Caracterización de un proceso de manufactura aditiva por extrusión de un biopolímero y definición de su potencial uso como dispositivo para transporte de fármacos

Abstract

Se propone el diseño, instalación y caracterización de una plataforma de manufactura aditiva experimental robotizada, para la fabricación de dispositivos de biopolímeros de almidones de yuca y maíz, en estado gelatinizado, con diferentes proporciones de agua y glicerina. En la etapa de exploración inicial, se seleccionaron los principales componentes del extrusor (diámetro de boquilla de 0,8 mm) y fueron definidas las dieciocho mezclas, con los factores: tipo de almidón (yuca y maíz), porcentaje de almidón (15%, 20% y 25%) y porcentaje de glicerina (respecto al contenido de base seca: 0%, 15% y 30%). Se usaron bancos de prueba, para identificar los parámetros de ajuste del proceso, se determinó la respuesta de las mezclas en cinco niveles de velocidad del extrusor, y dos niveles de presión en el tanque reservorio, estableciendo las condiciones para determinar el valor promedio de tasa de material extruido en 0,360 g/min, para los dos grupos de almidones, y como consecuencia a ese resultado se obtuvieron los rangos de velocidades de extrusión para el grupo de almidón de yuca en 655 mm/min y 404 mm/min para el grupo de almidón de maíz. En la caracterización mecánica de los dispositivos, se encontró que la mezcla de agua destilada con almidón de yuca (20%) y glicerina (15%), presentaron la mejor respuesta al esfuerzo mecánico. Finalmente se examina el potencial uso de un dispositivo (seleccionado por la mejor respuesta de resistencia mecánica), como medio de transporte y liberación de un compuesto activo (Diclofenaco sódico) (Texto tomado de la fuente).

The design, installation and characterization of an experimental robotized additive manufacturing platform is proposed for the manufacture of biopolymer devices from cassava and corn starches, in gelatinized state, with different proportions of water and glycerin. In the initial exploration stage, the main components of the extruder (nozzle diameter of 0.8 mm) were selected and the eighteen mixtures were defined, with the following factors: type of starch (cassava and corn), percentage of starch (15%, 20% and 25%) and percentage of glycerin (with respect to the dry base content: 0%, 15% and 30%). Test benches were used to identify the process adjustment parameters, the response of the mixtures was determined at five extruder speed levels and two pressure levels in the reservoir tank, establishing the conditions to determine the average value of the extruded material rate at 0.360 g/min for the two starch groups, and as a consequence of this result, the extrusion speed ranges for the cassava starch group were obtained at 655 mm/min and 404 mm/min for the corn starch group. In the mechanical characterization of the devices, it was found that the mixture of distilled water with cassava starch (20%) and glycerin (15%) presented the best response to mechanical stress. Finally, the potential use of a device (selected for the best mechanical resistance response) is examined as a means of transport and release of an active compound (Diclofenac sodium).