Biopolimeri in medicina

Biopolimeri in medicina

DEFINIZIONE,STORIA E APPLICAZIONI DEI POLIMERI

Valerio Marra e Roberta Nunziato 5ac a.s. 2023/24

Definizione di biomateriali

Un biomateriale è una sostanza inerte dal punto di vista sistemico e farmacologico, progettata per essere impiantata e integrata in esseri viventi.Essa deve interagire in maniera benefica con l'orgnaismo senza indurre reazioni incontrollate.

Storia dei Biomateriali

Età antica

Storia moderna

Medioevo

Dal medioevo abbiamo reperti di utilizzo di fili di sutura e protesi dentarie in oro. Inoltre venivano utilizzate protesi metallice mobili, ad esempio per le mani, oppure protesi collegate a tendi di muscoli recisi

Dall'Età Antica abbiamo ritrovamenti di protesi oculari, protesi a base di legno e testimonianze di utilizzo di bambù per sostituzione di denti e sutura di ferite della pelle con fili di origine vegetale.

Più recentemente, nella storia moderna, vengono usate per la prima volta protesi sostituitive dell'anca, valvole cardiache meccaniche, lenti intraoculari, protesi mammarie e cuore artificiale

Evoluzione Moderna dei Biomateriali

Biopolimeri di terza generazione

Biopolimeri di seconda generazione

Biopolimeri di prima generazione

Questi biopolimeri sono progettati per supportare e stimolare la rigenerazione di un tessuto funzionale.

I biopolimeri di seconda generazione comprendevano materiali bioassorbibili, ovvero degradabili dall'organismo senza la formazione di prodotti tossici.

Questi biopolimeri, non sono concepiti per uso medico e sono impiegati perchè biocompatibili e con ottime proprietà funzionali

Protesi d'anca

La protesi d'anca moderna è formata da varie componenti: -Stelo femorale: acciaio inossidabile, Lega titanio -Testa femorale: Ceramica-ZrO2, Lega Co.Cr -Liner: Ceramica Al2O3 -Coppa acetabolare: Leghe Titanio, acciaio

L'invecchiamento porta a traumi irreversibili del tessuto cartilagineo e osseo. E' necessario sostituire le articolazioni con protesi, ad esempio nel femore dove abbiamo inserti in metallo.

L'evoluzione della protesi d'anca parte da impianti di avorio per poi passare all'uso di coppe in vetro nel femore, fino all'utilizzo dello stelo di Judet a base di poli metilacrilato. In seguito, un evoluzione verso accoppiamenti di parti metalliche (acciaio inossidabile) con polimeri come politetrafluoroetilene (PTFE)

Biomateriali metallici

Acciai= Leghe Fe-C + altri elementi di lega

• Gli acciai inossidabili impiantabili posseggono un reticolo cristallino cubico a facce centrate (austenite) e sono formati da:
• Elementi di lega (NI, Mn, N), esse stabilizzano la fase austenica e aumentano la resistenza a corrosione
• Cromo, fa formare un film protettivo di Cr2O3 che previene la corrosione
• Carbonio, la percentuale di carbonio è bassa per evitare formazione di carburi che ostacolano la formazione del film

Biomateriali metallici: ESEMPI

Cemento per ossa:

Protesi vascolari:

Cementazione: polimerizzazione durante l'impianto

Nelle protesi vascolari il graft per arteria può essere di due materiali diversi: Dacron= tessuto di poli (etilene tereftalato) (PET)

• Monomero = Metil metacrilato (MMA)
• Stabilizzante= idrochinone
• Acceleratore= DMPT
• Iniziatore= perossido di benzoile

REAZIONE ESOTERMICA (FINO 70 °C), FORMAZIONE DI BOLLE, CONTRAZIONE VOLUMETRICA

Gore-Tex: politetrafluoroetilene (PTFE) - teflon espanso

Esempio di graft

Polimeri in medicina rigenerativa

I polimeri sono ampiamente usati in campo biomedico per la grande versatilità chimico-fisico e a proprietà:

• Elevata biocompatibilità
• Bassa densità
• Facile lavorablità
• Possibile biodegradazione e bioassorbimento

La medicina rigenerativa ha come scopo finale la rigenerazione di tessuti o organi per ristabilire le loro funzioni fisiologiche. L'utilizzo della medicina rigenerativa è finalizzato alla cura di malattie e lesioni traumatiche tramite l'impiego di: -Terapie geniche o cellule staminali -INGEGNERIA TISSUTALE L'ingegneria tissutale si avvale dell'uso di supporti polimerici porosi, detti scaffold, utilizzati come struttura temporanea per lo sviluppo di tessuti funzionali

Scaffold polimericiLo Scaffold deve essere fabbricato da materiali aventi proprietà chimico-fisiche e meccaniche tali da permettere la colonizzazione cellulari e per la proliferazione delle cellule alla base dei nostri tessuti.

Materiale per impianto dentale