saronaaa Flashcards

Question

COS E ILò GRADO DI CRISTALLINITA

Answer 1

PESO DELLA PORZIONE CRISTALLINA/PESO TOTALE

Answer 2

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

Answer 3

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

Answer 4

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

Answer 5

pag 15 dublyny

Answer 6

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

Answer 7

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

Answer 8

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)

Answer 9

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

Answer 10

CCC CFC ESAGONALE COMPATTA

Answer 11

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)

Answer 12

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

Answer 13

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

Answer 14

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

Answer 15

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

Answer 16

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 P**ossiede 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.

Answer 17

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

Answer 18

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

Answer 19

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 2. 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. 3. 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

Answer 20

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)

Answer 21

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

Answer 22

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

Answer 23

-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

Answer 24

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

Answer 25

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

Answer 26

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

Answer 27

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 2. 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 ) 3. 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 4. 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

Answer 28

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.

Answer 29

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

Answer 30

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)

Answer 31

-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

Answer 32

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

Answer 33

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

Answer 34

-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

Answer 35

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

Answer 36

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)

Answer 37

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

Answer 38

-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

Answer 39

-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.

Answer 40

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

Answer 41

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

Answer 42

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

Answer 43

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

Answer 44

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

Answer 45

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

Answer 46

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

Answer 47

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

Answer 48

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

Answer 49

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

Answer 50

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

Answer 51

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

Answer 52

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

Answer 53

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

Answer 54

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

Answer 55

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

Answer 56

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)

Answer 57

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.

Answer 58

è un polimero composto da due acidi come polimero acido mannuronico acido (c)guluronico posso avere sia alginato omopolimerico che copolimerico

Answer 59

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

Answer 60

alta temperatura fusione rigidi fragili idrosolubili non conduttivi elettricita (ceramica

Answer 61

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

Answer 62

fusione o sinterizzazione

Answer 63

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

Answer 64

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

Answer 65

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

Answer 66

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.

Answer 67

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

Answer 68

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

Answer 69

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