IBL9

Lingua Insegnamento:

Italiano
Testi di riferimento:

Biomaterials Science - 4th edition
Editors: William Wagner Shelly Sakiyama-Elbert, Guigen Zhang Michael Yaszemski
Academic Press (Elsevier), 2020
eBook ISBN: 9780128161388
Hardcover ISBN: 9780128161371

Biomateriali. Dalla scienza dei materiali alle applicazioni cliniche
C. Di Bello, A. Bagno
Ed. Patron, 2016
ISBN/EAN: 9788855533324

Slides delle lezioni
Obiettivi formativi:
Prerequisiti:
Metodi didattici:
Modalità di verifica dell'apprendimento:

- Se la situazione COVID lo permette:
esami scritti dal vivo, più eventuali esami orali per gli studenti leggermente al di sotto del punteggio di 18, o che vogliono aumentare il loro punteggio dopo gli esami scritti.
Più in dettaglio, ci saranno due percorsi:
a) tre esami parziali, ognuno incentrato su una parte parziale del programma del corso, con domande a scelta multipla; gli studenti che avranno ottenuto voti ≥18 in tutti e tre gli esami parziali potranno scegliere se mantenere la media dei voti dei tre esami parziali senza ulteriori verifiche, oppure sostenere un esame orale integrativo per ottenere un voto più alto: gli studenti con media di voto tra 14 e 17 dovranno comunque sostenere l'esame orale; gli studenti che non avranno sostenuto tutti e tre gli esami parziali dovranno sottoporsi al percorso b). Gli esami parziali si terranno solo durante il corso (non dopo la fine delle lezioni).
b) un unico esame scritto, riguardante l'intero programma del corso: con un voto ≥ 18 sarà possibile verbalizzare l'esame con quel voto, oppure sottoporsi a un esame orale per aumentare il voto finale, a scelta dello studente; con voto tra 14 e 17 lo studente dovrà sostenere l'esame orale integrativo; con voti <14, l'esame non è superato.
- Se la situazione di COVID non permette di tenere esami dal vivo, gli esami scritti parziali previsti e/o l'esame scritto finale e i relativi orali saranno tenuti in modalità online, tramite Microsoft Teams, con le stesse linee guida sopra descritte per gli esami dal vivo.
Sostenibilità:
Altre Informazioni:

Parte I
- Generalità sui biomateriali: definizioni, storia, utilizzi, rilevanza economica e sociale
- Effetti dei biomateriali sull'organismo: potenzialità (cura, mantenimento, potenziamento, diagnostica) e problematiche (rigetto, carcinogenicità, tossicità, pirogenicità, ecc)
- Applicazioni dei biomateriali in impianto interno, esterno, ambito extracorporeo
- Esempi pratici di applicazioni di biomateriali: stents, impianti d'anca, viti per fissaggio osseo, sistemi protesici ortodontici, ricostruzioni mandibolari
- Classificazione dei biomateriali rispetto agli organismi viventi: biostabili a conservazione di forma, biostabili rigonfiabili, biodegradabili, bioassorbibili
- Classificazione dei biomateriali (metalli, polimeri naturali, polimeri sintetici, biomateriali derivanti da organismi, bioceramiche, biovetri, compositi)
- Attuali metodi di classificazione internazionale dei biomateriali e normative principali
- Matrice extracellulare
- Risposta dell'organismo ospite (fasi dell'infiammazione, tempistiche di sviluppo, problemi generati)
- Caratteristiche principali dell'interfaccia organismo ospite/biomateriale e problematiche correlate (infiammazione, durabilità, conservazione della funzionalità, ecc)

Parte II
- Polimeri: generalità (definizione di polimero, polimeri lineari/branched/reticolati, copolimeri, peso molecolare, polimeri idrofili/idrofobi)
- Polimeri biostabili: generalità e caratteristiche ai fini dell'utilizzo come biomateriali (biocompatibilità, facilità di reperimento, costo)
- Esempi di polimeri biocompatibili biostabili:
- Polietilene: bassa, media, alta e ultra-alta densità - Caratteristiche e applicazioni
- Polipropilene: Caratteristiche e applicazioni
- Polimetilmetacrilato: Caratteristiche e applicazioni
- Poliammidi: Caratteristiche e applicazioni
- Polietere-etere-chetone: Caratteristiche e applicazioni
- Polivinilcloruri: Caratteristiche e applicazioni
- Gomme e lattici (sia sintetici che naturali): Caratteristiche e applicazioni
- Poliuretani: Caratteristiche e applicazioni
- Polimeri biodegradabili/bioassorbibili: generalità e caratteristiche ai fini dell'utilizzo come biomateriali (utilità, problemi generati, costi, qualità della vita)
- Cinetica di degradazione dei polimeri
- Erosione massiva ed erosione superficiale
- Meccanica molecolare e fenomeni chimici (idrolisi, autocatalisi) dell'erosione in vitro e in vivo
- Principali parametri che governano la velocità dell'erosione (peso molecolare, acidità, cristallinità, ecc)
- Esempi di polimeri biodegradabili/bioassorbibili:
- Polimeri sintetici: Caratteristiche e desiderabilità del loro utilizzo, problematiche
- Poliesteri: Caratteristiche e applicazioni
- Acido polilattico: Caratteristiche e applicazioni
- Acido poliglicolico: Caratteristiche e applicazioni
- Acido poli(lattico-co-glicolico): Caratteristiche e applicazioni
- Polidiossanone: Caratteristiche e applicazioni
- Policaprolattone: Caratteristiche e applicazioni
- Idrogels sintetici: Caratteristiche e applicazioni
- Polimeri naturali: Caratteristiche e desiderabilità del loro utilizzo, problematiche
- Chitine e chitosani: Caratteristiche e applicazioni
- Alginati: Caratteristiche e applicazioni
- Collagene: Caratteristiche e applicazioni
- Acido ialuronico: Caratteristiche e applicazioni
- Destrano: Caratteristiche e applicazioni
- Idrogels naturali: Caratteristiche e applicazioni

Parte III
- Biomateriali metallici: generalità e caratteristiche (stabilità, proprietà strutturali, peculiarità di produzione, biomateriali metallici biostabili e biodegradabili)
- Principali applicazioni dei biomateriali metallici: morfologia (compatti, reti, schiume), problematiche pratiche (biocompatibilità, detriti, trombi, rilascio),
- Esempi di biomateriali metallici biostabili:
- Acciai inossidabili: Caratteristiche e applicazioni
- Leghe di cobalto: Haynes, Stelliti, Vitallium; Caratteristiche e applicazioni
- Leghe di titanio: Caratteristiche e applicazioni
- Leghe Zirconio-Niobio: Caratteristiche e applicazioni
- Leghe Nichel-Titanio: Caratteristiche e applicazioni
- Leghe a memoria di forma: Caratteristiche e applicazioni
- Leghe dentali (oro, amalgama, ecc): Caratteristiche e applicazioni
- Esempi di biomateriali metallici biodegradabili:
- A base Magnesio: Caratteristiche e applicazioni
- A base Zinco: Caratteristiche e applicazioni
- A base Ferro: Caratteristiche e applicazioni
- Schiume metalliche: fabbricazione, caratteristiche meccaniche e funzionali, esempi di applicazioni.
- Biomateriali metallici per elettrodi impiantabili: oro, platino, platino-iridio
- Biomateriali ceramici: generalità e caratteristiche (stabilità, proprietà strutturali, peculiarità di produzione, ceramiche biostabili e biodegradabili)
- Ceramiche biostabili, biodegradabili, bioattive
- Esempi di biomateriali ceramici biostabili:
- Allumina: Caratteristiche e applicazioni
- Zirconia: Caratteristiche e applicazioni
- Titania: Caratteristiche e applicazioni
- Porcellana feldspatica: Caratteristiche e applicazioni
- Titanio nitruro: Caratteristiche e applicazioni
- Zirconio nitruro: Caratteristiche e applicazioni
- Silicio nitruro: Caratteristiche e applicazioni
- Esempi di biomateriali biomateriali ceramici biodegradabili/bioassorbibili:
- Idrossiapatite: Caratteristiche e applicazioni
- Dicalcio fosfato idrato: Caratteristiche e applicazioni
- Tricalcio fosfato: Caratteristiche e applicazioni
- Biovetri: generalità e caratteristiche (stabilità, proprietà strutturali, meccanismo di biodegradabilità)
- Silicati bioattivi: Caratteristiche, meccanismi di assorbimento e applicazioni
- Biovetri osteoproduttivi e osteoconduttivi
- Biovetri da fuso o da sol-gel
- Applicazioni dei biovetri

Parte IV
- Biomateriali carboniosi: generalità e caratteristiche (composizione, preparazione, biocompatibilità)
- Carbonio turbostratico: Caratteristiche e applicazioni
- Carbonio vitreo: Caratteristiche e applicazioni
- Biomateriali derivanti da organismi viventi: generalità e caratteristiche (tipologie, peculiarità, rigetto, variabilità, disponibilità)
- Esempi di applicazioni di biomateriali derivanti da organismi viventi:
- Tessuti biologici animali per protesi valvolari
- Innesti di pelle autologhi
- Innesti ossei autologhi, omologhi, eterologhi
- Biomateriali compositi: generalità e caratteristiche (tipologie, caratteristiche funzionali, applicazioni)
- Esempi di biomateriali compositi:
- Cermets: Caratteristiche e applicazioni
- Polimeri-ceramici: Caratteristiche e applicazioni
- Polimeri-metalli: Caratteristiche e applicazioni
- Biomateriali avanzati (grafene, nanofibre e nanocompositi): panoramica
- Tecniche di modifica superficiale dei biomateriali
- Trattamenti fisici: plasma, corona, radiazioni ionizzanti
- Trattamenti chimici: ossidazione, trattamenti acidi e basici, funzionalizzazione
- Cenni di Biomateriali per Ingegneria tissutale
- Cenni su Biomateriali per organi artificiali