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OCS, trapianti. Sempre in policarbonato possono essere realizzati anche i cuori artificiali.
8. Polimeri biodegradabili e bioriassorbibili
Sono ampiamente utilizzati nelle tecniche di tissue engineering perché permettono di creare matrici su cui applicare cellule nel tentativo di riprodurre in laboratorio tessuti ed organi compatibili. Tali matrici sono in genere costituite da materiali polimerici di sintesi, biocompatibili e possibilmente biodegradabili, come ad esempio l'acido ialuronico.
I polimeri biodegradabili e bioriassorbibili hanno la caratteristica singolare di fornire prestazioni che sono ottimizzate in un determinato intervallo temporale, trascorso il quale vengono via via degradate ed eliminate senza richiedere interventi chirurgici. Essi trovano utilizzo in diverse applicazioni come impianti ortopedici, stent endovascolari, sistemi per il rilascio.
controllato di farmaci soprattutto. Quindi per esempio per gli stent, una volta curato il difetto del vaso, esso si autoelimina.
Il primo polimero di sintesi impiegato per la neomorfogenesi quindi nel tissue engineering è stato un copolimero di acido lattico e acido glicolico. Era dotato di buone proprietà meccaniche, biocompatibilità e biodegradabilità. Vediamoli nello specifico.
Acido poliglicolico (PGA) e polaliattico (PLA)
L'acido glicolico e l'acido lattico sono i monomeri, che separatamente, per condensazione glicolico lattico successive, passando per la forma chiusa gliceride e lattide, permettono di arrivare a due polimeri: acido poliglicolico e acido pololattico. Entrambi biodegradabili e bioriassorbibili: la differenza è che nell'acido pololattico c'è un metile in più, e ciò conferisce ad esso un carattere idrofobo più evidente. Un'idea di copolimero può essere quella in figura: sono i materiali più usati dal punto
di vista applicativo e commerciale. In realtà, il primo dei due ad essere stato usato fu il poliglicolico per produrre fili di sutura, ma la sua degradazione risultava essere troppo rapida, perciò si pensò di aggiungere polilattico, un carattere più idrofobo. Perciò quest'ultimo rallenta l'idrolisi, rende il polimero più resistente all'acqua e quindi prolunga il tempo di presenza del polimero all'interno dell'ambiente biologico. PLA e PGA sono ora molto usati per produrre chiodi, viti, placche e per impianti ortopedici e dentali, come mezzo per il rilascio controllato di farmaci. La bioriassorbibilità è fondamentale perché la matrice ha un ruolo temporaneo, deve essere non permanente, deve poter essere sostituita dal tessuto di nuova formazione. Di recente, al gruppo di materiali biodegradabili e bioriassorbibili è stato applicato il nome di biomateriali.è un esempio di polimero biomimetico. Questo perché è in grado di simulare le proprietà della matrice extracellulare dei tessuti. L'acido ialuronico è un glicosamminoglicano, un componente della matrice extracellulare che svolge un ruolo chiave nel processo di riparazione tessutale. È un polimero formato da due unità zuccherine e possiede proprietà meccaniche e chimiche simili ai polimeri di sintesi. Inoltre, grazie alla sua compatibilità biologica e alla capacità di farsi riconoscere dalle cellule, può essere funzionalizzato con sequenze proteiche scelte per interagire con il materiale e comunicare con le cellule.Il acido ialuronico presenta vantaggi e svantaggi. Tra i primi, troviamo che è presente nei batteri e nell'uomo; il fatto che sia ubiquitario, quindi componente della ECM, e lubrificante nelle articolazioni capace di regolare alcune funzioni cellulari; inoltre è biocompatibile, lo si può trasferire di specie in specie.
Svantaggi: l'acido ialuronico puro, così com'è, è molto solubile in acqua, perciò viene riassorbito molto velocemente; non è processabile e ha proprietà meccaniche non adatte alla lavorazione. Si ricorre a un derivato dell'acido ialuronico tramite esterificazione dei gruppi carbossilici dell'unità monomerica (acido con Quelloglucuronico) alcol benzilico. Il prodotto ottenuto non è più acido ialuronico, ma acido ialuronico esterificato, cioè un polimero semisintetico. Ciò permette di arrivare ad un prodotto più facilmente processabile, che conosce una più lenta degradazione.
è più biocompatibile e stabile dopo sterilizzazione. Dopo che viene esterificato, diventa un nome commerciale. Può essere lavorato con diverse tecniche, come HYAFF, quindi possiamo ottenere garze, guide, tessuti non-tessuti, membrane microperforate, o ancora spugne, microsfere o granuli. In figura due esempi di prodotti a base di acido ialuronico esterificato. A sinistra c'è un ed è una matrice Hyalograft 3D, tridimensionale, a base di HYAFF 11 (dove 11 è il rapporto di esterificazione) e serve a crescere fibroblasti. La figura B rappresenta una membrana Laserskin perforata, a base di HYAFF 11, utilizzata per la crescita di cheratinociti. Combinati insieme, sono prodotti utili per la guarigione di lesioni croniche. I cheratinociti coltivati sulla membrana migrano attraverso le microperforazioni garantendo una copertura rapida della lesione. Un altro esempio di prodotto a base di acido ialuronico esterificato è lo che.È uno Hyalograft C, scaffold arricchito con condrociti autologhi e permette di guarire la cartilagine danneggiata, quindi il paziente riceve una cartilagine creata con le sue stesse cellule. Alcuni esempi di polimeri biodegradabili innovativi sono: a. Polipirrolo: è un polimero noto per la capacità di condurre corrente elettrica, quindi è usato in particolare nel tissue engineering del tessuto nervoso. Applicando ai capi dello scaffold una debole differenza di potenziale, la velocità di neoformazione del tessuto nervoso raddoppia rispetto a materiali più tradizionali come il PGA e il PLA. La formula chimica di questo polimero giustifica la sua conducibilità, essendoci instaurazione lungo la catena polimerica. b. Polianidridi: anche le polianidridi, soprattutto quelle ad alto peso molecolare e quelle funzionalizzate con acidi sebacico, sono ampiamente utilizzate per il rilascio controllato di.farmaci.pratiche riguardano il trattamento del glioblastoma cerebrale, una delle forme tumorali a più rapido sviluppo e a più elevate mortalità. Il polimero viene utilizzato per la preparazione di 'wafer' impregnati di un antitumorale molto tossico secarmustina, rilasciato in maniera brusca. Così invece, viene rilasciato localmente, in modo che gli effetti tossici siano localizzati.
90fi fiBIOMATERIALI CERAMICI
Facciamo alcune considerazioni preliminari: i ceramici sono cioè composti inorganici refrattari, resistenti alle alte temperature, che contengono materiali sia metallici che non, la cui composizione e proprietà variano all'interno di un intervallo. Per quanto riguarda il legame chimico all'interno dei ceramici, si passa da composti tipicamente ionici, come il cloruro di sodio e il cloruro di cesio, a composti prevalentemente covalenti, come il solfuro di zinco, ad ancora composti del tutto covalenti come il carbonio nelle sue forme allotropiche.
Alcuni esempi di ceramica sono: - allumina - biossido di titanio - ossido di magnesio - silice Ossidi di metallici: - cloruro di sodio - cloruro di cesio - solfuro di zinco Sali ionici: - idruri - carbonio di titanio - carbonio di silicio - carbonio di boro Carburi: - seleniuro di rame Seleniuri: - solfuro di zinco Solfuri Forme allotropiche del carbonio: Rientrano a pieno titolo tra i ceramici: il carbonio è presente in natura come grafite, diamante, e come carbonio amorfo, e alcune forme recenti come il fullerene e i nanotubi di grafene. In realtà, l'unica forma allotropica che abbia una utilità in ambito biomedica è il carbonio pirolitico. Difficoltà nel definire i ceramici: Visto che il tipo di legame, le proprietà, la struttura, sono molto variabili, è difficile definirli in modo univoco, perciò vengono definiti per esclusione, non sono né metallici né polimerici. Classificazione dei materiali ceramici: Sono divisiin e i primi son divisi inceramici tradizionali ceramici avanzati: ceramici a(come le terrecotte, le terraglie, le maioliche), e inpasta porosa (poercellane, grès); i ceramiciceramici a pasta compattaavanzati sono invece quelli ottenuti per e sonosinterizzazione,quelli in cui ricadono i ceramici che conoscono applicazioni inambito biomedicale.
Struttura dei materiali ceramiciSono normalmente tuttavia possono presentarsi anche comesolidi policristallini, solidio come Nella maggior parte dei casi, il legame primario presente è di tipoamor monocristalli.misto ionico-covalente: la percentuale di carattere ionico del legame è importante inIn generale, la formula deiquanto in uisce sulla struttura cristallina del materiale.ceramici è del tipo A X dove A è l’elemento metallico, X l’elemento non metallico e m ed nm nnumeri interi.
Caratteristiche dei materiali ceramiciDi sicuro sono materiali non scal bili. La durezza però è associata
alla e questo è duri, fragilità un limite. Poi hanno per via della stabilità del composto, e una elevata temperature di fusione, quindi sono ottimi isolanti termici ed elettrici. Bassissima conducibilità elettrica e termica, 91fi fi fi fl fi fi fi fi fi fi
Proprietà dei materiali ceramici Alcune proprietà risultano rispetto al loro utilizzo: hanno vantaggiose buona resistenza il che associato all'elevata fa si che i termici abbiano in genere delle buone meccanica, durezza, proprietà di scorrimento reciproco (proprietà il che è utile quando si vogliono tribologiche), creare protesi destinate allo il migliore accoppiamento in questi casi è sfregamento reciproco,
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