PIEZOELETTRICICONDUTTIVI
ANALIZZATORE DINAMICO-MECCANICO (DMA) e PROVE DI SHAPE RECOVERY
APPLICAZIONI CARDIOVASCOLARI – STENT
- BARE METALLIC STENTS (BMS)
- DRUG ELUTING STENTS (DES)
- BIORESORBABLE/BIODEGRADABLE STENTS (BRS)
APPLICAZIONI CARDIOVASCOLARI – VALVOLE CARDIACHE
- VALVOLE BIOLOGICHE
- VALVOLE MECCANICHE
- VALVOLE BIOMORFE
CHIRURGIA RICOSTRUTTIVA
- ESPANSORE TISSUTALE
- PROTESI
OFTALMOLOGIA
- CORNEA
- CRISTALLINO
- RETINA
- OPHTHALMIC VISCOSURGICAL DEVICES (OVDs)
ANALISI REOLOGICHE
- FLUSSO
- SOLLECITAZIONE OSCILLATORIA
- TRANSITORIO
- CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI POLIMERICI
ANALISI MORFOLOGICHE – MICROSCOPIA
- MICROSCOPIO OTTICO
- Luce riflessa. La luce parte dall'alto e viene riflessa dal campione.
- Luce trasmessa. La luce parte dal basso e attraversa il campione. Ampiamente utilizzato con i metalli, meno con i polimeri (se trasparenti si usa la luce trasmessa). In generale, ha più senso utilizzarlo per osservare cellule e tessuti piuttosto che un dispositivo.
STEREO
Costituito da due microscopi monoculari separati, ciascuno con il proprio set di lenti, grazie ai quali è possibile osservare la tridimensionalità dell'oggetto. Ha senso quindi utilizzarlo per osservare superfici di dispositivi, nonostante non permetta grandi ingrandimenti.
MICROSCOPIO ELETTRONICO A SCANSIONE (SEM)
Utilizzato per esaminare le caratteristiche fisiche con dimensioni tra i micron e i nanometri. Un fascio elettronico viene collimato sull'oggetto in una camera a vuoto spinto (metodo standard, risoluzione maggiore, però il vuoto disidrata l'oggetto, che deve essere reso conduttivo ad esempio con una lamina d'oro) o a pressione ambientale (risoluzione inferiore per alcuni materiali).
Vengono analizzati:
- Elettroni secondari. Per studiare la morfologia superficiale di spessori di circa 10nm.
- Elettroni retrodiffusi (backscattered). Per studiare la morfologia in funzione del numero atomico. Diversi toni di grigi corrispondono ad
elementi differenti (grigi più scuri indicano numeri atomici più elevati), ma non si riescono ad identificare gli elementi presenti.
Raggi X (analisi EDS (Spettrometro a Dispersione di Energia)). È possibile risalire agli elementi presenti sulla superficie tramite un detector di raggi X, in grado di eseguire analisi elementari puntuali o su aree del campione. Ogni picco del grafico è proporzionale alla concentrazione dell'elemento corrispondente.
CARATTERIZZAZIONE CHIMICO-FISICA
DSC (DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY) Misura il calore assorbito o liberato durante il riscaldamento o il raffreddamento di un provino di materiale metallico o polimerico rispetto ad un campione di riferimento (crogiolo vuoto). Usata per analisi qualitative o per stimare Tg, Tcristallizzazione, Tm, capacità termica.
GPC (GEL PERMEATION CHROMATOGRAPHY) Il campione da analizzare, generalmente in soluzione, viene fatto passare attraverso un riempimento (fase stazionaria) con
diversa affinità con i componenti della miscela da analizzare. La soluzione da analizzare viene trasportata attraverso la colonna mediante il flusso continuo di un opportuno solvente (eluente o fase mobile).
I materiali polimerici sono costituiti da catene polimeriche di diversa lunghezza, per cui prima arriveranno le catene macromolecolari più lunghe, mentre quelle più corte in tempi successivi. Si ottiene così un cromatogramma, che rappresenta la concentrazione di ciascun componente in funzione del tempo.
1ATR-FTIR (SPETTROFOTOMETRIA INFRAROSSA IN RIFLETTANZA TOTALE ATTENUATA)
Il fascio infrarosso interagisce con il campione e vengono così svolte delle analisi in riflessione (il cristallo permette al fascio di colpire il campione una o più volte). Viene così generato uno spettro con diversi picchi, a seconda del tipo di legame messo in vibrazione. Una parte dell’energia fornita viene assorbita dal campione, un’altra viene riflessa e
Analizzata per ottenere lo spettro. Osservando lo spettro infrarosso, si possono distinguere due zone differenti:
- Zona dei gruppi funzionali (4400-1900 cm-1). Si ottengono diversi picchi in relazione alla presenza di particolari gruppi funzionali.
- Zona di fingerprint (1400-400 cm-1). Ciascuno dei picchi è associato alla vibrazione di un particolare legame del materiale polimerico. È una zona specifica per ogni materiale.
MATERIALI POLIMERICI BIODEGRADABILI SINTETICI
ESTERI alifatici:
- PLA (polilattide/acido polilattico). Semicristallino, Tg = 60-65°C, Tm ~ 175°C, degradazione molto lenta (2-5 anni).
- PDLLA. Amorfo, Tg = 55-60°C, perdita di proprietà meccaniche dopo 1-2 mesi e perdita di massa entro 12-16 mesi.
- PGA (poliglicolide/acido poliglicolico). Semicristallino (46-50%), Tg = 36°C, Tm = 225°C, dopo 49 gg si osserva il 42% di perdita in peso e la caduta delle proprietà meccaniche (degradazione più veloce del PLA).
Fili di sutura di prima generazione.
- LLA/GA e DLLA/GA. Buoni tempi di degradazione.
Fili di sutura di ultima generazione.
- PCL (policaprolattone). Semicristallino, Tg = -60°C e Tm ~ 64°C, biocompatibile, degradazione più lenta del PLA.
POLIESTERI BATTERICI
- PHB (poliidrossibutirrato). Policristallino, Tg = -(5-20)°C, Tm = 160-180°C, velocità di degradazione più bassa rispetto a quella dei poliesteri sintetici.
NATURALI
- Cellulosa
- Chitina
- Destrano
- Acido ialuronico
PROTEINE:
- Collagene
- Fibrina
- Fibroina
POLIURETANI
Vantaggi: ottima resistenza a fatica in flessione, buone biocompatibilità ed emocompatibilità, bassa adesione batterica.
Applicazioni: ortopedia (cemento osseo), cardiovascolare (cateteri, valvole cardiache), chirurgia ricostruttiva, dentistica, ricostruzione tissutale, wound dressing, metodi contraccettivi.
Macrodiolo (flessibilità):
- Poliestere-diolo
Polietere-diolo- Policarbonato-dioloDi-isocianato (resistenza meccanica):- Aromatico. Più stabile.- Alifatico. Meno stabile.Estensore di catena (resistenza meccanica):- Butandiolo. Aumenta la flessibilità.POLIURETANI CLASSICI:
- Poli-estere-uretani. Eccellenti tenacità, resistenza meccanica e flessibilità. Soggetti a fenomenidegradativi soprattutto idrolitici, ma si possono ottenere così dei poliuretani biodegradabili.
- Poli-etere-uretani. Stabili all’idrolisi. Soggetti a fenomeni di degradazione ossidativa (surfacecracking, metal ion oxidation (MIO), environmental stress cracking (ESC)).
- Poli-carbonato-uretani. Più stabili all’ossidazione. Sospettati di suscettibilità alla degradazioneenzimatica, degradazione idrolitica limitata alla superficie del dispositivo.
COPOLIMERI:
- Pur-Sil (poliuretano-silicone). Macrodiolo di tipo siliconico. Più biostabili, idrofobici, resistenti adabrasione, stabili termicamente.
tromboresistenti rispetto ai PU convenzionali; solubili, più tenaci e resistenti a lacerazioni rispetto ai siliconi convenzionali. Il silicone aumenta la biostabilità, ma diminuisce la resistenza a trazione. 4SIBS (poli-(stirene-isobutilene-stirene)) I poliuretani si degradano troppo velocemente, per cui si sono ideati i SIBS per impianti a lungo termine. La parte gommosa (deformabilità) è costituita dall'isobutilene, quella vetrosa (rigidezza) dallo stirene.
Vantaggi: elastomeri termoplastici con proprietà chimico-fisiche e meccaniche simili sia a quelle delle gomme siliconiche sia a quelle dei poliuretani, stabili all'ossidazione e all'idrolisi, alte biocompatibilità ed emocompatibilità, solubilità in vari solventi. Rinforzandoli con PET (polietilentereftalato) si aumentano la resistenza a fatica in flessione e al creep.
Svantaggi: suscettibilità allo stress-cracking in presenza di solventi organici.
suscettibilità al creep, minore resistenza meccanica a trazione rispetto ai poliuretani, difficili da sterilizzare con ossido di etilene (bassa permeabilità ai gas), non sterilizzabile con raggi γ, costi relativamente alti. Applicazioni: oftalmologia (drenaggio di glaucomi), cardiovascolare (stent grafts, drug eluting stents, valvole cardiache biomorfe tricuspidi). Aumentando la % di stirene, diminuisce la deformazione a rottura. Il solvente ha influenza sull'arrangiamento delle catene. Tipicamente, i SIBS /c (cloroformio) hanno un modulo elastico più elevato rispetto a quelli /e (esano), come mostrato nell'immagine.
- Fotocromici. L'illuminazione ultravioletta produce un cambiamento di colore. Il processo è reversibile, una volta rimosso lo stimolo il materiale torna al colore originale. È possibile caricare i materiali con pigmenti fotocromici.
- Elettrocromici. Cambiano le loro proprietà ottiche in risposta ad un campo elettrico, ritornando allo stato originale quando il campo è assente.
- Polianilina
- Polipirrolo
- Poliotifene
FLUIDI ELETTRO-MAGNETOREOLOGICI (ER)
Sono fluidi attivi che rispondono ad un campo elettrico o magnetico con un cambiamento di viscosità. Nel materiale liquido vengono inserite delle particelle cariche che, sottoposte ad un campo elettrico o magnetico, consentono al fluido di passare da una condizione liquid-like ad una più solid-like.
POLIMERI A MEMORIA DI FORMA (SHAPE MEMORY POLYMERS (SMP))
Sono materiali in grado di essere
deformazione temporanea riscaldando il materiale sopra la temperatura di transizione vetrosa (Tg) e successivamente raffreddandolo nuovamente. Il processo di memoria di forma è ampiamente utilizzato in diversi settori, come l'industria automobilistica, l'aerospaziale e la medicina. Ad esempio, i fili a memoria di forma vengono utilizzati per creare stent vascolari che possono essere inseriti nel corpo umano in forma temporanea e poi ripristinati nella forma permanente una volta posizionati correttamente. In conclusione, i materiali a memoria di forma sono un tipo di materiale intelligente che può essere deformato temporaneamente e poi ripristinato nella forma permanente attraverso l'applicazione di una forza stimolante. Queste proprietà li rendono estremamente utili in una varietà di applicazioni.Scarica il documento per vederlo tutto.
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