Funzione dei Cuscinetti nella Pompa

Applicazioni Ingegneristiche in Ambito Biomedico

• Tirocinio richiesto per la relazione e la valutazione di Andrea Remuzzi.
• La tesi deve affrontare un problema e dimostrare qualcosa di nuovo, non deve essere una compilazione.
• I candidati possono presentarsi senza preavviso durante l'orario di ricevimento.
• Esami di metà e fine corso.

Biocompatibilità

• Studia come i materiali interagiscono con il materiale biologico e i problemi che possono sorgere.
• Durante i trapianti, il corpo può riconoscere gli agenti estranei e scatenare un processo di rigetto.
• I materiali devono essere compatibili per evitare problemi di coagulazione (depositi).
• Le cellule devono essere vicine ai capillari per l'ossigenazione, quindi la distanza non deve superare i 150 micron.

Medicina Moderna e Nuove Tecnologie

• I problemi principali della medicina moderna sono stati:
• La necessità di anestetici per le operazioni
• Le infezioni post-operatorie.
• Sviluppo degli antibiotici a fine 800 che hanno abbattuto le infezioni e permesso avanzamenti in chirurgia ricostruttiva.
• Medicina degli organi artificiali (anni 50) → trapianto di organi (anni 70).
• Sviluppo di farmaci antinfiammatori (anni 70).
• Trapianto cellulare (cellule staminali) si cerca una possibilità di trattamento rigenerativo.
• Cellule staminali autologhe, perché altrimenti vengono respinte.

Cellule Staminali Pluripotenti Indotte

• Tecnologia per riprogrammare le cellule per riportarle allo stadio di cellula staminale iniziale.
• Utilizzata per i pazienti con tumori.

Biocompatibilità (parte 2)

• Scelta di materiali: interazione tessuti-sistemi
• Importanza di studiare l'interazione con materiali artificiali e ambiente biologico → reazioni biochimiche alle superfici estranei e capire come controllarle, anche per tempi molto lunghi di impianto.

Elementi del Sangue

• Composizione del plasma:
  • Scarti (amminoacidi, altri elementi)
  • Proteine
  • Lipidi
  • Gas (es. ossigeno, anidride carbonica)
• Applicazione al sangue: albumin, globuline, fibrinogeno + corpuscoli (globuli rossi, bianchi e piastrine).
• Dimensioni capillari (minimo 3-4 micron), per permettere il passaggio dei globuli rossi che cambiano forma.
• Piastrine (3-4 micron) per la coagulazione, che ha importanza nel sistema immunitario.
• Significato del valore del volume occupato dei globuli rossi (circa il 45%).

Infiltrazioni e Infezioni

• Rischi di infezioni in presenza di materiali artificiali
• Necessita di disinfettare gli strumenti prima dell'uso

La Cascata della Coagulazione

• Rilascio del contenuto dei granuli delle piastrine
• Fattori di attivazione, reazioni, aggregazione
• Attivazione della cascata, per riparare i danni dei tessuti.
• Proteine importanti nella coagulazione.

Formazione del Tappo Emostatico

• Due fasi principali:
• Aggregazione primaria delle piastrine: adesione alle pareti del vaso danneggiato
• Aggregazione secondaria e formazione di trombina: coinvolge la cascata della coagulazione che porta alla conversione del fibrinogeno in fibrina ,per creare un coagulo.

Via Estrinseca e Via Intrinseca

• Descrizione delle vie per provocare la cascata, a seguito di uno stimolo.
• Distinzione tra le due vie: via intrinseca e via estrinseca, per capire quale via è più semplice.

Cosa è il Fibrinogeno

• Grande glicoproteina formata da 3 catene polipeptidiche (alfa, beta, gamma) unite da ponti disolfuro.
• Ha un ruolo nella coagulazione, viene trasformato in fibrina dall'enzima trombina per formare la matrice di coagulo.

Biomateriali

• Definizione di biocompatibilità: capacità dei materiali di interagire con l'organismo mantenendo le proprie funzioni.
• Classificazione di tecniche per verificare biocompatibilità con i materiali.

Modalità di Assorbimento delle Proteine

• Modello di assorbimento di Langmuir → equazione che descrive il processo di assorbimento reversibile di proteine su una superficie.
• Costante di affinità [K] può essere calcolata sperimentalmente.
• Grafico di Scaccard → grafico che mette in relazione la conc. proteine adese con la conc. proteina libera per trovare K.

Metodi di misura della concentrazione di proteine

• Dosaggio colorimetrico
• Dosaggio radioattivo
• Dosaggio fluorescente

Misurazione della Conducibilità delle soluzioni

• La conducibilità delle soluzioni è una misura di quanto bene le soluzioni conducono la corrente elettrica.
• La conducibilità delle soluzioni è collegata alla concentrazione di ioni e alla resistenza tra gli elettrodi

Controlli sulla Linea di Dialisi

• Monitoraggio della pressione
• Sensori per le bolle d'aria

Visualizzazione sul Pannello

• Visualizza in tempo reale i parametri di diverse misure (es. pressione, flusso).

Dialisi Peritoneale

• Descrizione delle fasi del trattamento.
• Discussione del metodo e dell'efficacia.
• I vantaggi, svantaggi del trattamento.

Filtrazione e Scambio nel Dializzatore

• Il funzionamento del dializzatore.
• La pressione utilizzata e come la rimovibilità dei detriti.
• Scambio di composti attraverso membrane → trasporto diffusivo e trasporto convettivo.

Ingombro Sterico

• Dimensioni di molecole in circolo nel sangue/ plasma.
• Ruolo importante dell'ingombro sterico nelle membrane.

Trasporto dei Soluti per Diffusione

• Descrizione della legge di Fick.
• Applicazione a livello delle membrane.
• Le differenti velocità nei vari settori.

Insufficienza Renale

• Cause possibili (immunologiche, tossiche, altre patologie).
• Descrizione dei diversi stadi (lieve, grave, terminale).
• Rischio di embolie e stenosi quando si usa un cuore artificiale.

Cuore Artificiale Impiantabile

• Descrizione storica dello sviluppo
• Sistemi elettromeccanici e magnetici.
• Confronto tra varie tipologie (Novacor, Syncardia, etc) e discussioni di efficacia

Tecniche per Assistenza Ventricolare

• VAD meccanico e magnetico
• VAD pulsatile, VAD continuo.

ECMO

• Descrizione della teoria di funzionamento.
• Discussione dei parametri e dei vantaggi rispetto ad altri trattamenti.
• Importanza del tempo di utilizzo della ECMO

Aferesi

• Descrizione teorica e applicazione alle malattie.
• Descrizione del principio di funzionamento di un sistema di aferesi
• Eliminazione selettiva di alcune sostanze dal sangue.