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biomateriali di merda > saronaaa > Flashcards

saronaaa Flashcards

1
Q

definizione biodegradazione

A

perdita delle proprieta di un biomateriale dovuta all’attivita biologica ( puo essere voluta, come la sutura che si scioglie)

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2
Q

definizione bioassorbimento

A

È il processo di dissoluzione del materiale nello sviluppo biologico dovuto all’attività cellulare

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3
Q

def trombogenicita

A

È la capacità di un biomateriale di promuovere la trombosi, ossia un effetto per cui le proteine solubili diventano insolubili

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4
Q

ORGANO ARTIFICIALE

A

Dispositivo medico che va a sostituire, completamente o in parte, la funzione di un organo

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5
Q

PROTESI

A

Dispositivo medico che rimpiazza un organo. Se è composto da tessuti biologici trattati e non viventi, si parla di bioprotesi

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6
Q

DISPOSITIVO PERCUTANEO

A

Dispositivo medico che attraversa la pelle e può rimanervi per un breve periodo (siringa) per un periodo prolungato (ad
esempio nel trattamento chemioterapico)

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7
Q

IMPIANTO

A

Dispositivo medico realizzato con uno o più biomateriali e posizionato all’interno del corpo per sostituire un elemento
mancante e che viene incorporato al di sotto della pelle o delle membrane mucose

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8
Q

INNESTO

A

Parte di tessuto vivente, o gruppo di cellule viventi, trasferite da un donatore a un accettore

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9
Q

TRAPIANTO

A

È una complessa struttura vivente, tipicamente un organo, trasferita da un donatore a un accettore

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10
Q

che cos è la biocompatibilità

A

-la capacità di un materiale di indurre una appropriata risposta biologica in una specifica applicazione.
deve essere morfologica, funzionale e biologica
-fondamentale è soprattutto EVITARE REAZIONI INDESIDERATE
-è UNA PROPRIETà DINAMICA CHE PUO variare in ogni momento

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11
Q

COS è LA FATTIBILITà

A

La quantificazione di quanto il dispositivo medico riesce a garantire la funzionalità all’interno del corpo.
Si tratta della probabilità di mantenere il dispositivo in termini di:
− Tempo temporaneo o permanente
− Posizione rispettando il corpo 
− Funzione

si calcola cosi
Ai(t) = fattibilità = 1- Probabilità_di_insuccesso

nel caso di avere diversi fattori di fattibilità si fa la produttoria

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12
Q

come si progetta un materiale?

A

-si identifica la mancanza nel cristiano colpito
-si progetta scegliendo un materiale idoneo, dando una forma funzionale e assemblando le parti in modo che non diano problemi (corrosione, vincoli dimensionati correttamente)

POI C è LA FASE DI VERIFICA
-Caratterizzazione chimico-fisica
-test in vitro: test su cellule che crescono in un ambiente statico (negativo perché in realtà il corpo è un sistema
dinamico)
-test in silico: si verificano farmaci in un modello in silico del tessuto/organo (permettono conoscenze più approfondite
di test in vitro)
-test su animali problema: servono n animali e rappresentano comunque un’approssimazione del corpo umano
-prove cliniche :eseguito su un campione di pazienti

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13
Q

COS E IL RETICOLO DI BRAVAIS E COME SI CALCOLA

A

èun sistema che permette di descrivere il reticolo cristallino come una struttura 3d che si ripete in tutte le direzioni dello spazio
struttura geometrica che si ripete prende il nome di cella elementare o cella unitaria
3 parametri fondamentali:
− Nc = numero di coordinazione = numero di atomi connessi a ogni singolo atomo
− Ac = numero di atomi in ogni cella elementare
− Fi = fattore di impacchettamento = il rapporto 𝐴c * Va/Vc
, con 𝑉a = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜 (𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎), 𝑉c = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑙𝑎 (più
aumenta il fattore, più la struttura è ottimizzata nello spazio e quindi resistente )

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14
Q

cos e il raggio critico di una cella

A

il rapporto fra il raggio del catione e il raggio dell’anione

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15
Q

cos è l’indice di miller

A

un sistema di notazione per definire i piani nei reticoli di Bravais
𝑎1 → ℎ
𝑎2 → 𝑘
𝑎3 → 𝑙
In base a come alcuni piani attraversano i reticoli di Bravais, si assegnano diversi numeri
(ad esempio il piano rosso attraversa
𝑎1
, quindi si ha hkl=100)

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16
Q

difetti delle strutture cristalline

A

difetti puntuali:
- lacuna = c’è un buco al posot di un atomo
-impurita intersiziale = c’è un atomo extra infilato dentro al reticolo
-impurità di sostituzione = c’è un atomo extra in una lacuna
-difetto di frankel = lacuna e impurita interstiziale

SERVIREBBERO DISEGNI
DIFETTI DI LINEA:
-dislocazione al controno (non è piu un quadrato ma un trapezio)
- dislocazione a vite =si e vavvitato

difetti superficiali
dati dai grani che si uniscono in maniera irregolare ( aka ho piani ruotati tra loro e casino nel mezzo)

  • difetti volumetrici
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17
Q

polimorfismo

A

quando un cristlallo puo esistere in piu forme cristalline in diversi stati della materia

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18
Q

allotropismo

A

se un cristallo puo esistere in due o piu forme nello stesso stato della materia

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19
Q

isomorfismo

A

quando diversi materiali hanno struttura cristallina simile

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20
Q

materiali polimerici: caratteristiche proprieta pro e applicazioni

A

CARATTERISTICHE - Forma legami covalenti (primari) e forze di Van
der Waals’ (secondari)
- Composto di tipo organico
- Struttura puo essere amorfa o semicristallina
PROPRIETÀ Molto variabili
PRO Può essere “ingegnerizzato” per una specifica esigenza,
con tante possibili applicazioni
APPLICAZIONI Campo dentistico, ortopedico, sostituzione di tessuti
molli e rigidi, device cardiovascolari

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21
Q

come sono classificati i materiali polimerici

A

SINTETICI O NATURALI (PMMA VS ALGINATO)
-OMOPOLIMERO O COPOLIMERO (MONOMERI TUTTI UGUALI O DI DIVERSO TIPO)
-TERMOPLASTICI VS TERMOINDURENTI (UNA VOLTA PORTATI A FUSIONE E RAFFREDDATI NON MANTENGONO LA FORMA VS LA MANTENGONO)
-MECCANISMO DI POLIMERIZZAZIONE:
condensazione (due monomeri si uniscono e cacano fuori acqua)
addizione (monomeri con doppi o tripli legami rotti da alta energia es raggi uv poi va avanti incularella finche non finisce)
-coordinazione )con natt ziegler)

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22
Q

tipologie di copolimeri

A

-random
-altenati
-per innesto
- a blocchi

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23
Q

come sono tenuti insieme i vari monomeri

A

da legami covalenti

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24
Q

quali sono i tipi di struttura dei polimeri E COME SI COMPORTANTO

A

− POLIMERO LINEARE
Si forma dall’unione (attraverso legami secondari) di catene di più polimeri (legami covalenti tra
monomeri) VISCOELASTICO
− POLIMERO RAMIFICATO
Le ramificazioni si formano quando un MONOMERO(SARA DUBLINI NON CAPISCI UN CA) attaccato alla catena viene sostituito da un’altra
catena lineare (attraverso legami secondari) che forma un copolimero per innesto (catena
ramificata) VISCOELASTICO
− RETI POLIMERICHE
Si crea dalla formazione di legami covalenti tra diversi polimeri ramificati, che creano una struttura 3D NON VISCOELASTICO, BLOCCATO NELLO SPAZIO E LE CATENE NON POSSONO SCORRERE

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25
Q

COS E ILò GRADO DI CRISTALLINITA

A

PESO DELLA PORZIONE CRISTALLINA/PESO TOTALE

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26
Q

POLY PER CONDENSAZONE

A

Necessita energia per partire
Due monomeri (o polimeri) creano un legame covalente, generando un nuovo polimero e un prodotto secondario di scarto, generalmente acqua
I polimeri che si formano hanno molte catene corte e con basso peso molecolare

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27
Q

POLIMERIZZAZIONE PER ADDIZIONE

A

Il monomero in questione ha un legame doppio o triplo tra gli atomi di carbonio.
L’energia che dà inizio alla reazione può essere termica, luminosa o chimica
Necessita di energia che rompe il legame  il monomero diventa instabile e attiva gli altri monomeri intorno, fino a che
la macromolecola non si stabilizza.
I polimeri che si formano hanno poche catene molto lunghe con alto peso molecolare
Esempio: POLIETILENE

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28
Q

POLY PER COORDINAZIONE

A

Catene lineari lunghe
Alta cristallinità
Alta temperatura di fusione
Alta densità
Alta competenza meccanica

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29
Q

DISEGNARE IL grafico in cui si può vedere come un materiale polimerico (semicristallino o amorfo) varia il proprio modulo elastico (logaritmo di E)
al variare della temperatura.

A

pag 15 dublyny

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30
Q

come si comportano i polimeri nel grafico tensione deformazione e come si comportano se viscoelastici

A

elastoplastico: tratto lineare e tratto duttile

-Aumentando la temperatura, la curva via via si abbassa diminuisce la pendenza del tratto lineare e quindi il modulo di Young
- Aumentando la velocità di deformazione del materiale (strain rate) si vanno a modificare le fibre del materiale, che si
irrigidisce la curva tende ad aumentare la pendenza e quindi il modulo elastico

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31
Q

materiali termoplastici e termoindurenti

A

termoplastici:
-la loro viscosità cala all’aumentare della temperatura quindi diventano piu malleabili e POSSONO ESSERE RIFORMATI UN NUMERO INFINITO DI VOLTE
-REALIZZATI PER ADDIZIONE
-lunghe catene lineari TENUTE INISME DA VAN DER VALLS
-SONO piu morbidi e meno fragili. meno rigidi

termoindurenti:
-quando vengono fusi vanno incontro a degradazione chimica (carbonizzati)
-poly per condensazione
-strutture 3d
-sono tutti legami covalenti non ci sono legami secondari
-piu forti piu rigidi e piu fragili

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32
Q

materiali ceramici: caratteristiche proprieta pro e CONTRO

A

Sfrutta un legame ionico e legame covalente
Composti dall’unione di materiale metallico e non
metallico

Elevata temperature di fusione (legami stabili)
Bassa conducibilità elettrica
Bassa conducibilità termica
PRO Biocompatibilità
Inerti chimicamente (non modifica chimicamente
l’ambiente circostante)
Elevata resistenza alla compressione
Resistenza alla corrosione
Bassa frizione (attrito)
CONTRO Elevate temperature di sinterizzazione (per formare il
materiale a partire dalle polveri)
Elevato costo  difficoltà di riproduzione in serie,
Fragilità  l’impossibilità di utilizzo come componente
meccanica (solo come additivo o rivestimento)

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33
Q

dA cosa dipende STRUTTURA FISICA DI UN MATERIALE CERAMICO

A

La struttura della cella elementare, a causa della presenza di due o più elementi legati da legami ionici o da legami covalenti,
dipende dal rapporto tra i raggi ionici degli elementi costituenti
La percentuale di legame ionico influenza prevalentemente la struttura cristallina del materiale
può essere espresso come:
𝑨𝒎𝑿𝒏
Con A = elemento metallico, X = elemento non metallico
Il rapporto
𝑅A/𝑅X è QUELLO CHE DEFINISCE LA STRUTT CRISTALLINA

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34
Q

CHE TIPO DI STRUTTURE CRISTALLINE POSSONO AVERE I CERAMICI

A

CCC
CFC
ESAGONALE COMPATTA

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35
Q

COMPORAAMENTO MECCANICO materiali ceramici

A

SONO FRAGILI quindi hanno difficolta nelle lavorazioni plastiche.
per produrle si usa la sinterizzazione che crea il materiale ad alte temperature a partitre da polveri
-MOLTO IMPORTANTE lavorano bene a compressione e male a trazione (sigma t = 1/10 sigmac, anche un ventesimo)

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36
Q

cos e la durezza e come si puo misurare

A

LA DUREZZA DI UN MATERIALE E LA CAPACITA DI RESISTERE A DEFORMAZIONI PLASTICO

TEST QUALITATIVO: scala di MohS
si testa il materiale provando a scalfire con un altro, se si scalfisce e meno duro senno e piu duro

test quantitativo : Scala di VIckers
Si utilizza un tastatore, nella cui punta è inserito un materiale duro (ad esempio diamante) e la cui
punta è eseguita in modo tale che si formi un certo angolo θ
Applicando una certa forza, il materiale risponde con una deformazione plastica
La durezza di Vickers può essere quantificata come
𝑯𝑽 =𝑭/(𝒅^𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝜽/𝟐),
con 𝑑 = 𝑑𝑖𝑎𝑔𝑜𝑛𝑎𝑙𝑒 della punta, 𝜃 = 𝑎𝑛𝑔𝑜𝑙𝑜 𝑐ℎ𝑒 𝑠𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎

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37
Q

fare esempi di uso di biomateriali ceramici

A

in campo ortopedico per protesti articolari
in campo ortodentistico per i denti
in campo cardiovascolare per le valvole cardiache

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38
Q

cosa sono le i materiali ceramici bioinerti e come vengono usati

A

Sono materiali che non inducono né subiscono alterazioni chimiche o biologiche dovute al contatto con l’ambiente biologico.
Un esempio è l’Allumina: ceramico bioinerte per eccellenza dovuto alla sua composizioneconbassa concentrazione di ossidi di
metalli alcalini e silice
APPLICAZIONI
È utilizzato per la sostituzione di tessuti duri in campo ortopedico,
corona del dente in porcellana

PRO
- Inerzia chimica nei confronti dei fluidi biologici
- Alta resistenza alla compressione, forza, durezza
- Basso coefficiente di attrito
biocompatibilità
favorisce una buona osteointegrazione.

CONTRO
 ha comportamento fragile: può essere usato solo come additivo o come rivestimento
 può essere soggetto a usura, ossia se il rivestimento viene lesionato si liberano dei grani

39
Q

cosa sono i materiali ceramici bioattivi e come si dividono

A

La loro particolare composizione strutturale stimola:
Reazioni positive per l’ambiente biologico dell’ambiente in cui è impiantato
Reazioni chimiche che cambiano il materiale
Si distinguono in:
INTRINSECAMENTE BIOATTIVI = BIOCERAMICHE
In questo caso le reazioni chimiche o biologiche sono dovute alla loro composizione chimica
Il fosfato di calcio (idrossiapatite) è il principale ceramico bioattivo.

BIOATTIVI INDOTTI = BIOVETRI
Sono materiali di per sé chimicamente inerti  le reazioni chimiche o biologiche sono dovute all’aggiunta di farmaci o altri
elementi
Il biovetro è un vetro che ha struttura policristallina ED E FOTOSENSIBILE. DOPO ESXSERE COLPITO DA LUCE FOTTUTA LUCE DIVENTA RECETTIVO PER FARMACI

40
Q

cos e la idrossiapatite, qual e la differenza tra la naturale e la artificiale e che applicazioni ha in ingegneria

A

l’idrossiapatite è una ceramica bioattiva **derivata dal calcio **presente nelle ossa.
la artificiale ha grani esagonali, mentre la naturale ha grani rotondi.
questa differenza è tuttavia utile perche permette di monitorare quella artificiale nel corpo

avendo caratteristiche chimico-strutturali molto simili a quelle della componente minerale dell’osso (osso artificiale) e del dente.
Ha struttura policristallina esagonale e si trova già in forma naturale presente nelle ossa
Possiede un’eccellente biocompatibilità in quanto è capace di formare legami con i tessuti duri quando viene usato come
additivo a una protesi, l’osso riconosce tale materiale e avvia un processo di osteointegrazione
(HA artificiale = grani rotondeggianti, HA naturale = grani schiacciati)
Trova applicazione nella realizzazione di rivestimenti di protesi metalliche per applicazioni ortopediche o odontoiatriche, al fine di favorire
l’osteointegrazione.

41
Q

cosa sono i biovetri, applicazioni pro e contro
cosa sono io bioceramici riassorbibili

A

Sono materiali di per sé chimicamente inerti  le reazioni chimiche o biologiche sono dovute all’aggiunta di farmaci o altri
elementi
Il biovetro è un vetro che ha struttura policristallina

APPLICAZIONI
Spesso vengono utilizzati come addizionanti di materiali polimerici
i biovetri miglioran la resa della protesi perché aumenta l’adesione e stimola la formazione di nuovo tessuto osseo

PRO
bassa dilatazione termica, bassa usura

CONTRO
Comportamento fragile, quindi non adatto a carichi elevati (può essere usato solo come additivo)

bioceramici riassorbibibili sono materiali convolti in alcune reazioni metaboliche es tricalciofosfato, che e precursore dell idrossiapatite e ne favorisce la creazioni

42
Q

quali sono le proprieta meccaniche dei tessuti corporei e come si dividono in base ad essi

A

tessuti rigidi (ossa e denti) = molto rigidi, sigma di rot alto e epsilon basso

tessuti molli (cartilagine e legamenti) = poco rigidi, sigma di rot bassa e epsilon molto alto

43
Q

cos e uno scaffold e che requisiti deve avere

A

Uno scaffold è un supporto o una matrice realizzato per facilitare la migrazione, l’adesione o il trasporto di cellule e agenti
bioattivi.
per farlo si usano polimeri naturali e sintetici. polimeri biodegradabili permette di avere bioattivita mentre i polimeri sintetici danno proprieta meccaniche

e importante cazpire se si deve creare uno scaffold in sostituzione a un tessuto :
Tessuto anisotropo  reagisce in una direzione preferenziale
Tessuto isotropo  reagisce allo stesso modo in qualunque direzione

I REQUISITI SONO
1. BIOCOMPATIBILITà :Dopo l’impianto, lo scaffold o il costrutto di ingegneria tissutale deve provocare una reazione immunitaria trascurabile, NON INDURRE INFIAMMAZIONE

  1. BIODEGRADABILITà: non vanno intesi come impianti permanenti. in modo da permettere alle cellule di di produrre la propria matrice extracellulare. I sottoprodotti di questa degradazione devono anche essere non tossici e in grado di uscire dall’organismo senza interferenza con altri organi.
  2. PROPRIETÀ MECCANICHE
    Idealmente, lo scaffold deve avere proprietà meccaniche compatibili con il sito in cui esso verrà impiantato e, da un punto di
    vista pratico, deve essere resistente abbastanza da permettere l’operazione chirurgica durante l’impianto.
    tuttavia e molto importante avere un elevata porosita per garantire vascolarizzazione
44
Q

MATERIALI POLIMERICI USATI PER SCAFFOLD

A

PLA (biodegradabile in 12 settimane,3d printed QUINDI POSSO FARCI PORI, MODULO ELASTICO 2.7 GPA MOLTO SIMILE A OSSO 2.4)
ALGINATO (MODULO ELASTICO KPA, 3d printable e si possono incorporare cellule)

45
Q

crosslinking

A

Crosslinking
È un fenomeno reso possibile da un elemento, ione calcio, che permette di legare le catene di
alginato passando da uno stato di gel “liquido” a uno più solido. Lo ione calcio forma la
struttura cosiddetta “egg box” che stabilizza la catena di alginato

Cloruro di calcio in soluzione  GELAZIONE ESTERNA:

CONTRO: processo molto lungo perché richiede diffusione passiva.
-per grandi dimensioni prodotti instabili

Carbonato di calcio in polvere GELAZIONE INTERNA
Il carbonato di calcio reagisce solamente in presenza di un reagente che è in grado di scindere lo ione carbonato dal calcio, formando: 𝐶𝑎𝐶𝑂3 → 𝐶𝑂2 + 𝑎𝑙𝑔𝑖𝑛𝑎𝑡𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜 +
𝐻ଶ𝑂(𝑠𝑐𝑎𝑟𝑡𝑜)

CONTRO
Se si eccede con la concentrazione di carbonato di calcio (che aumenta la densità e
migliora proprietà meccaniche), si può notare un aumento della produzione di CO2 come
prodotto di scarto  problema=instabilità

46
Q

a cosa serve la stampa 3d in biomedica e quali tecniche conosci brutta faccia di minchia

A

È una tecnica innovativa di produzione e lavorazione di materiali che permette la realizzazione accurata fino all’ordine del
nanometro

-TECNICA A GETTO D’INCHIOSTRO
Il polimero in polvere si trova all’interno di un piatto (powder delivery platform) che scorre lungo
l’asse z ed è in grado di rilasciare una certa quantità di polvere (strato che definisce la risoluzione)
alla volta. A ogni strato, una cartuccia che contiene il liquido cross-linkante è collegata a una
testina che rilascia una certa quantità in modo tale da solidificare la polvere nella forma desiderata
Infine, viene eliminata la polvere in eccesso

-TECNICA FUSED DEPOSITION MODELING FDM
Si basa sulla deposizione di filamenti di polimero termoplastico su un supporto piano e va a generare
la struttura dal basso verso l’alto: anche in questo caso la piastra con la polvere polimerica si muove
lungo l’asse z, mentre la testa non contiene più liquido ma va a scaldare il polimero fino alla
temperatura di rammollimento del polimero. La testina si muove in modo tale da creare la forma.
Un esempio di polimero usato è l’acido polilattico
Pro: economica, Materiali biocompatibili, Buona resistenza meccanica
Contro: Bassa velocità, no materiali trasparenti

SELECTIVE LASER SINTERING: uguale e inkjet ma al posto di croslinkante c0è un laser che polimerizza polvere solo dove vuoi tu

STEREOLITOGRAFIA SLA
L’SLA utilizza un laser a ultravioletti per polimerizzare (solidificare) una resina fotosensibile liquida
in plastica dura, attraverso un processo che prende il nome di fotopolimerizzazione.
La principale applicazione di questa tecnologia è la prototipazione rapida,

Pro: Materiali trasparenti, biocompatibili, buona resistenza meccanica, alta velocità di stampa,
materiali morbidi opachi
Contro: costosa, rimozione meccanica dei supporti, materiali non riciclabili

-3d BIOPRINTING
Il polimero di partenza è ad esempio l’alginato, inserito in una siringa, mentre in altre
siringhe sono presenti cellule
Attraverso un regolatore di aria compressa, vengono depositate con grande precisione le
cellule nella forma desiderata, poi il polimero e infine un collante, formando uno strato
alla volta

47
Q

ALTRE TECNICHE PER PRODUZIONE BIOMATERIALI

A

-ESTRUSIONE: metodo tradizionale
si mette materiale fuso in un tuno e poi estruso con varie forme da un foro finale

-ELETTROSPINNING:
LA MOSSA, PERMETE DI AVERE ODG NANOMETRI
Il principio base dietro questo processo consiste nell’applicazione di una tensione
sufficiente (da 1 a 30kVkV) a superare la tensione superficiale della soluzione
polimerica, che porta la goccia di polimero che si forma sulla punta dell’ago ad allungarsi
in modo da generare fibre molto sottili che, depositandosi, creano un intreccio non
tessuto.
Una volta estruso il polimero in forma liquida, la goccia prende la forma di cono di
Taylor per via dell’influenza del campo elettrico presente
È molto importante avere un preciso controllo del voltaggio: se è troppo basso il campo
elettrico non è in grado di creare un filamento, se è troppo alto si perde il controllo dell’elettrofilato

SI USANO POLIMERI RIASSORBIBILI COME IL PLA, INTERTI COME IL NYLON , NATURALI COME L’ALGINATO O IL COLLAGENE

UN PARAMETRO MOLTO IMPORTANTER è LA FORMA E LA VELOCITA DEL COLLETTORE
Collettori piani  si ottiene l’elettrofilato in una struttura planare random ISOTROPO
Collettori a rullo  si ottiene un elettrofilato a conformazione randomica se la velocità è bassa, o fibre allineate se la
velocità è alta ANISOTROPO

48
Q

MATERIALI METALLICI, CARATTERISTICHE, PROPRIETà, PRO E CONTRO

A

Sfrutta un legame metallico, ossia la condivisione di elettroni in una “nuvola”
elettronica
La struttura cristallina può essere
Cubico a corpo centrato CCC
Cubico a facce centrate CFC
Esagonale centrato
PROPRIETÀ Conduttori elettrici e termici (grazie al legame metallico)
Comportamento elasto-plastico  non si ha una rottura improvvisa
Modulo elastico E elevato
Alto punto di snervamento
Buona resistenza a fatica (no titanio)
Elevata duttilità  si può deformare
Comportamento viscoelastico (negativo) solo ad alte temperature,
non a temperatura ambiente
Facile da lavorare
Alta radiopacità

PRO Biocompatibilità correlata a problemi di corrosione
CONTRO Dannoso se in alta quantità nel corpo umano
APPLICAZIONI Protesi ortopediche
Protesi dentali
Strumenti chirurgici
Parti di strumenti biomedicali

49
Q

PERCHE SI USANO LEGHE METALLICHE E NON MATERIALI PURI COME SI OTTENGONO E DIAGRAMMI DI FASE

A

I materiali metallici non vengono mai utilizzati come elementi puri, ma in genere come leghe.
Una lega metallica è la combinazione di un metallo (base) e altri elementi (metallici o non) che serve a migliorare le proprietà
rispetto ai metalli basici, che spesso presentano difetti

LE PROPRIETA DELLE LEGHE DIPENDONO DALLA PERCENTUALE DI UN MATERIALE E DELL ALTRO

SI OTTENGONO CON FUSIONE O SINTERIZZAZIONE

Considerando due materiali A e B, a due diverse temperature di fusione (TfA,TfB), la lega formata dalla loro unione non ha una
specifica temperatura di fusione: esiste una fascia di temperature entro cui la lega inizia a solidificare (formando dei grani α)
fino a che tutta la parte liquida non si è trasformata in grani

PER VALUTARE LE PROPERITEA MECCANICHE IN RELAZIONE ALLA TEMPERATURA SI USANO I DIAGRAMMI DELLE FASI.

NOTA BENE, I DIAGRAMMI DI FASE SONO PER RAFFREDDAMENTO LENTISSIMO, ALTRIMENTI USI CURVE DI BAIN MA PIU DIFFICILI

UN CASO PARTICOLARE SONO LE LEGHE BINARIE EUTETTICHE, CHE NEL DIAGRAMME DI FASE PRESENTANO UN PUNTO EUTETTICO, CIOE UN PUNTO LA CUI TEMP DI FUSIONE è MINORE DELLE DUE SEPARATE

50
Q

BREVISSIMO DIAGRAMMA DELLE FASI CARBONIO FEREP

A

Si definiscono 2 regioni:
- Acciaio: una lega con una percentuale di carbonio inferiore C% < 2,1%
materiale duttile, malleabile, molto facile da lavorare
- Ghisa: una lega con una percentuale C% > 2,1%
materiale fragile, non resiste a trazione, può essere forato
In corrispondenza di C% = 4.3 e T=1150°C si ha un punto eutectico  passaggio diretto da liquido a solido
La percentuale massima di solubilità del carbonio nel ferro è intorno al 6.67%

AUSTENITE FERRITE E MARTENSITE PER ORA ME NE FOTTO

51
Q

BREVEMENTE PROCESSI TECNOLOGICI DI LAVORAZIONE

A

Esistono 4 tipi di lavorazione
1. Processo di stampaggio a caldo: si cola materiale fuso e si fa raffreddare
ES COLATA DI SABBIA (DIFETTO NON SI POSSONO FARE CERTE FORME) IN NEGATIVO
FUSIONE PER GRAVITA
FUSIONE SOTTO PRESSIONE

  1. Processo di stampa a freddo: il materiale di partenza è solido AD ALTE TEMPERATURE e lo si deforma
    ES FORGIATURA O ESTRUSIONE
    ESTRUSIONE (spinto per pressione all’interno di una matrice (ad esempio un buco con diametro minore)
    finché non esce un cilindro a diametro minore.
    Il problema maggiore è legato alla matrice, che non riesce a soddisfare tutte le esigenze di
    forma e nel tempo si rovina  è sottoposta a continui stress meccanici e termici
    Contro: non si può creare la forma desiderata )
  2. Sinterizzazione: permette di avere un materiale, a partire da un semilavorato, con varie tipi di forma in tempi brevi. il materiale parte in polvere e impulsi laser fanno il coso finale
  3. Lavorazioni tensili: diversi scopi, diverse tirature ma legati a un costo elevato (tornitura e fresatura)

tornitura
il pezzo che si vuole lavorare ruota
Sotto c’è una torretta porta-utensili che si impegna radialmente contro il pezzo che si vuole realizzare,
rimuovendo parte del materiale

Materiali della macchina: ceramici o superleghe
Pro: grande precisione e rifinitura
Poiché è il pezzo che ruota, si ottengono sempre forme assial-simmetriche

Fresatura
In questo caso il mandrino ruota insieme all’utensile e il pezzo è fermo: al variare della punta che ruota (fresa) si ottengono diverse forme anche non assial-simmetriche

IN TUTTI I CASI ALLA FINE FINITURA FINALE PER RIPULIRE LO STRONZO

52
Q

CURVE DI BAIN

A

i diagrammi di fase sono ottenuti a seguito di raffreddamenti lenti. quando si hanno raffreddamenti piu veloci si usano curve di bain, curve sperimentali che permettono di vedere a varie velocita quale microstruttura dell acciaio otterro una volta a temperatura ambiente.
A DIFFERENZA DEI DIAGRAMMI DI FASE SONO SPECIFICI PER UNA SINGOLA COMPOSIZIONE
LA VELOCITA DI RAFFREDDAMENTO IN MEZZO VARIA , PER QUESTO CURVE, avendo l’origine di una nuova
struttura, viene rallentata la variazione della temperatura in funzione del tempo per lo sviluppo di calore di trasformazione che
si oppone al raffreddamento.

53
Q

TRATTAMENTI DI FINITURA SUPERFICIALI

A

TRATTAMENTI DI FINITURA SUPERFICIALE
Oltre alle lavorazioni che possono essere eseguiti alle macchine utensili, ci sono altre lavorazioni superficiali che possono essere
eseguiti sempre per migliorare le caratteristiche esterne del materiale
Carburazione:
Un processo di trattamento termico in cui il ferro o l’acciaio assorbe carbonio mentre il metallo è riscaldato in presenza di un
materiale contenente carbonio, come il carbone o il monossido di carbonio  superficie esterna è più resistente-rigido (ma più
fragile)
Nitrurazione:
È un processo di trattamento termico che diffonde l’azoto nella superficie di un metallo per creare una superficie cementata.
Passivazione:
Un materiale che diventa “passivo”, cioè meno influenzato o corroso dall’ambiente in cui sarà usato
Lucidatura:
È il processo di creazione di una superficie liscia e lucida mediante lo sfregamento o l’uso di un’azione chimica, lasciando una
superficie con una significativa riflessione speculare
Sabbiatura:
È l’operazione di spingere con la forza un flusso di materiale abrasivo contro una superficie ad alta pressione per lisciare una
superficie ruvida, irruvidire una superficie liscia, modellare una superficie o rimuovere i contaminanti superficiali

54
Q

COS E LA CORROSIONE E DA COSA è DATA

A

LA CORROSIONE è un fenomeno causato dalle reazioni di ossido riduzione per cui il nostro biomateriale perde elettroni cedendoli all’ambiente, andando di fatto a perdere materia. una conseguenza è che la sezione utile resistente è minore di quella aspettata, e dunque si arriva a rottura con sollecitazioni a cui non si dovrebbe arrivare.

puo essere aretata (presenza ossigeno) o no. areata e meno pericolosa perche ho diff di potenziali minori

la reazione di corrosione avviene quando il potenziale di reazione catodica del materiale è maggiore di quello di reazione anodica. questi potenziali si vedono nei tabulati del potenziale rispetto a idrogeno.
tuttavia puo capitare che in ambienti acidi i potenziali siano maggiori
inoltre puo capitare che materiali “passivati” siano piu nobili di quello che sembrano vedendo solo il potenziale

per evitare che crei problemi si evita di usare materiali diversi nelle protesi e spesso si usano guaine, oppure materiali con potenziale maggiore che si accollano la maggiorparte di corrosione (da sostituire) (ELEMENTO DI SACRIFICIO)

55
Q

QUALI TIPOLOGIE DI CORROSIONE ESISTONO?

A

-GENERALE UNIFORME: quando un metallo si trova in un ambiente elettrolitico a cui cede elettroni. è uniforme quindi non crea intagli quindi pochi danniq
-BIMETALLICA: quando ci sono due metalli a contatto, uno cede elettroni all altro che glieli rida, si crea corrente che corrode
-Corrosione per areazione differenziata
Se un metallo è coperto in una regione da uno strato umido (ad esempio una goccia d’acqua)  la diversa concentrazione di
ossigeno crea corrosione disomogenea

effetti corrosione alluminio sono epilessia e alzheimer

56
Q

che metalli si usano per le applicazioni biomediche

A

acciaio inossidabile: protesi e strumenti biomedicali
leghe in cobalto: impianti
leghe in titanio : applicaizoniortopediche

57
Q

materiali compositi

A

un materiale composito è costruito da diversi componenti diversi e ha l’obbiettivo di avere prestazioni specifiche migliori di quelle dei singoli componenti

p formato dalla matrice )fase contoinua e dal rinforzo( fase discontinua)
la matrice collega tra loro la fase discontinua e si occupa di distribuire il carico in maniera uniforme su tutto il materiale, aumentando molto la resistenza, puo essere metallo polimero o gomma
La matrice nella maggior parte dei casi è composta da materiali polimerici, il che consente di assumere ogni forma (in altri casi si
utilizzano metalli e ceramiche, però hanno più problemi)

il rinforzo è piu rigido e ha maggiore resistenza. puo essere organizzato in fibre o particelle. possono essere vetro, carbonio, polimeri o gomma

58
Q

tipi di rinforzo

A

-GRANI : possono essere microparticelle o nanoparticelle. se
micro impediscono il movimento della matrice che trasferisce loro il carico. importante avere grande rapporto area / volume per favorire l adesione. se nano hanno effetto a livewllo atomico, vanno a evitare i moti di dislocazione
-FIRBE
-se random ISOTROPIA
- SE FIBRE CONTINUA E ALLINEATE REAGISCE BENE IN UNA SOLA DIREZIONE
SE FABRIC REAGISCE BENE NELLE DIREZIONI CHE GIACCIONO NEL PIANO MA NON IN ALTREZZA PERCHE I PIANI SONO MAL COLLEGATI FRA LORO. RISCHIO DELAMINAZIONE

59
Q

ESEMPI FIBRE

A

WHISLER FIBRE E FUNI DI FIBRE (DIAMETRO DA PICCOLO A GRANDE)

ESEMPI FIBRE DI CARBONIO, FIBRE DI KEVLAR , FIBRE DI VETRO

  • FIBRE DI VETRO: COMPOSTO DA VETRO E E VETRO S
    Spesso utilizzate come fibre corte con disposizione random
    PRO: elevata forza e rigidezza, utilizzabili in diverse condizioni climatiche, economico
    CONTRO: caratteristiche peggiori
  • FIBRE DI CARBONIO: COMPOSTO DI CARBONIO
    PRO: leggerezza, forza tensile, alta resistenza alla fatica, rigidezza
    Il carbonio ha la caratteristica di essere radiopaco e aiuta la radioterapia
    CONTRO: fragile (non avvisa sul rischio di frattura), costoso, materiale non adatto al corpo umano, alta conducibilità
    elettrica
  • FIBRE DI KEVLAR: COMPOSTO DA POLIAMMIDE AROMATICA CON ALTA CRISTALLINITÀ
    PRO: elevata forza specifica tensile, assorbe l’impatto di energia e vibrazioni (utilizzato nel giubbotto antiproiettile),
    utilizzabile anche a 300°C, evita ogni rischio di taglio del guanto con il bisturi (se il paziente è infetto si usano guanti in KEVLAR)
    CONTRO: bassa forza specifica di compressione  bassa sensibilità di chi usa i guanti
60
Q

ESEMPIO DI MATERIALE COMPOSITO neitessuti del corpo

A

TESSUTO OSSEO
serie di fibre allineate tra loro a formare piani sfalsati tra loro. fibre formate da idrossiapatite (rinforzo) e
collagene (matrice, conferisce leggerezza e assorbe molta energia, ha bassa resistenza ma bilanciato da idrossiapatite)

61
Q

processi tecnologici PER MATERIALI COMPOSITI

A

POLTRUSIONE: Si utilizza per la fabbricazione di fibre di carbonio, di vetro, di KEVLAR…
Si utilizzano fibre che vengono allineate e poi “impregnate” in una resina (che fa matrice) che le unisce
Infine, il materiale viene inserito in uno stampo per la cottura, dandogli la forma desiderata
CARATTERISTICHE: forte direzionalità, costo basso

AVVOLGIMENTO DI FILAMENTI
Si dispongono le fibre ortogonalmente (non più solo allineate) attorno a un rullo, in modo da ottenere resistenza in 2 direzioni
si ottiene resistenza a torsione

PREPARAZIONE DEL PREPREG
Metodo che si utilizza per ottenere oggetti in versione prototipale: si utilizzano fogli di fibre di cabonio (allineate o non), dette
prepag, che sono unite però da una matrice semilavorata, ossia un polimerico in cui non è finita la reazione di polimerizzazione
(non ancora solidificata), in modo tale da potergli dare la forma che si vuole prima di solidificarlo

62
Q

test di biocompatibilita distruttivi

A

-DISTRUTTIVI: SI ANALIZZA IL LIMITE VITALE DELLA CELLULA IN RELAZIONE ALLA BIOCOMPATIBILITA DEL MATERIALE

esempio test distruttivo:
si mettono le cellule a contatto con il biomateriale e le si lascia li per 24, 48 o 72 ore. ogni 24 ore si confrontano con una cultura di controllo che non e entrato a contatto con il biomateriale e si vede quante ne rimangono
Ci sono 3 possibili risultati:
- Il trattato mantiene gli stessi valori medi del controllo e
cresce a 48/72h QUINDI materiale biocompatibile e non dannoso
- Il trattato mantiene gli stessi valori medi del controllo (almeno il 70%), ma non cresce a 48/72h QUINDI materiale biocompatibile ma dannoso dal pdv della
funzionalità riproduttiva cellulare
- Il trattato ha valori medi minori del controllo (<70%) QUINDI materiale non biocompatibile

63
Q

test di biocompatibilita non distruttivi

A

-NON DISTRUTTIVI: possono essere ripetuti senza danneggiare ne il campione ne lo scaffold

ESEMPIO TEST LIVE DEAD
, il test viene eseguito all’interno dello scaffold e risulta distruttivo solo per questo.
Si utilizzano dei fluorocromi, ossia delle sostanze in grado di colorarsi a seconda che
la cellula sia viva (verde, calceina) o morta (rosso, etidio):
la calceina è capace di penetrare dentro il citoplasma della cellula, che si
colora di verde se è viva.
l’etidio riesce a penetrare le membrane dei nuclei delle cellule. Colora i
nuclei di rosso.
Il vantaggio è che invece di dividere i campioni in 3 (uno per 24h, uno per 48h e uno per 72h) misuro sempre gli stessi campioni
(tutti e 3 per 24h, tutti per 48h e tutti per 72h) e posso farlo perché la fluorescenza può essere lavata via con una soluzione
tampone e quindi posso ripetere la misura nella stessa popolazione.
Se trovo che si sono più cellule vive allora il biomateriale è biocompatibile, se ci sono più cellule morte non lo è.
Il problema di questo test è che fornisce una risposta qualitativa e non quantitativa.

64
Q

CARATTERISTICHE DEI TESSUTI BIOOLOGICI

DA COSA SONO COMPOSTI

A

ALTA VARIABILITA TOPICA, ALTA INTERVARIABILITA ( ETA SESSO CONDIZIONI DI SALUTE , GENETICA ECC)
ANISOTROPIA, NON LINEARITà, TEMPO DIPENDENZA (VISCOELASTICITA)

Tutti i tessuti biologici sono composti dalle seguenti molecole organiche:
 COLLAGENE
 ELASTINA
 GEL IDROFILICO

  • EVENTUALI CHERATINA IN TESSUTI EPITELIALI
    IDROSSIAPATITE IN TESSUTI CONNETTIVCI PER RIGIDITA
65
Q

COLLAGENE CARATTERISTICHE LIVELLI GERARCHICI E PROP MECCANICHE

A

Il collagene è una proteina presente in ogni tessuto vivente e rappresenta la principale componente degli elementi strutturali
Ha una struttura gerarchica e ci sono più di 20 tipi di collagene. LA STRUTT GERARCHICA CNE GARANTISCE L AUTOGENERAZIONE
I diversi livelli gerarchici (dal livello microscopico a quello macroscopico) sono:
1) Catene di amminoacidi  Polipeptiti
2) Catene di 3 polipeptidi  Tropocollagene
3) Fibrille composte di tropocollagene
4) Fibre composte di fibrille
5) Tessuto composto da fibre orientate in una certa materia
Le fibre di collagene possono essere assimilate alle fibre di rinforzo del materiale composito
𝑬 = 𝟏𝟎𝟎 − 𝟓𝟎𝟎𝑴𝑷𝒂 (tessuto con alta percentuale di
collagene)
𝑬 = 𝟏 − 𝟓𝑮𝑷𝒂 (puro collagene con fibre allineate)
𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆 𝒅𝒊 𝒓𝒐𝒕𝒕𝒖𝒓𝒂: 𝟓𝟎 − 𝟏𝟎𝟎𝑴𝑷𝒂
La curva tensione-deformazione è fortemente non lineare

66
Q

ELASTINA

A

proteina prodotta dai fibroblasti a composta da fibre linear.
o elastico lineare quasi perfetto, che presenta:
- isteresi minima
- deformazione reversibile
Inoltre, si può notare che è facilmente deformabile, si presta a un’alta deformazione, e
presenta una bassa tensione di frattura
L’elastina lavora spesso in parallelo al collagene e il suo ruolo principale è nei tessuti in cui
le proprietà elastiche sono fondamentali:
- vasi
- polmoni

67
Q

GEL IDROFILICO

A

d è immerso nella matrice extracellulare
Si tratta di un polimero
In condizioni fisiologiche (cioè in presenza di Na+ e Ca2+) il gel attrae le molecole di acqua: agisce come una spugna, cioè è
capace di incamerare un grande volume di acqua.
Ha il ruolo di matrice in un materiale composito, mentre le fibre di rinforzo sono rappresentate dal collagene e dalle fibre di
elastina

SE SOTTOPOSTO A CARICO RILASCIA ACQUA E CAMBIA COMP MECCANICO
n generale presenta
basso modulo elastico
bassa tensione di rottura
Il suo comportamento di intrappolamento (in condizioni normali) e rilasciamento (sotto carico) di acqua lo rende un materiale
auto-lubrificante: ciò significa che ha un ruolo fondamentale tra i tessuti in movimento relativo tra loro, ad esempio nel tessuto
cartilagineo

68
Q

TESSUTO CONNETTIVO CALCIFICATO

A

Il tessuto connettivo calcificato è una forma specializzata del tessuto connettivo ed è il componente principale delle ossa
Il suo elemento distintivo è la mineralizzazione della matrice extracellulare che comporta rigidità e resistenza meccanica
Il loro ruolo è permettere il movimento e proteggere gli organi vitali (ad esempio cranio)
Una caratteristica fondamentale è il continuo modellamento e rimodellamento osseo (dovuto all’omeostasi) che determina la
forma

69
Q

COMPONENTI DEL TESSUTO OSSEO

A

Il tessuto osseo è composto da:
- componenti organici (1/3): collagene, lipidi, ecc è la parte dura
- componenti inorganici (2/3): idrossiapatite è la parte rigida e fragile
I cristalli di idrossiapatite si dispongono nella stessa direzione delle fibre di collagene, in
particolare:
- dentro le fibrille di collagene
- tra le fibrille di collagene
All’interno del tessuto osseo:
- Le fibrille di collagene sono allineate (parallelismo)
- Le lamelle sovrapposte formano una struttura lamellare.
- Le fibrille sono immerse in gel idrofilo

70
Q

ELEMENTI BASE TESSUTO OSSEO
cirtucake m trabecolare

A

LAMELLE AVVOLTE AD ELICA.
in base a come sono messi i cristalli di idrossiapatite sono anisotripi o isotropi.
l osso e divisibile in due parti
osso corticale: parte esterna che conferisce rigidità e durezza e protegge la struttura
osso trabecolare(poroso=: parte che conferisce leggerezza e trasferisce i carichi, diminuendo dispendio metabolico

71
Q

rimodellamento osseo

A

in base a sollecitazioni
osteoblasti depongono
osteoclasti tolgono
osteocita rilascia fattore di crescita mediando la relazione fra i due

72
Q

come sono fatte le ossa? ossa piatte lunghe e irregolari

A

Le ossa del corpo umano sono ottimizzate in termini di:
- Massima forza
- Minimo peso possibile
- Minimo costo (minor dispendio energetico)
- Minor spreco di materiale

ossa lunghe per ampi movimenti
ossa piatte per proteggere organi (resistono a impatto
ossa irregolari: trasmettono il carico ad altre ossa, fatte di trabecolare

73
Q

variabilita proprieta meccaniche ossa

A

molto variabili in base a condizioni al contorno
CONDIZIONI DIVERSE
- in ambiente secco/umido
In ambiente secco: si evidenzia un comportamento più fragile, in quanto prevale componente
minerale di idrossiapatite: si riesce a semplificare lo studio del modulo elastico
In condizioni umide: l’equilibrio tra collagene e idrossiapatite determina un comportamento
più duttile.
velocita di sollecitazione : ossa hanno comportamento viscoelastico

74
Q

tessuti connettivi molli

A

ti tessuti connettivi molli, sono:
LEGAMENTI
TENDINI
CARTILAGINI
DISCHI INTERVERTEBRALI
TESSUTO ADIPOSO
SANGUE

composti da collagene, elastina e gel idrofilico, basso contenuto minerale.

COMPORTAMENTO VISCOELASTICO

75
Q

TENDINI E LEGAMENTI
CONFRONTO STRESS STRAIN

A

I tendini sono il tessuto che connette il muscolo con l’osso: essi dirigono il carico generato dal muscolo all’osso, permettendo
locomozione e movimento, soprattutto in trazione.

I legamenti sono il tessuto che connette due ossa: essi sono implicati quando è necessario evitare danni articolari in movimenti
troppo ampi, soprattutto in trazione. Nonostante le funzioni diverse, essi hanno gli stessi componenti:

NEL GRAFICO STRESS STRAIN VEDIAMO CHE I TENDINI HANNO COMPORTAMENTO LINEARE FRAGILE ED ELEVATA RIGIDITA. SI ATTIVANO SEMPRE IN OGNI CONTRAZIONE DEI MUSCOLI. HANNO ELEVATA TENSIONE DI ROTTURA
Questo comportamento lineare è dovuto al fatto che le fibre di collagene sono allineate
all’interno del tendine, che quindi risponde sempre a ogni sollecitazione.
Le fibre vengono allineate e poi stirate solo se sottoposte a carico: inizialmente
sono cedevoli, poi diventano rigide.
Questo comportamento sembra essere dovuto alla matrice extracellulare (elastina e gel idrofilo) che piega le fibre di collagene.
COMPORTAMENTO MECCANICO
Inizialmente è inattivo.
Aumentando il carico le fibre di collagene si allineano e si
allungano e l’intero legamento diventa rigido, impedendo
movimenti supplementari tra le ossa

76
Q

dacron

A

Dacron (polietilene tereftalato): il PET (Dacron) è chimicamente inerte e altamente
idrofobo, il che permette di inibire l’idrolisi, ossia la degradazione delle
fibre del materiale da parte dell’acqua

77
Q

PROTESI ORTOOPEDICHE

A

sono dispositivi impiantabili per ripristinare competenza articolare di articolazioni danneggiate.
esistono sia per gli arti superiori (es mano) sia per gli arti inferiori (es anca)

1.prima di implementarli bisogna valutare il ripristino della funzionalita a livello di recupero di gradi di liberta e supporto dei carichi ciclici.
2 bisogna anche valutare quale sia la causa, se è di natura traumatica, patologica o legata allo stivle di vita, e se si puo evitare di ricorrere a protesi con lìuso di farmaci
3. infine si passa al design della protesi, solite cazzate meccaniche biocompatibilita blablabla

es superiore colonna verticale
Se la stabilità della colonna vertebrale è compromessa, si utilizzano viti e placche realizzate in leghe
di titanio: vengono inserite viti all’interno delle vertebre, dentro la struttura trabecolare.
In particolare, si dà una certa curvatura alla barra (per imitare la scoliosi, ma ovviamente curvatura minore), in
modo tale da ristabilire lentamente la rettilineità
Se il paziente è osteoporotico e quindi ha poca struttura trabecolare, si utilizza cemento

es inferiore
PROTESI D’ANCA
Viene eseguito un foro che rappresenta il negativo della protesi all’interno del femore

I principali componenti sono:

componenti che imitano FEMORE
 Stelo (stem): metallo
 Testa: ceramica

componenti che imitano la coppa acetabolare
 Liner polimero resistente o ceramica
 Scocca (shell): metallo

La protesi d’anca ottimale deve (SONO LE SOLITE CAZZATE NE IMPROVVISI QUALCUNA E VA BENE:
1. Consentire tutti gradi di libertà fisiologici (con la colonna vertebrale ancora non si è riusciti)
2. Sostenere i carichi fisiologici;
3. Avere un buon comportamento alla fatica;
4. Resistere ai fenomeni di usura (evitare microparticelle in giro per il corpo del paziente)
5. Essere biocompatibile;
6. Garantire la stabilità primaria (protesi ferma subito dopo l’intervento, riguarda design protesi e buona riuscita
dell’operazione) e secondaria (stabilità a lungo termine, riguarda quanto ha risposto bene l’osso alla protesi in termini
di osteointegrazione);
7. Essere facilmente impiantabile (ad oggi è facile, si deve eseguire solo 40mm di taglio);
8. Essere facilmente sostituibile;
9. Non produrre alterazioni dell’apparato muscolo-scheletrico globale (deve avere dimensione );
10. Indurre la corretta formazione ossea, ossia osteointegrazione;
11. Essere economica

78
Q

PROTESI CEMENTATE E NON CEMENTATE

A

PROTESI CEMENTATE fissano la protesi attraverso cemento. di solito si usa pmma (cemento ortopedico) con BASO4 per radiopacita
cemento riduce al minimo i moti della protesi

PROTESI NON CEMENTATE
si usa copertura idrossiapatite (vogliamo quindi copertura superficiale masima possibile, quindi porosita superficiale) per indurre osteointegrazione che stabilizzera il mio bel protesone

79
Q

problemi protesi ortopediche

A

USURA
Detriti:
L’attrito e l’usura tra la testa della protesi e l’inserto producono detriti.
Questo processo è normale, ma se i detriti si trovano tra l’articolazione articolare ciò comporterà un’usura di 3 corpi, con
conseguente rapida erosione delle superfici e massiccia produzione aggiuntiva di detriti.
Corrosione:
La corrosione riduce la sezione di resistenza, comportando la rottura prematura della protesi. Inoltre, durante la corrosione del
metallo, gli ioni vengono rilasciati nel corpo umano con conseguenti effetti pericolos

80
Q

protesi valvolari

A

per risolvere i problemi legati ai vasi sanguigni

STENOSI: restringimento locale vasi sanguingi, puo portare infarto cardiaco dato da aumento attivita cardiaca
per curare si usa STENT: maglia metallica che aderisce al vaso sanguigno e ne limita rigonfiamenti . portata a giusta dimensione con palloncino e lo tiene li oppure rilascia farmici contro il colesterolo.ù
si puo usare anche bypoas, vena o arteria donatrice

aneurisma: rigonfiamento vene verso l’esterno, puo portare emorragia (se ti incazzi ti si gonfiano le vene pensa collega papa)
lo stent si usa Si utilizza per trattare l’aneurisma
Per trattarla si utilizza un trapianto di un’aorta donatrice o un impianto vascolare sintetico o un misto tra i due (si usa dacron)

81
Q

protesi valvolari

A

servono per ripristinare le competenze meccaniche valvolari quando non vi sono piu (aka troppo rigide e non si aprono o troppo poco e si aprono sempre)
Sono realizzate con parti metalliche, parti polimeriche e ceramiche (materiali
indeformabili): questi materiali hanno il vantaggio di rendere le valvole non soggette a corrosione

il grosso problema è che negli anni queste andavano ad alterare localmente il flusso sanguigno, causando emolisi (rottura dei globuli rossi, poiche venivano schiacciati contro di esse nei processi di apertura e chiusura)

il modello piu avanzato è
 VALVOLA A DOPPIO EMIDISCO
Struttura:
gabbia in titanio
disco in Carbonio pirolitico (pro: altamente emocompatibile e favorisce lo scorrimento
del sangue)
anello in Dacron/Teflon
Questa valvola è costituita da due semidischi che si aprono/chiudono.

in alternativa per quanto riguarda le protesi biologiche si usano quelle delle mucchine o dei maialini

  • VALVOLA PERICARDICA BOVINA
    Composta da leghe metalliche/polimeri per il supporto, coperto con Teflon/Dacron;
    I tessuti bovini valvolari sono isotropi e vengono deformati come una valvola, poi trattati con glutaraldeide (decellularizzati)
  • VALVOLA SUINA CON SUPPORTO
    Composte da leghe metalliche/polimeriche per il sostegno, coperto con Teflon/Dacton;
    Il tessuto suino è anisotropo e viene trattato con gluteraldeide o formaldeide
  • VALVOLA SUINA SENZA SUPPORTO
    Non hanno alcun supporto esterno;
    Il tessuto è anisotropo e trattato con gluteraldeide e formaldeide.
82
Q

alginato

A

è un polimero composto da due acidi come polimero
acido mannuronico
acido (c)guluronico

posso avere sia alginato omopolimerico che copolimerico

83
Q

quali sono i diversi stati solidi e quali proprieta gli corrispondono

A

stato amorfo
isotropo , forma indefinita e prop determinate dalla temp

stato policristallino
isotropo, forma condizionata dalla temperatura

stato monocristallino
anisotropo, forma definita e temperatura di fusione

84
Q

proprieta solidi ionici

A

alta temperatura fusione
rigidi
fragili
idrosolubili
non conduttivi elettricita (ceramica

85
Q

come si possono differenziare i vari tipi di nanofibre elettrospinnate

A

monolitiche
cave
cave pluri bucate

a struttura porosa in cui si possono mettere cellule, fibra mineralizzata
caricate con nanosfere contenenti farmaci in soluzione acquosa
con farmacio in guscio di nanofibra

cell elettrospinning con celule all interno

86
Q

come si ottengono le leghe metalliche

A

fusione o sinterizzazione

87
Q

TRATTAMENTI TERMICI METALLI

A

ricottura-bassa temperatura
tempra- aumenta la durezza del metallo
indurimento per invecchiamento ad alta temperatura conferisce resistenza

88
Q

altri tipi di corrosione oltre ai tre piu importanti

A

corrosione interstiziale - se il metallo ha difetti strutturali si crea un intagli, alta concentrazione ionica all interno e gran corrosione

corrosione erosiva - erosione di tipo passivo

corrosione dovuta a stress- non succederebbero isolati ma si alimentano

89
Q

biocompatibilita morfologica protesi articolari

A

stabilita dovuta all attrito- l’attrito dovuto alla pressione della protesi evita il moto, pero puo calare a causa del creep

dovuta a cemento ghesboro pmma bas04

dovuta a porosita che stabilita ancora di piu o perche c e dentro cemento o osso

dovuta a adesione titanio con ceramiche bioattive

90
Q

DEFINIZIONE DI FRETTING

A

Il fretting si riferisce all’usura e talvolta al danno da corrosione delle superfici caricate a contatto mentre incontrano piccoli movimenti oscillatori tangenziali alla superficie.

91
Q

quali sono i vari tipi di innesto

A

AUTOLOGO DA TE
ETEROLOGO DA UN MORTACCIONE
XENO LOGO DA UN ANIMALONZO

92
Q

COSA DEVO FARE SE INNESTO IL MATERIALE

A

ASSICURARMI DI AVERE REAZIONI MINIME
REAZIONI CVHIMICHE
REAZIONI FISICHE ES RTIGETTO
REAZIONI NECROTICHE SCHIOPPA TUTTO LI INTORNO

93
Q

SINTERIZZAIZIONE

A

Processo di produzione che consente realizzare forme molto più complesse, impossibili
da realizzare per fusione né per trafilatura/estrusione: un esempio è una vertebra, che
necessita di una forma complessa e di una struttura porosa  la protesi di vertebra
deve garantire osteointegrazione
In questo caso il materiale di partenza è in polvere (può essere anche un materiale
ceramico)
Il materiale è sottoposto a impulsi laser che realizzano strato per strato il pezzo finale
Il processo è reso possibile da alte temperature ed alte pressioni: a volte è necessario
lavorare in un ambiente inerte, ad esempio nel caso del titanio
Questo processo consente la realizzazione di protesi specifiche per il singolo paziente (“su misura”)  non consente una
produzione “in scala” e il costo elevato è spiegato dalla specificità del prototipo che si realizza
Un vantaggio è che in genere questo processo, una volta realizzato il pezzo, non richiede altri passaggi di rifinitura ma crea
totalmente da zero il prodotto finali
NB: il processo di sinterizzazione, poiché non vede una vera e propria fusione, consente la creazione di pezzi che rischiano la
rottura durante l’intervento all’interno del corpo oppure quando è sottoposto al carico
Il problema legato alla rottura di una protesi di questo tipo è che alcuni frammenti possono entrare in circolazione nel corpo:
polveri che non hanno aderito al materiale principale  bisogna lavorare sul processo di produzione per poter limitare al
massimo la presenza di queste polveri

94
Q
A

biomateriali di merda (1 decks)

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