Biomateriali.pdf

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 3 s Materiali: aggregati di atormi o molecole , reagiscono a stimoli chimic, fisia e a sollecitazion meccaniche - Impiegati per: oggetti · componenti strutture · I materiali 3 strutture CRISTALLINA aldinata ripetitiva, tridimensionale possono avere. D disposizione e. · AMORFA D disposizione spaziale ordinata SEMICRISTALLINA struttura cristallina analfa colfistao ison D e CERAMICI MATERIALi /POLIMERICI PROPRIETA GENERICHE · CHIMICHE C C comportamento del materiale in aliente clivico Di materiali hanno 3 proprietà FISICHE comportamento sotto azione di force fisiche MATERIALI COMPOSITI MECCANICHE C comportamento materiale sotto sistemo di forze CLASSIFICAZIONE DEFORMAZIONE PLASTICA il materiale NON ha copocità di Recupero , SFORZO MATERIALI IN E FUNZIONE I 12 (STRAIN) DELLA ELASTICA materiore Ha capacità DEFORMAZIONE , il di recupero RISPOSTA MECCANICA Il I "Viscosa , il materiale ha copocutà di recupero PARZIALE STRESS SFORZO è la forza di reazione Stress , intensità della in ogni punto del campione soggetto a carichi PROVE lo scopo è quello di valutare la quantità di energia assorbita forza di reazione in ogni punto durante l'uso. RESISTENZA -da provino standardizzato un se colpito da un - MAGLIO di cui è nota del Corpo del materiale ALLIURTO l'energia cinetica !. Sottoposto a carichi di · le prove di , può essere per tipo : NORMALE I resilienza da impatto si usa anche il Il ATTRAVERSO UNA FLESSIONE l'energia assorbita è indice Pendolo III TAGLIO di suscettibilità alla Di CHARPY ROTTURA DUTTILE O ROTTURA FRAGILE & si verifica dopo deformazione plastica estesa basso livello di velocità , una TENACITA I Capacità di u un + materiale U di assonera energia prima - della rottura & di propagazione Irreversibile , tra a livello atowi microstrutturale = d Deformazione si verifica uno Permanente scorrimento Residua e P energia tratto - energia tratto plastico avanza lungo i piani di clivaggio e si propaga velocemente , nel materiali elastico la rottura del legami primari. ceramic si verifica RESILIENZA Capacità di ossoreiza megia nel compo elostico Ve energia nel campo elastico PROVE * - durante le prove a fatica si sollecitano DUREZZA Fatica diversi di provini Sforzo, poi con si diversi misura Sforzi il me e di diversa acli intensità dopo i = e la resistenza di un materiale selo deformazione plastica periamente quali rottura i provini giungono a - PROCEDURA SPERIMENTALE Per La MISURA X misura dell'impronta ottenuta complimendo un penetratore suelo superficie del materiale. Ma Ec #mmm Materiali inorganici composti da un elemento metallico o da +elementi metallici o non metallici Tambiente la NON a d stato solido cristallino struttura è perfetta, presenta difetti che conferiscono determinate proprietà e influenzano le proprietà meccaniche chimiche ed - TECNOLOGIE MATERIALI elettriche. METALLICI Difetti LAVORAZIONE processo di solidificazione per PUNTIFORMI ottenere pezal Di SUPERFICIE di geometria complessa, fusione di leghe metalliche , DI in FONDERIA collaggio Stampi , Solidificazione costituiti da Bordi di grano, implicano possono essere ACANZE non occupate LINEARI ENO conduttività termica , posizioni da nessun atomo ATOMI Interstizia e conduttività elettrica.. j può avvehire Secondo non occupato posizioni reticolari dislocazioni formate da , LAVORAZIONI la modalital TOMI Sostituzionali atomi diversi Successione di atomi in punti j PER METALLURGIA in posizione reticolate. che p coincidono con le posizioni Geto DELLE · reticolati. A SPIGOLO POLVERI Sabbia (si cola il metallo su sabbia di fonderia In conchiglia (imetallo colato per gravità in stampi di metallo A insieme dei processi utilizzabili pressofusione (colaggio all'interno di uno stampo; a Piolto elevata , + Precisione) A E per realizzare componenti metallici partendo da POLVERI sia a spigolo che a vite permettono lo scorrimento progressivo della dislocazione nel cristallo con - 3 A CALDO della temperatura di RICRISTALLIZZAZIONE la limitato , maggiori variazioni della forma rottura di un humeto di legami atomici DEFORMAZIONE I incrudimento materiale. PLASTICA Può avrehite A di I FREDDO della temperatura RICRISTALLIZZAZIONE , minori variazioni della forma , 2) incrudimento materiale = i + caratteristiche meccaniche possibile deformazione sia plastica che elastica Altre tecniche di LAMINAZIONE deformazione plastica sono Stampaggio j estrusione , PIEGATURA j  LAVORAZIONE operazione per esportazione di materiale , trasformando LEGHE METALLICHE A un pezzo grezzo o semilavorato in prodotto finito. 4 MACCHINE UTENSILI METALLO PURO D Struttura formata da grani composti da un solo elemento A MACCHINE A MACCHINE metallico UTENSILI UTENSILI NON eX alluminio TRADIZIONALI TRADIZIONALI Vane · TORNITURA ELETTROEROSIONE Cerosione di materiali metallici conduttori LEGhe Metalliche D due o più elementi metallici · MOLATURA LASER diversi e/o non metallia che · FRESATURA WATER-JeT maggior parte coesistono in un reticolo o Leghe binarie formano due o piùreticoli. 5 mostra completa miscibilità OPERAZIONI allo stato liquido e parziale allo stato solido. DI unione di + componenti di materiali diversi o Stesso materiale GIUNZIONE tecniche : SOLVENTE % maggiore Nelle leghe possono essere presenti altri metalli sia sotto · INCASTRO · BONATURA forma di IMPURITà sia aggiunti intenzionalmente · CHIODATURA · INCOLLAGGIO To % minore 6 I GENERALE (SOLUTO OPERAZIONI La LEGA e una soluzione solida in cui gli atoni di un elemento DI possono sostituite gli atomi del solvente , la struttura rimane invariata , FINITURA il reticolo può essere distato. Perche Si Usano ? · Maggiore ResistenzaAllo Scorrimento Maggiore Resistenza alla deformazione · Maggiori PROPRIETA elevate caratteristiche meccaniche proprietà Meccaniche MATERIALI All'interno di un metallo que scogliersi solo una limitata quantità di un atro elemento adeguata rigidezza e formano. METALLICI Resistenza Corrosione SOLUZIONI SOLIDe Interstiziali atomi del soluto entrano in interstizi del solvente. Accade solo se vi sono NON atori metallici e atomi NON metallici Materiali TossiciTal Compatibilità - utilizzati: + per via delle piccole dimensioni. NON Acciai Inox ALLERGENICITA · diametri degli & Soluzioni Solide Sostituzionali Si verifica < = atomi non LEGHE COBALTO differiscono di più · TITANIO - del 15 %. Leghe di TITANIO Non vi è elevata COMPOSTI INTERMETALLIC A elettronegatività & ↓ · vi sono strutture nelle fasi reticoli i cristallini sono cristalline Simili differenti da quelli degli atomi puri che lo formano  ACCIAL E ACCIAI INOX Specialmente in campo STRUTTURE ORTOPEDICO Austentica (Cfc) " reticolo cubico a facce centrate" =D migliore resistenza all'erosione (tmateriali IMPANTABILI) FERRITICA (CCC) "veticolo cubico a corpo centrato PRO : Basso costu MARTENSITICA C distorto) - facilità di lavorazione migliore l co I STRUMENT BIOMEDIC, caratteristiche meccaniche CONTRO : DUPLEX (struttura austeno-ferritica suscettibilità alla corrosione in Jessura Nichel CORROSIONE IN FESSURA = allocata sotto la testa delle viti e nelle placche Il L PER SFREGAMENTO = Y si verifica anche in assenza di movimenti relativi al carico --- IN FESSURA LEGHE DI COBALTO SOLD quando i e contatti LEGHE PER DEFORMAZIONE PLASTICA interfacciali Sond sottoposti a PRO =3 ottime caratteristiche meccaniche buona resistenza alla corrosione sollecitazio he LEGHE PER GETTO CORROSIONE S - CONTRO = 2 alto costo Pro = > caratteristiche meccaniche elevate & Nichel & resistenza alla corrosione - - complessa tecnologia di produzione. - --- PER SFREGAMENTO CONTRO = y alto costo j impossibilità di lavorazione per deformatione Plastica & al di sotto della testa bassa resistenza a fatica & delle viti TITANIO E LEGHE DI TITANIO LEGHE Q LEGHE DI TITANIO PRO caratteristiche meccaniche = maggiori TIPI DI CONTRO =2 I minore resistenza alla corrosione LEGHE Di TITANIO TITANIO PURO alto costo difficoltà nella lavorazione per deformazione plastica PRO LEGHE =3 ottima compatibilità B caldo possibilità di deformazione a CONTRO = basse caratteristiche Imeccaniche corrosione per sfregamento difficoltà di deformazione a freddo Leghe X+ B = 2 la + utilizzata è il Tigal a PRO = 2 elevate caratteristiche meccaniche "basso" modulo di elasticità buona biocompatibilità RESISTENZA A FATICA DEL MATERIALI METALLICI CONTRO di = impossibilità ottenimento di getti Forze cicliche applicate suscettibile alla corrosione per sfregamento Possibile di fenomeni fatica di insorgenza Discontinuità nel disegno dell'implanto Difetti di fabbricazione ENTITÀ di RILASCIO IONICO DEL METALLI PASSIVI Difetti nell'applicazione il comportamento a fatica determina il materiale da utilizzare > i metalli attivo-passivi in condizione di passività hanno una velocità di corrosione apparentemente nulla ("v 0")- = Se siinnescano fenomeni di corrosione in RIGIDEZZA =2 il sistema scheletrico si modifica in funzione fessura (per gli acciai inox) o di corrosione per sfregamento (leghe di titanio), dei carichi applicati l'entità di rilascio ionico può aumentare più diote. STRESS SMIELDING = Si riferisce alla riduzione della densità ossea (osteopenia come risultato della rimozione dello stress tipico dall'osso. CONSEGUENZE IMPIEGO BIOMATERIALI METALLICI La corrosione localizzata in fessura e per sfregamento può determinare SETTORE ORTOPEDICO = protesi e mezzi di osteosintesi effetti trascurabili sull'integrità dell'implanto, ma passaggio di IoNI METALLICI nei tessuti impianti PERMANENTI circostanti e reazione infiammatoria locale. per PROVVISORI Jenomeni allergici in soggetti sensibili ( + spesso al Nichel) , oppure sensibilizzazione allergica SETTORE ODONTOIATRICO = fili di soggetti non sensibili. ortodontistici - impianti dentali osteontegrati Ostacolo AL PROCESSO Di OSTEDINTEGRAZIONE SETTORE CARDIOVASCOLARE = 2 Stent , Supporti a valvole cardiache.  BIOCOMPATIBILITA Un biommateriale è un materiale che si interfaccia con i sistemi biologici, è un componente di processo atto a : VALUTARE ,. TRATTARE MONITORARE Tessuti corporei , sostituire o aumentare la massa dei tessuti , favorirne la rigenerazione. BOCOMPATIBILITA capacità di rendimento di un biomateriale per la sua funzione desiderata rispetto ad una terapia medica. Senza effetto indesiderato locale ma generando il beneficio cellulare + appropriato. FUNZIONI DEL BIOMATERIALI Quando un biomateriale viene implantato, la parte abistica e biotica vengono in contatto Gli effetti biologici dell'interazione sono : RIPARAZIONE RIGENERAZIONE REAZIONE DA CORPO ESTRANEO generazione di tessuto analogo a quello Ripristino Non funzionale della continuità SOSTITUZIONE malato o danneggiato. assorbimento delle proteine , infiammatore , infiammatione cronica , sostituzione parzialmente formazione della capsula periprostatica. funzionale di tessuti o organi malati o danneggiati, di solito senza Replica della CALCIFICAZIONE PATOLOGICA Struttura Naturale (protesi , Organi artificiali formazione di depositi a forma nodulata di fosfati o composti di calcio , calcificazione DISTROFICA Basandosi biomateriale tessuto distinguere delle a loro volta possono "in tessuti malati/moventi sulla reazione - ; possiamo categorie : essere : MTASTATICA oreazione chiua tratessepanto disito BIOINERTI sepatite "in tessuti vivi" BIOATTIVI hanno INTRINSECA proprietà di stabilive legami chimici con i tessuti. ESTRINSECA "all'interno di componenti "sulla dell'impianto" eX in relazione al tessuto OsseO l'interazione superficie dell'implanto" strutturali S è detta OSTEOINTEGRAZIONE - FORMAZIONE DI BIOFILM BIOMIMETICI materiali sintetici o non naturali che imifano i materiali hanno NATURA naturali o un motivo di design derivato dalla BIOFILM = Oggregati di batteri odesi ad una superficie all' interfaccia con la fose liquida & BIOSTABILI # degradazione in ambiente biologico. Coperti da una motrice polimerica protettiva. BIORIASSORBIBILI incontro dissoluzione sostituito da tessuto - va a e poi I batteri si sviluppano sia su superfici abiotiche NEOFORMATO sia su superfici Blotiche S dispositivi biomedicali  STERILIZZAZIONE => processo atto a rendere un prodotto privo di ogni I da STERLE