Ingeniería por biólogos: modelado por elementos finitos en morfología funcional

BECERRA, FEDERICO; VASSALLO AI; AGUERO, NICOLÁS; CISILINO, ADRIÁN

Mar delPlata

Congreso; XXVI Jornadas Argentinas de Mastozoología; 2013

SAREM

Diferentes procesos evolutivos modelan las estructuras corporales de los seres vivos a lo largo de su historia de vida. Un ejemplo concreto estar´ıa representado por el sistema esqueletario de vertebrados, capaz de remodelarse de acuerdo a las demandas mec´anicas del entorno. Pero c´omo desarrollar an´alisis funcionales, de resistencia y deformaci´on, sin llevar a cabo ensayos destructivos sobre el material? En la ´ultima d´ecada, los estudios biomec´anicos han absorbido herramientas num´ericas de ingenier´ıa permiti´endoles avanzar mediante modelos digitalizados. Particularmente, nuestro objetivo se centr´o en el an´alisis de las propiedades mec´anicas (tensiones de tracci´on y compresi´on) de los biomateriales que componen la mand´ıbula del tuco-tuco de Los Talas, Ctenomys talarum (roedor braquio y dento-excavador), durante la mordida, as´ı como de las deformaciones y esfuerzos de la estructura en su conjunto. En base a ensayos de dureza del material mediante nanoindentaci´on instrumentada e im´agenes (tomograf´ıa axial computarizada), se construy´o una malla de elementos finitos en 3D. As´ı, considerando fuerzas, or´ıgenes e inserciones musculares y valores de fuerza de mordida in vivo estudiados previamente, se desarroll´o el modelo est´atico. ´ Este estableci´o fuerzas externas 32% mayores a las obtenidas in vivo, lo que se atribuir´ıa a la falta de m´axima tensi´on isom´etrica. En relaci´on a las tensiones mec´anicas, se observ´o que la regi´on lingual de la mand´ıbula se encuentra sometida a tracci´on (con un m´aximo de 130 MPa en el proceso condilar) mientras que la regi´on ventral se encuentra sometida a la compresi´on (con un m´aximo de 70 MPa en el mismo proceso). Por su parte, la contribuci´on estructural de los incisivos ser´ıa muy baja debido a que su ubicaci´on coincide con la l´ınea neutra de carga. Finalmente, se estableci´o que el factor de seguridad para tensiones de tracci´on es 1,090,37, mientras que es 2,860,79 para tensiones de compresi´on (valores craneanos medios en mam´ıferos: 1,8-11).