Mejores artículos científicos de la EPS (2º trimestre de 2022)

El Comité Evaluador del Premio a la Mejor Publicación Científica del Mes de la Escuela Politécnica Superior (EPS) de la Universidad de Sevilla, ha seleccionado los siguientes trabajos de los meses de marzo a mayo de 2022:

Marzo

Estela Peralta Álvarez – Departamento de Ingeniería del Diseño. A biomass universal district heating model for sustainability evaluation for geographical areas with early experience; Energy 242 (2022) 122954 - Q1 https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.122954 

Resumen: Los sistemas de calefacción urbana de biomasa son una solución económica y ambiental óptima para generar y distribuir de energía térmica. Uno de los principales desafíos para un desarrollo más amplio de estos sistemas es la complejidad de su implementación ante la ausencia de normas establecidas en el ámbito legal, comercial, campos técnicos, o económicos, situación que generalmente se presenta en áreas geográficas con experiencia temprana. Este trabajo propone un modelo para la sostenibilidad de los sistemas de calefacción urbana de biomasa, que incluye la gestión de interesados de la cadena de valor. La propuesta de un sistema de District Heating Universal (BioUnivDH) optimiza la implementación y sostenibilidad del sistema de calefacción urbana en áreas geográficas con experiencia temprana. El modelo permite identificar las barreras de implementación, contribuyendo a su eliminación; además, identifica a los stakeholders -interesados- del proyecto a través del análisis de sus relaciones, objetivos y expectativas. Permite la comparación entre diferentes alternativas de diseño e implementación, y mejora el proceso de toma de decisiones gracias a la identificación de estrategias para una implementación y operación exitosas basadas en la aceptación económica, ambiental y social. Finalmente, para mostrar la aplicación del modelo BioUnivDH, este es aplicado en cuatro proyectos de sistemas de calefacción basados ​en biomasa e implantados en cuatro ciudades españolas.

Abril

Luisa Marlenis Rodríguez Albelo – Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte. Influence of Femtosecond Laser Modification on Biomechanical and Biofunctional Behavior of Porous Titanium Substrates; Materials 2022, 15, 2969 - Q1 https://doi.org/10.3390/ma15092969 

Resumen: Entre los principales inconvenientes de los implantes de titanio destacan la inadecuada oseointegración y la reabsorción ósea. Es por ello, que en esta investigación se han estudiado la textura y rugosidad superficial de sustratos de titanio poroso modificados superficialmente por ablasión láser de femtosegundo, con fibra dopada con Yb. Los sustratos porosos de titanio se han fabricado empleando la técnica de espaciadores, obteniéndose diferentes porosidades (30, 40, 50 y 60 % de volumen) y dos rangos de tamaño de partículas (100 – 200 y 355 – 500 µm), y adicionalmente se han comparado con substratos densos preparados por pulvimetalurgia convencional. El tratamiento con láser de femtosegundo ha originado la formación de superficies rugosas con estructuras de microcolumnas y microagujeros, en todos los substratos en estudio. Toda la superficie rugosa generada estaba a su vez cubierta de ondas sobre las estructura micrométricas. En este trabajo se evalúan la influencia tanto de los macroporos generados por las partículas espaciadoras, como de las microcolumnas y textura ondulada generada por el láser en propiedades físicas, biológicas y tribomecánicas. Los ensayos realizados incluyen la humectabilidad de la superficie, el comportamiento celular (adhesión y proliferación de osteoblastos), microdureza (prueba de microindentación instrumentada, curvas P-h) y resistencia al rayado. Los resultados indican que las muestras con 30 % vol. y rango de tamaño de poros 100 -200 µm son los mejores candidatos potenciales para la sustitución de pequeños fragmentos de tejidos óseos corticales dañados, en base a su mejor comportamiento biomecánico (rigidez y límite elástico) y biofuncional (crecimiento óseo y osteointegración in vitro).

Mayo

Vanda Cristina Fortio Godinho – Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte. Development of porous silver nanoparticle/polycaprolactone/polyvinyl alcohol coatings for prophylaxis in titanium interconnected samples for dental implants; Colloid and Interface Science Communications 48 (2022) 100621 - Q1 https://doi.org/10.1016/j.colcom.2022.100621 

Resumen: Los implantes de titanio poroso se presentan como una solución adecuada para resolver el problema de apantallamiento de tensiones en implantes (diferencias de rigidez entre el implante y el hueso). Sin embargo, la presencia de porosidad compromete las propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosion del implante. En este trabajo se exploran recubrimientos de base chitosan para recubrir sustratos porosos de titanio producidos por la técnica pulvimetalúrgica de espaciadores. El chitosan (CS) es un biopolímero natural, biodegradable, no toxico, con capacidad curativa y antibacteriana empleado en diferentes aplicaciones de bio-ingeniería. Se estudian además recubrimientos nanocomposites de chitosan con nanopartículas de plata (CS-AgNPs) o chitosan con hidroxiapatita (CSHA). Los recubrimientos se han preparado según un proceso sencillo de electropolimerización, en un solo paso, con capacidad para recubrir de forma eficiente los sustratos de Ti con diferente porosidad. Los estudios electroquímicos revelan que los sustratos porosos de titanio presentan elevadas densidades de corriente y la presencia de una capa de pasivación inestable, incidiendo en la necesidad de tratamientos superficiales que puedan mejorar la resistencia a la corrosion de estos materiales. Los recubrimientos de CS mejoran significativamente la resistencia a la corrosion de los sustratos. La incorporación de AgNPs o HA en los recubrimientos de chitosan aumenta el potencial a circuito abierto, la resistencia de polarización y los valores de impedancia, lo que se atribuye a una mejora de las propiedades de protección de la capa de pasivación. Los test in vitro muestran una mejoría en la adhesion celular, asi como en la dispersión y proliferación de osteoblastos, presentando un aumento significativo del número de células en función del tiempo en particular para recubrimientos con AgNPs ó HA. La combinación del biofilm CS-HA sobre los sustratos de 50 vol.% de espaciador presenta un excelente comportamiento a la corrosion y biocompatibilidad, presentándose como un material prometedor para su aplicación biomédica en pequeños implantes.