Schemi Biomateriali 2

APPLICAZIONI OFTALMOLOGICHE

Distretto Funzione Patologie Trattamento Problema

CORNEA Protezione e rifrazione Opacizzazione Trapianto di cornea Scarsa integrazione PMMA, PTFE

Tessuto non vascolarizzato, cecità - umana PMMA dimensioni SIBS, PEG, PHEMA

trasparente; (endotelio, - artificiale (cheratoprotesi) PDMS + PVP (2°)

stroma, epitelio)

CRISTALLINO filtra e convoglia la luce CATARATTA: - Intervento laser Opacizzazione PMMA,

opacizzazione - IOL (data damigrazione PEDGA + PVA

indurimento di cellule) SILICONI

RETINA FOTORECETTORI! 1)Distacco di retina 1) cerchiaggio e PSMS. SIBS

2)Maculopatia piombaggio - compatta

trasformano gli stimoli 3)Retinoapatia diabetica scleral buckle - porosa

luminosi in impulsi elettrici

NERVO OTTICO Glaucoma: - laser ( trabeculoplastica) SIBS

seri danni alla vista - impianto valvola x GDI PDMS

ipovisione Glaucoma Drainage

cecità Device Implant (GDI)

MATERIALE PRO OFTALMOLOGIA CARDIO-VASCOLARE C. RICOSTRUTTIVA

PMMA alta trasparenza Cheratoprotesi 1° gen

(Polimetilmetacrilato) alto indice di rifrazione IOL pieghevoli

idrofobicità della superficie

PVP Cheratoprotesi Filler protesi mammaria

polivinilpirrolidone

PEG Come macrodiolo per PU biodegrabii Cheratoprotesi

(glicole polietilenico) iniziatore polimerizzazione P.biodegradabili

PHEMA Cheratoprotesi

(poli-idrossi-etil metacrilato)

SILICONI, PDMS Cheratoprotesi 2° Guscio protesi mammaria

IOL pieghevoli

scleral buckle

GDI

PEDGA IOL iniettabili

(polietien glicole diacrilato)

PEVA DES

poli etilen co vinil acetato Delrin Poliossimetilene

IDROGEL Filler protesi mammaria HA acido ialuronico

SIBS proprietà chimico-fisiche e GDI Stent graft IDROGEL

meccaniche simili a gomme siliconiche e scleral buckle valvole aortiche tricuspidi PC fosforilcolina

DES

poliuretani PCL policaprolattone "

stabili all’ossidazione, all’idrolisi e sono PEDGA (polietien Di Glicole Acrilato)

altamente emo e biocompatibili PEEK poli-etere-etere-chetone "

PEG (glicole polietilenico)

PC coating deformabile Coating polimerico BMS PET - dacron polietilentereftalato "

fosforilcolina parte membrana cellulare dei globuli rossi PEVA poli etilen co vinil acetato"

previene la restenosi PGA

diminuisce il rischio di trombosi PHEMA (poli-idrossi-etil metacrilato)

bio-ed emo-compatibilità PLGA acido poli(lattico-co-glicolico)"

PLLA

HA presente in vari tessuti del corpo Coating polimerico BMS PMMA (Polimetilmetacrilato)

acido ialuronico aumenta la trombo-resistenza PTFE (teflon) poli tetra fluoro etilene

inibitozione formazione di neointima PU

PVA alcol polivinilico"

PLGA Coating polimerico DES PVP polivinilpirrolidone"

acido poli(lattico-co-glicolico) SIBS

PLLA Come macrodiolo per PU biodegrabii Stent biodegradabili SILICONI, PDMS polidimetilsilossano

PTFE (teflon) Cheratoprotesi 1°, 2° Stent

poli tetra fluoro etilene anello sutura valvole

PET - dacron Rete maglia stent

polietilentereftalato BPS

anello sutura valvole

PGA Suture riassorbibili DEXON

PEEK Supporto valvole biomorfe

poli-etere-etere-chetone

PCL Sistemi di rilascio di farmaco

policaprolattone suture riassorbibili

PU Valvole biomorfe Rivestimento

lembi e supporto microporoso

Delrin Disco- valvole disco

Poliossimetilene oscillante

PVA IOL

alcol polivinilico STENT

DISPOSITIVO Materiali PRO CONTRO

BMS Co-Cr arteria pervia terapia antiaggregante lunga

acciai inox. incongruenza dimensioni vaso e stent

NiTi ristenosi

Biotossicità

MS rivestiti PC diminuzione della ristenosi DivYsio

HA proprietà antitrombogeniche

Oro aumentata la trombo-resistenza Hyal

inibizione sulla formazione di neointima

DES Farmaci: P. Non biodegradabili

drug o gene delivery Chyper

eparina, sirolimus, paclitaxel quantità di farmaco rilasciato dipende rischio di trombosi da stent ritardata Taxus

polimeri non biodegradabili: dallo spessore del rivestimento quindi è

poli (etilene-co-vinil acetato) possibile modulare la quantità di P. Biodegradabili

poli (n-butilmetacrilato) farmaco rilasciato nel tempo

SIBS profilo di rilascio del farmaco più difficile

PC da controllare

polimeri biodegradabili: risposta infiammatoria parete del vaso

PGA e PLA 1

DISPOSITIVO Materiali PRO CONTRO

Biostable Polimeric Stent PET biocompatibilità reazione da corpo estraneo elevata

intensa formazione di neointima

completa occlusione del vaso

Biostable hybrid stents Metallo + PET M-Guard

Biodegradable stent 1. PC 1. velocità di riassorbimento 4. velocità di degradazione troppo 1. REVA stent

2. PLLA 1.radiopaco veloce (< 6 mesi) ed eccessivo rilascio 2. Igaki-Tamai

3. PLA (due diff isomeri) 3. appropriata rigidezza e velocità di di ioni Mg stent

4. Mg degradazione 5. velocità di degradazione troppo lenta 3. Art stent

5. Fe puro 5. duttlità e resistenza meccanica 4. AMS1

6. Ibrido metallico-polimerico buona interazione biologica 6. AMS3

PGA (acido poliglicolico) 46-50% cristallino

termoplastico, rigido, idrolisi dei legami estere

lavorazione con varie tecnologie e capacità di formare fibre degradano in acido lattco e/o glicolico

PLA (acido polilattico) più idrofobico del PGA e più resistente all’idrolisi eliminati sotto forma di acqua e CO2

PLLA: Tg = 60-65°C, Tm 175°C, cristallino 37% degradazione

∼

più lenta

PDLLA: perdita proprietà meccaniche rapide degradazione veloce

S PEG (polietilenglicole)

I PCL (Poli-caprolattone) biocompatibile e non tossico per i tessuti

N facilmente processabile

T basse proprietà meccaniche

E ESTERI ALIFATICI degradazione più lentamente del PLA

T ↑

abbinato con PDLA velocità di degradazione

B I

I Copolimeri PGA-PLA tempo di degradazione e velocità di rilascio del farmaco

C in base all’applicazione modificando la microstruttura del polimero

O I

D Polidiossanone semicristallino, idrofobico

E •Tg = -10 - 0°C

G cinetica di degradazione simile a PDL- LA

primo materiale u@lizzato per fili di sutura monofilamento

R

A PHB (poli-idrossi butirrato) Prodotti da molti batteri come fonte energetica

es. Bacillus megaterium

D può essere prodotto anche per sintesi chimica dal β-butirrolattone

A

B POILIANIDRIDI proprietà meccaniche limitate

I buone proprietà di biocompatibilità

principalmente usate in sistemi a rilascio controllato di farmaci

L sintesi - policondensazione di diacidi

I semicristallino

velocità di degradazione +bassa rispetto a poliesteri sintetici

Cellulosa

N Chitina

POLISACCARIDI

A Destrano

T Acido ialuronico

U Collagene

R

A Fibrina

PROTEINE

L Fibrina

I

MATERIALE Info PROPRIETà Caratteristiche

PTS o SPU Macrodiolo (segmento soft) - associato alla flessibilità ottima resistenza a fatica in flessione Possibile modulazione rigidezza

P poliuretani termoplastici a diisocianato (NCO-R) + estensore di catena diolo buona bio ed emocompatibilità comportamento elastomerico

O segmenti (OH-R)(segmento hard)—> associati a resistenza inerzia chimica a sostanze organiche e inorganiche

L meccanica bassa adesione batterica

I

U Poliurea-Uretani Macrodiolo (segmento soft) Proprietà meccaniche superiori ai PU

R diisocianato (NCO-R) + estensore di catena diammina Tm (problema lavora)

≃Tdegradazione

E 2N

R-H -R (segmento hard)

T Poli-estere-uretani Gruppo carbonilico C=O nel segmento soft eccellente tenacità, resistenza meccanica, possibile polimero biodegradabile

A degradazione idrolisi

N flessibilità

I Poli-etere-uretani degradazione ossidativa*

stabili all’idrolisi

Poli-carbonato-uretani Legame carbonato stabili all’ossidazione

degradazione enzimatica

PU-siliconi macrodiolo di tipo siliconico Buona resistenza Copolimeri stabili

reagisce formando silicone-uretano maggiore tenacità dei TPU convenzioni ↑silicone ↓ resistenza

legami Si-C stabili idroliticamente

PU biodegradabile macrodiolo: biodegradabile

(Es: POLIESTERE-diolo (PEG))

Diisocianato: alifatico

Estensore catena: molecola a basso peso molecolare

SIBS È fisicamente un PIB reticolato (polisobutilene) stabili ossidativa rigidezza modulabile (stirene usato)

S Styrene-bl-IsoButylene-b- stabilità idrolitica solubili in solventi non polari ( coating)

I Styrene emo e biocompatibili PM in funzione al rapporto monomero/

B ↑↓

suscettibilità a stress-cracking solventi organici iniziatore

S ↓ res- meccanica a trazione rispetto ai PU

bassa permeabilità ai gas (sterilizz con EtO difficile)

2

LAVORAZIONI

S 1°) macrodiolo+ diisocinato= prepolimero.

A 2 STADI

T 2°) estensore di catena

A 1°) macrodiolo+ diisocianato + estensore.

D AD 1 stadio (normalente in masa)

I IN 1. Addizione in stadi in reattore con camicia di raffreddamento filtro

SOLUZIONE 2. stoccaggio in fusti

I

N

D DISCONTINUO:

U 1. reazione di polimerizzazione in un reattore

S 2. Polimero liquido in stampi messo in forno ottenendo lastre

T 4. Lastre passano in un mulino + estrusore

R 5. Raffreddamento e ottenimento di granuli

IN MASSA

A CONTINUO

L 1. Reagenti dosati e versati in un reattore continuo

E 2. Materiale estruso e depositato su un nastro trasportatore

il periodo sul nastro permette il completamento della polimerizzazione

3. Ottenimento dei granuli

L la miscela di reazione raggiunge una certa viscosità e viene poi versata in

- 1 STADIO

A uno stampo per far completare la polimerizzazione (post-curing)

- IN MASSA

B Tabella 2

Input Output APPLICAZIONI

Piezoelettrici Attuatore campo elettrico deformazione facile da lavorare

E bassa densità

N Piezoelettrici sensore Deformazione campo elettrico Pittura piezoelettrica

E luce giocattoli

R Fotoluminescenza UV (bassa intensità e duratura) segnali di sicurezza

G

I Luce

A Chemioluminescenti UV (altà intensità, breve durata) 1. rilevare variazioni dell’ambiente circostante, Intrinsecamente conduttivi o doping

Deformazione 2. meccanismo artificiale per il battito degli conducibilità data da delocalizzazione degli elettroni lungo il

Conduttivi Voltaggio *swelling occhi backbone

cateteri

Recupero forma Nose guard per occhiali

SMPU Temperatura variazione rigidezza Accessori per disabili (posate, forchette)

Porosità/permeabilità fili ortodontici

rilascio farmaci

Attivazione con calore corporeo a temperature specifiche i cristalli liquidi si

Termocromici Calore Cambiamento proprietà ottiche tecnologia a cristalli liquidi orientano per produrre apparente cambiamento di colore

vetro, plastica —>