Biomateriali

RADIAZIONE: UV, RAGGI GAMMA, FASCIO ELETTRONICO, RAGGI X

Radiazioni prodotte dalle lampade a vapori di mercurio eccitati da corrente elettrica, alterazione di acidi nucleici microrganismi, sterilizzazione di aria, acqua e piani di appoggio in ambienti protetti, pero scarsa capacita di penetrazione e azione lesiva su cute e mucose.

Energia liberata dalle radiazioni in grado di alterare la funzionalita di macromolecole fondamentali. Funzionano molto bene ma comporta un apparato di sicurezza molto elevato perche la dose letale per l'uomo e 0,01 kGy, ci devono essere ventilazione e sistemi di controllo del livello dell'ozono.

Le radiazioni ionizzanti agiscono inattivando il carico microbico del dispositivo quando penetrano l'imballaggio. I microrganismi muoiono, questo porta ad una dose di radiazioni, per scissione delle catene di DNA (inibizione riproduzione), tuttavia le forme piu semplici sono meno attaccabili perche hanno meno punti deboli, sono piu forti.

RAGGI GAMMA: Sono onde

Le radiazioni elettromagnetiche prodotte da transizioni nucleari non rendono radioattivo il prodotto sterilizzato. Questa tecnica viene utilizzata principalmente a livello industriale, ad esempio negli acceleratori di particelle e nelle camere di sterilizzazione, che sono appositamente schermate per proteggere il personale.

Il ciclo di sterilizzazione avviene nel seguente modo:

1. I prodotti confezionati vengono posizionati su un nastro trasportatore, che è fatto di pareti schermanti per evitare la fuoriuscita delle radiazioni. Qui vengono sottoposti alle radiazioni nella camera di sterilizzazione.
2. Dopo la sterilizzazione, i prodotti passano attraverso un labirinto schermante prima di uscire dalla camera.
3. I prodotti risultano immediatamente utilizzabili.
4. Sono posizionati dei dosimetri in varie posizioni dell'imballaggio per valutare l'uniformità della distribuzione dell'energia.

Il fascio elettronico è costituito da elettroni accelerati con una notevole energia. La loro penetrazione nel materiale dipende dall'energia degli elettroni stessi e ha un potere penetrante minore.

molecolare crescente con la dose, con la formazione di una struttura tridimensionale, una migliore resistenza alcalore e all'usura ma infragilimento. Se predomina l'effetto degradativo abbiamo una diminuzione del peso molecolare, in seguito alla rottura delle casuali catene, e un peggioramento delle proprietà meccaniche

CHIMICA

OSSIDO DI ETILENE

Non è una molecola stabile perché i legami tra il carbonio e l'ossigeno formano un angolo di 60 gradi che non è gradito dagli orbitali, perciò è molto reattivo perché tende alla stabilità. Bisogna areare dopo il processo per evitare di causare esplosioni, vengono utilizzati diluenti e azoto per limitare la presenza di ossigeno.

L'alchilazione agisce tramite di gruppi sulfidrilici, amminici, carbossilici, fenolici ed idrossilici di proteine strutturali ed enzimatiche e di costituenti acidi nucleici di tutti i microrganismi. Provoca l'inattivazione di tutti i tipi di microrganismi incluse spore di batteri e virus.

Ciclo di sterilizzazione:

reazioni tossiche nei tessuti biologici.

OZONO

Provoca ossidazione dei doppi legami degli atomi di C di composti organici (attacca strutturalmente).

Presenta due cicli di sterilizzazione:

1. Vuoto della camera di sterilizzazione, fase di umidificazione, fase di sterilizzazione mediante iniezione di ozono nella camera
2. Vuoto nella camera di sterilizzazione, fase di umidificazione, fase di sterilizzazione mediante iniezione di ozono nella camera, fase di ventilazione per rimuovere l'ozono dalla camera (min 48h)

È compatibile con materiali polimerici, è necessaria bassa temperatura, non c'è nessun residuo tossico, bassi costi, è facile da usare, ma i tempi sono molto elevati.

PLASMA

È un gas ionizzante.

È il quarto stato della materia, si crea mediante l'azione di un forte campo energetico su materia gassosa che provoca la disgregazione del gas e la produzione di particelle instabili altamente reattive (si lavora infatti con i radicali).

Abbiamo l'eccitamento del gas allo stato di plasma in un'apposita autoclave mediante la creazione di un campo elettromagnetico che genera radicali liberi ed ha un'azione su acidi nucleici e membrane.

Abbiamo due tipologie di sterilizzazione al plasma:

1. Contatto diretto: possibile riscaldamento degli oggetti da sterilizzare e dei dispositivi a contatto con il plasma.
2. Post-scarica: dispositivi posti in una zona in cui non viene generato il plasma, camere di sterilizzazione, con maggiori tempi di sterilizzazione.

Le fasi vengono ripetute due volte per assicurare l'effettiva sterilizzazione.

Materiali: strumenti sensibili a calore e umidità.

È adatta per la sterilizzazione di materiali sensibili al calore, ha una buona compatibilità con i materiali polimerici, una buona efficacia e gli strumenti sono utilizzabili subito dopo la sterilizzazione, non viene rilasciato nessun residuo tossico. Ha, però, una ridotta capacità di penetrazione nell'oggetto.

E non è indicato per materiali con capacità assorbente di H2O2

Filtrazione

1. Membrana, filtro

MATERIALI POLIMERICI

I materiali polimerici (materie plastiche) sono materiali organici composti da lunghe catene molecolari (polimeri), formate da moltissime unità base del polimero (monomeri), composte principalmente da atomi di carbonio, concatenate tra loro tramite legami covalenti.

Una catena polimerica si sviluppa principalmente lungo una direzione, ed è formata da pochi tipi di atomi ripetuti o con un elevato peso molecolare.

Fra le varie macromolecole si instaurano deboli legami intermolecolari, mentre sono presenti forti legami intramolecolari: questo determina le particolari proprietà dei materiali polimerici.

Dal punto di vista del loro comportamento termico, le materie plastiche si dividono in:

• Materiali termoplastici
• Materiali termoindurenti

STRUTTURA (MODI DI CONCATENAZIONE DELLE UNITÀ MONOMERICHE)

Legami forti di tipo covalente: legami

Che costituiscono l'ossatura della macromolecola:

• Legami elettrostatici intermolecolari di tipo Van der Waals e dipolo-dipolo: legami deboli tra le macromolecole
• Legami covalenti semplici: vincolano gli elettroni di valenza.

Caratteristiche conformazionali, diverse proprietà macroscopiche dei polimeri.

Si dispongono a catena polimerica nello spazio e la forma reale di una catena polimerica nello spazio è influenzata dalla possibilità di rotazione attorno a legami semplici C-C.

PROPRIETÀ

• Plasticità, sono deformabili
• Configurazione, dovuta alla successione relativa dei vari atomi che costituiscono le macromolecole. Tale configurazione non può essere cambiata senza che cambi la distribuzione dei legami intramolecolari.
• Conformazione, la forma reale che assume nello spazio la macromolecola, influenzata dalla possibilità di rotazione intorno a legami semplici. La conformazione può essere sia di tipo amorfo, che di tipo cristallino.

(Le molecole non polimeriche sono di solito completamente amorfe o completamente cristalline, i polimeri contengono spesso entrambe le fasi)

Isolamento termico ed elettrico

• Basso peso specifico in quanto costituiti principalmente da elementi di basso numero atomico
• Bassa resistenza termica: ammolliscono e si decompongono a temperatura relativamente basse, limitandone gli impieghi a temperatura elevata
• Bassa densità (elementi a basso numero atomico e struttura poco ordinata)

A seconda del modo con cui le molecole di un monomero si concatenano, le macromolecole possono assumere:

• Configurazione lineare, tipica dei materiali polimerici termoplastici
• Configurazione ramificata, tipica dei materiali polimerici termoplastici
• Configurazione reticolata, tipica dei materiali polimerici termoindurenti (legami covalenti con altre catene lunghe)

La configurazione può variare solo se viene cambiata la distribuzione dei legami intramolecolari.

POLIMERI TERMOPLASTICI

Sono polimeri in cui

le catene macromolecolari sono lineari oppure ramificate (interazioni ditipo dipolare tra le catene). Sono sostanze che sono ancora fluide a temperature elevate. Possiedono proprietà plastiche di deformabilità di tipo permanente, ma possono essere sempre rimodellati in nuove forme per azione del calore e/o della pressione

POLIMERI TERMOINDURENTI

Sono i polimeri in cui le catene macromolecolari sono reticolate. Sono sostanze che non possono fluire perché diventano una sola catena reticolata. Possiedono proprietà di plasticità solo fino ad un certo stadio, dopo di che il loro aspetto assume caratteristiche definitive in genere per effetto del calore, da quel punto non possono più essere rimodellati

OMOPOLIMERI

Sono dei sistemi semplici con cui è possibile lavorare, formati da un solo tipo di monomero.