciones distintas para la caracterización de la superficie, aptas tanto para investigadores como para fabricantes.

Caracterización de superficie de biomateriales

A la hora de medir las características de la superficie de biomateriales, los investigadores así como los fabricantes deben hacer frente a retos concretos. Uno de los principales objetivos es predecir cómo reaccionará un material al implantarlo en el cuerpo humano y cómo interaccionará con tejidos biológicos, fluidos, etc. Los ensayos clínicos sobre la respuesta inmune son costosos, por lo que medirlo todo con anterioridad es clave cuando se quiere predecir el comportamiento del material. Otros campos de investigación se dedican al desarrollo de nuevos y mejores materiales para avanzar en el tratamiento médico de distintas enfermedades, u ofrecer mejores productos médicos a sus clientes.

Los ensayos habituales con biomateriales incluyen el análisis de la rugosidad de la superficie, la medición de la dureza y las propiedades estructurales, pero también la caracterización de la carga de la superficie, la interacción de la superficie, las propiedades hidrofóbicas/hidrofílicas, entre otros muchos. Anton Paar ha desarrollado soluciones específicas para el análisis de la superficie de biomateriales, como prótesis, implantes, tejidos, biopolímeros y biopelículas, piezas dentales, distintas aplicaciones oftalmológicas y para dispositivos médicos, como stents, píldoras y membranas.

La obtención de un análisis correcto de los datos permite comprender los materiales y su comportamiento a nivel molecular. Disponer de los datos correctos, y precisos, tiene un impacto enorme a la hora de conocer realmente un material y ver la forma en que los cambios más sutiles influyen en el rendimiento de un material. Conozca a continuación más detalles sobre el análisis de una serie de importantes muestras biomédicas.

Pruebas biomédicas: Aplicaciones

Los materiales biocompatibles abarcan un amplio rango de aplicaciones: desde lentes de contacto y sus posibles soluciones de almacenamiento hasta tejido real y artificial, hueso y cartílago, o implantes, prótesis y dispositivos médicos, como stents. Cada uno de ellos presenta características y retos propios durante el análisis.

Haga clic sobre una aplicación para obtener más información o descargue el informe de aplicación que le interese.

Prótesis, implantes, tejidos y biopolímeros
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Piezas dentales y biopelículas
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Dispositivos médicos
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Aplicaciones oftálmicas
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Tribología de catéteres urinarios y piel artificial

Los dispositivos médicos enfrentan altas demandas en términos de rendimiento y seguridad del producto, así como de las regulaciones de FDA y MDR. Aquí presentamos una metodología en la que usted podrá realizar pruebas de sistemas de modelos tribológicos con catéteres urinarios y piel artificial. Para las pruebas de catéter se utilizará un tribómetro MCR con portamuestras que permite la fijación de componentes de dispositivos médicos y tejidos blandos. El control de temperatura, fuerza y velocidad del tribómetro MCR le permitirá definir parámetros de prueba para simular condiciones reales.

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Desarrollando mejores implantes dentales

La interacción del implante con su entorno biológico es un parámetro crucial a la hora de investigar revestimientos biocompatibles para materiales dentales.

Para estudiar la interacción de las proteínas en una solución con el implante dental puede utilizar el analizador del potencial zeta de la superficie SurPASS 3. Un conocimiento detallado de este campo le permitirá desarrollar implantes dentales resistentes a la formación de biopelículas bacterianas y, por consiguiente, reducir el riesgo de infecciones o fracaso del implante.

Descargue la carpeta de biomateriales SurPASS 3 para ver cómo el análisis del potencial zeta combina la determinación de la cinética de adsorción con las características de la capa de superficie adsorbida.

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Características mecánicas del esmalte dental

El análisis de las propiedades mecánicas sobre y debajo de la superficie de esmalte tratada resulta muy interesante en los tratamientos dentales, como la prevención de caries (cavidades) o tratamientos mínimamente invasivos de lesiones cariosas tempranas.

La nanoindentación es uno de los métodos más adaptados para estas muestras y proporciona una comprensión clara del gradiente de dureza del esmalte dental (dureza de la pieza dental). Los datos del análisis obtenidos conforman una base fundamental en la selección de nuevos materiales para reparaciones dentales.

Descárguese el informe de aplicación para ver cómo se ha utilizado el probador de nanoindentación NHT³ de mesa en un ensayo.

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Un método de prueba claro para el control de calidad en revestimientos de stent

Los stents son una aplicación médica de uso masivo. Están sujetos a una regulación estricta por parte de las autoridades nacionales, como la FDA, y deben pasar un riguroso control de calidad antes de poder utilizarlos en el paciente.

La prueba de rayado es uno de los pocos métodos capaces de verificar la adhesión de un revestimiento, asegurando así una vida útil suficientemente larga del implante. Para asegurar que los stents se comportan de la forma requerida, por ejemplo, desprenden productos químicos concretos, y que no se dañan en el interior del organismo, se mide la adhesión y la resistencia al rayado del revestimiento con un dispositivo de nano rayado NST³.

Descárguese el informe de aplicación para ver cómo se pueden montar los stents en el dispositivo de rayado y cómo se determina la carga crítica del revestimiento.

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Biocompatibilidad de membranas de hemodiálisis

Las mediciones del potencial zeta son el método de análisis que necesita si desea comprobar la existencia de una modificación concreta en la superficie que mejore la biocompatibilidad de la superficie interna de una membrana de hemodiálisis.

El potencial zeta es sensible incluso a pequeños cambios en la química de la superficie. Por consiguiente, al medición del potencial zeta contribuye a mejorar la biocompatibilidad de las membranas de hemodiálisis. Soportes específicos de muestra para membranas de fibra hueca permiten caracterizar directamente la superficie interna de las membranas.

Con el analizador electrocinético SurPASS 3 puede realizar mediciones del potencial zeta fácilmente.

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En este artículo Wiki encontrará más información general sobre el potencial zeta:Potencial zeta

Mejora de la comodidad de uso en lentes de contacto

Muchas personas utilizan lentes de contacto blandas; su comodidad de uso es fundamental para todos aquellos que llevan este tipo de lentes de contacto diariamente.

La fricción y la elasticidad son factores clave en la determinación de la comodidad de uso. Una resolución excelente y funciones especiales orientadas a la investigación, como fuerza controlada contra mediciones de la profundidad, le permiten comprender los detalles de las lentes de contacto. Puede utilizar los resultados para mejorar sus propiedades de fricción y ofrecer un producto aún mejor a sus clientes.

Descárguese el informe de aplicación para ver cómo se ha utilizado el Para esta investigación se utilizan un nano tribómetro NTR³ y un bioindentador UNHT³ (con un soporte de muestra especial para lentes de contacto).

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Comportamiento del envejecimiento de lentes de contacto

El uso previsto de las lentes de contacto suele limitarse a un período de tiempo determinado (p. ej., 1 mes, 1 año). El último día de uso deben ser igual de buenas que el primero, por lo que el comportamiento del envejecimiento es de gran interés.

El envejecimiento de los materiales suele ser difícil de estimar, pero conocer la elasticidad de un material proporciona detalles científicos válidos sobre el proceso de envejecimiento. El bioindentador UNHT³ mide la elasticidad de una lente de contacto; el dato se puede utilizar para verificar el cambio en las propiedades mecánicas debido al envejecimiento.

Descargue el informe de aplicación para ver cómo se puede utilizar el bioindentador para caracterizar el comportamiento mecánico de lentes de contacto y biomateriales.

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Análisis de hidrogeles en condiciones reales

El análisis de hidrogeles se considera complicado debido a la dificultad que supone montarlos en o sobre un soporte de muestra, y porque incluso los cambios más mínimos en la presión ejercida pueden influir de forma significativa en sus propiedades tribológicas.

Con un tribómetro MCR se logran resultados de un análisis preciso, sin influencia de factores externos con un soporte de muestra para hidrogeles especial. Además, permite una adaptación óptima a las condiciones reales en relación con la presión de contacto, velocidades de deslizamiento y temperatura, y ofrece una alta sensibilidad al medir la fricción, especialmente en un amplio rango de velocidades de deslizamiento, desde pocos nm/s hasta 1 m/s.

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Simulación de condiciones humanas en el análisis de fluidos para lentes de contacto

Las soluciones oftálmicas deben presentar una baja fricción, y simular las condiciones humanas en una máquina es distinto. No obstante, resulta necesario analizar estas soluciones tanto por cuestiones económicas como por aspectos relacionados con la comodidad.

Un tribómetro MCR mide el coeficiente de fricción a distintas velocidades de deslizamiento y fuerzas normales. Su prestación a baja velocidad extrema le permite caracterizar tanto la fricción estática como la cinética. En la mayoría de los casos, la fricción límite determinada con precisión es crítica al analizar el rendimiento general del fluido.

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Estudio del tejido (humano) para la investigación de la evolución de la enfermedad y su tratamiento

Las propiedades de los tejidos humano y artificial son campos extensos, ya que son muchos los investigadores de todo el mundo que trabajan para comprender y curar todo tipo de enfermedades.

Muchos tejidos humanos están sometidos a carga mecánica, y su caracterización mecánica puede proporcionar información valiosa sobre evoluciones y tratamientos de enfermedades, y desarrollar de sustitutos artificiales (implantes, andamios). Anton Paar ha resuelto la falta inicial de instrumentación sensible en este área con el bioindentador UNHT³.

Descargue el informe de aplicación para ver cómo se utilizar para analizar tejidos y sus posibles materiales de sustitución.

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Métodos de análisis para el desarrollo de medicamentos para la osteoporosis

La osteoporosis reduce la dureza ósea (aumenta la debilidad ósea), en la mayoría de los casos debido a la edad.

Las sustancias activas en medicamentos ejercen un efecto directo sobre las características del hueso, por lo que su dureza, módulo elástico y deslizamiento son parámetros clave en el desarrollo de nuevos medicamentos. En análisis a alta resolución de dichos parámetros representa una ayuda fundamental para los resultados de la investigación a la hora de registrar patentes o promover nuevas sustancias activas en procesos de prueba o lanzamientos al mercado.

Todos los parámetros se pueden medir con el bioindentador UNHT³ Bio: módulo elástico y propiedades de deslizamiento de los huesos.

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Beneficio adicional para investigadores: Anton Paar colabora estrechamente con varias universidades para desarrollar materiales óseos asequibles para fines de investigación. Estas colaboraciones le permiten acceder a conocimiento y desarrollos especiales, como soportes de muestra para muestras complejas, y nos ayudan a desarrollar soluciones individualizadas para usted, en caso de necesitarlas. Comuníquese con un representante Anton Paar para obtener más información.

Descubrir sustitutos de cartílago médica y económicamente valiosos

La búsqueda de un sustituto de material cartilaginoso sigue activa. No obstante, algunas cuestiones, como la preparación y montaje de la muestra, suponen un reto en la investigación de las propiedades mecánicas del cartílago. Asimismo, a la hora de trabajar con fluidos biológicos, el volumen de muestra disponible para el análisis es limitado. Todo ello requiere de una configuración adecuada para el análisis.

Las prestaciones de baja velocidad y torque bajo del tribómetro MCR incluyen una configuración de análisis eficiente en términos de tiempo y costo, que ofrecen posibilidades únicas en el análisis de la fricción y el desgaste de cartílago natural y artificial, y en sustitutos de fluidos sinoviales.

Descargue el informe de aplicación para ver cómo se utiliza el MCR en la investigación biotribológica del cartílago.

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Equipos para pruebas para laboratorios y fabricantes de materiales biocompatibles

Los biomateriales son con frecuencia sensibles, estar sujetos a la influencia de factores externos y difíciles de montar en instrumentos de medición. Por ello es necesario disponer de equipo de análisis precisos que se puedan adaptar fácilmente a muestras, como lentes de contacto, tejidos, geles, fluidos y otras.

Anton Paar ofrece instrumentos especiales utilizados en numerosos laboratorios dedicados al análisis de la biocompatibilidad:

También hay disponible una gama de soportes de muestra especiales para lentes de contacto, hidrogeles y otros accesorios pensados para ayudar de forma óptima a los laboratorios en sus investigaciones biomédicas y a los fabricantes en la fabricación y control de calidad de biomateriales.

Si desea probar nuestra instrumentación de forma práctica, eche un vistazo a los seminarios y ofertas en los Anton Paar Technical Centers o póngase directamente en contacto con un representante Anton Paar para solicitar más información o una demostración:

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Soluciones para la caracterización de superficies de Anton Paar

Microscopio de fuerza atómica (AFM)

Tecnología para la investigación, especialmente diseñada para reducir la complejidad

Los microscopios de fuerza atómica ofrecen imágenes 3D reales de la topografía de la superficie proporcionando así información acerca de las propiedades, como la rugosidad o la rigidez.

El AFM se considera un método exigente, por lo que Anton Paar tomó un nuevo camino hacia la tecnología reduciendo la complejidad en el manejo del instrumento y, por consiguiente, haciendo esta tecnología accesible a nuevos grupos de usuarios.

El resultado es un microscopio de fuerza atómica que le simplifica la vida siempre que sea posible: Automatiza pasos complejos del trabajo y ofrece un alto nivel de usabilidad a lo largo de todo el flujo de trabajo de la medición – Tecnología para la investigación, ahora fácil de usar y accesible a todo tipo de usuarios.

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Tribología

Estudio de los materiales en condiciones de servicio con todas las geometrías de medición necesarias

Para obtener información acerca del rendimiento de un material sometido a la influencia de distintas condiciones externas, como la temperatura y la humedad, es imprescindible conocer el comportamiento tribológico. Los tribómetros determinan las propiedades de la fricción, el desgaste y la lubricación de todo tipo de materiales.

La experiencia adquirida por Anton Paar durante años, queda reflejada en una gama de instrumentos que abarca desde modelos tipo varilla sobre disco hasta modelos para altas temperaturas, nanomateriales, humedad y aplicaciones de vacío, así como un tribómetro MCR, combinando la tribología con la reología.

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Ensayo rayado

La mejor visión posible del rayado totalmente conforme a los estándares internacionales.

Los dispositivos de ensayo de rayado se emplean para caracterizar sistemas de capa-sustrato en términos de adhesión del revestimiento, resistencia al rayado y resistencia a arañazos. Los dispositivos de ensayo de rayado de Anton Paar se destacan por sus tecnologías patentadas, como la visión panorámica sincronizada del rayado actual y la curva de rayado.

La documentación de las mediciones cumple con los estándares internacionales, y las muestras se pueden volver a analizar o comparar con resultados anteriores en cualquier momento.

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Medición del espesor del revestimiento (pruebas Calo)

Determinación rápida y sencilla del espesor del revestimiento

Dado que el espesor del revestimiento influye en el producto final, las mediciones precisas, a la vez que poco costosas, son de gran importancia para garantizar una calidad fiable del revestimiento.

Para satisfacer estas necesidades, los probadores Calo de Anton Paar emplean el sencillo método de microabrasión. Esta técnica para la caracterización es rentable y permite realizar mediciones en 1 a 2 minutos conformes a los estándares internacionales, y por lo tanto, asegura la calidad de los datos, mejora el rendimiento y ahorrar costos.

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Análisis de la carga de superficies

Análisis rápido y directo de muestras reales para reflejar las propiedades individuales de la superficie

Muchos materiales están sujetos a cambios debidos al almacenamiento, envejecimiento o al desgaste durante el uso. Para predecir dichos cambios y desarrollar nuevos materiales de alto rendimiento optimizados, los materiales se prueban en condiciones reales. Las propiedades, como la modificación de la superficie, la adsorción/desorpción o la atracción/repulsión electroestática, nos permiten comprender el deterioro de membranas, los efectos de la limpieza con detergentes, la adhesión de sustancias biológicas y mucho más. Esta información se obtiene con solo medir el potencial zeta de una superficie.

Anton Paar es pionero en el análisis del potencial zeta de materiales sólidos macroscópicos, y ha transformado esta técnica de análisis de la superficie en una aplicación rutinaria en el trabajo diario del laboratorio.

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Prueba de dureza por indentación

Mida lo que otros estiman y obtenga resultados rápidamente

Las pruebas de indentación proporcionan información acerca de las propiedades mecánicas, como la dureza o el módulo elástico de películas finas, revestimientos y sustratos. Anton Paar es la única empresa que ofrece un probador de nanoindentación con un sensor de fuerza real que mide realmente la fuerza aplicada a una muestra, en lugar de estimar el valor basándose en un actuador.

La nueva generación de probadores de nanoindentación está equipada con el modo para la indentación rápida “Quick Indentation”, que proporciona resultados 8 veces más rápidos que generaciones anteriores de instrumentos.

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Dispersión de rayos X de ángulo bajo (SAXS)

Con el mejor equipamiento para estudios de partículas de superficie con el haz de luz de laboratorio SAXS/WAXS/GISAXS

GISAXS es una herramienta importante para la investigación de superficies nanoestructuradas y películas finas. La nanoestructura determina las propiedades de un material e influye en la usabilidad de revestimientos industriales, técnicas de impresión, componentes electrónicos, sensores médicos, medios de almacenamiento de energía y muchos otros. La investigación de nanoestructuras en condiciones cambiantes o extremas, como temperaturas elevadas y humedad, permite modificar y optimizar materiales.

Desde 1950, Anton Paar ha sido líder en el terreno de SAXS. Esta experiencia puntera está incorporada en sistemas SAXS/WAXS/GISAXS con la máxima resolución en un diseño compacto para la nanoinvestigación diaria, la caracterización eficiente de distintas muestras (desde líquidas a sólidas) y nuevo desarrollo del método.

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Aplicaciones en ciencia de materiales

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