77982 - BIOMATERIALI

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce le caratteristiche fondamentali dei biomateriali di sintesi e in particolare possiede le conoscenze su: - i materiali utilizzati per la progettazione di biomateriali per la sostituzione dei tessuti duri e per l'ingegneria tissutale; - i metodi comunemente impiegati per la loro produzione; - l'ampia gamma di tecniche utilizzate per la caratterizzazione dei biomateriali; - i più comuni test biologici di screening utilizzati per la valutazione della biocompatibilità dei materiali di sintesi.

Programma/Contenuti

Programma: il corso ha lo scopo di far acquisire i concetti di base della scienza dei biomateriali e di sviluppare la capacità di progettare un materiale tenendo conto dei requisiti che deve possedere. I contenuti affrontati sono di seguito riassunti.

  1. Introduzione sui biomateriali

  2. Materiali utilizzati per la riparazione dei tessuti biologici attualmente in commercio: suddivisione in materiali autogeni, allogeni, xenogeni e di sintesi

  3. Il tessuto osseo: composizione e struttura

3.1. Tessuto osseo lamellare e non lamellare

3.2. Osso spugnoso e osso compatto: confronto delle caratteristiche chimiche, morfologiche e meccaniche

3.3. Cellule presenti nel tessuto osseo e loro funzione: osteoblasti, osteoclasti, osteociti

3.4. Rimodellamento del tessuto osseo in funzione di diversi parametri quali: età, attività, presenza di patologie.

3.5. Proprietà meccaniche del tessuto osseo

3.5.1. Prove meccaniche in compressione e in tensione, prove di creep, di flessione, di impatto, di durezza, test di fatica

3.5.2. Meccanismi di frattura

4. Definizione di biomateriale

4.1. Requisiti che deve possedere un materiale in relazione alla funzione che deve svolgere

4.2. Definizione di biocompatibilità

5. Riuscita e fallimento di materiali impiantati: analisi delle cause e ottimizzazione della progettazione.

6. Biomateriali metallici per la riparazione di fratture

6.1. Materiali a base di leghe Co-Cr: vantaggi e svantaggi

6.2. Acciai speciali per l’ortopedia: vantaggi e svantaggi

6.3. Materiali a base di titanio e sue leghe: vantaggi e svantaggi

6.3.1. Lega Ti6Al4V

6.4. Metodi per migliorare l’adesione degli impianti e la biocompatibilità: rivestimento con idrossiapatite

6.4.1. Rivestimento mediante tecniche di plasma spraying, pulsed laser deposition, metodi biomimetici. Vantaggi e svantaggi

7. Materiali per impianti dentali

8. Effetto della corrosione e della fatica sulla riuscita di un impianto

9. Materiali per il riempimento di cavità ossee: polimeri, fosfati di calcio e materiali compositi

9.1. Cementi ossei

9.2 Cementi ossei a base di fosfati di calcio

9.2.1. Criteri generali di cui tenere conto nella formulazione di un nuovo cemento

9.2.2. Composizione della fase liquida e della fase solida: scelta dei componenti

9.2.3. Definizione di alcuni parametri che devono essere valutati nella fase di progettazione di nuovi cementi, quali: tempo di setting, cinetica della reazione di indurimento, velocità di degradazione, porosità, proprietà biologiche.

9.2.4. Analisi di cementi commerciali riportati in letteratura

9.2.5. Vantaggi e svantaggi dei cementi a base di fosfati di calcio

10. Scaffold per la rigenerazione del tessuto osseo: definizione e caratteristiche

10.1. Requisiti necessari per uno scaffold:

10.1.2. Porosità, dimensione dei pori e interconnessione

10.1.3. cinetica di riassorbimento e sostituzione da parte di nuovo tessuto osseo

10.1.4. Composizione

10.1.5. Proprietà meccaniche

11. Tissue Engineering: principi e prospettive

12. Utilizzo di biomateriali con funzione di rilascio controllato di farmaci

13. Cenni sull’utilizzo dei principali test biologici in vitro per la valutazione della biocompatibilità

dei materiali

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico (testi e slides di lezione) sarà fornito dal docente.

Metodi didattici

L’insegnamento Biomateriali è un corso a libera scelta. Il corso è costituito da lezioni frontali e da qualche esercitazione che verrà svolta nel laboratorio di Biomimetica e Chimica dei materiali e presoo il Dipartimento di fisica dell’Università di Bologna.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova ha lo scopo di accertare la conoscenza da parte dello studente delle relazioni fra proprietà, struttura e composizione caratteristiche dei tessuti biologici in generale e del tessuto osseo in particolare, e la capacità di proporre in maniera critica l’utilizzo di un determinato materiale in sostituzione del tessuto biologico danneggiato.

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova orale della durata di circa 30-40 minuti

che partirà dalla discussione di un articolo di recente pubblicazione scelto dal docente.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, PC, videoproiettore , presentazioni in Power Point.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Silvia Panzavolta