curs 1 - introducere_mcpm

8/11/2019 Curs 1 - Introducere_MCPM

1/25

Materiale compozitepentru medicina

Sl.dr.ing. Anton FICAI

Universitatea POLITEHNICA din BucurestiFacultatea de Chimie Aplicata si Stiinta Materialelor

Catedra Stiinta si Ingineria Materialelor Oxidice si Nanomateriale

2011-2012


2/25

Sistemul de notarePonderea aferenta diverselor etape:

40% Activitatea de laborator

40% Referat pe tema cursului

20% Verificarea finala (examen)

Conditii de promovare:

Minim 50% din punctajul de examen Minim 50% din punctajul total maxim (100pct)


3/25

Structura cursului

Introducere

Materiale compozite de tip polimer-ceramic: Clasificare, rolulcomponentelor, tipuri de compatibilizare (daca este cazul); Metodegenerale de sinteza si caracterizare.

Materiale compozite de tip colagen/HA

Materiale compozite ternare COLL/HA-Fe3O4 pentru tratamentulcancerului

Adezivi dentari de tipul nanocompozitelor BisGMA-umpluturaanorganic

Nanomateriale compozite de tip ceramic-ceramic cu aplicaiibiomedicale: HA-TCP

Nanomateriale compozite de tip metal-ceramic cu aplicatiibiomedicale (Ag/Fe3O4, HA/Ag, sisteme de tip metal-ceramica)

Materiale compozite utilizate drept sisteme de eliberare controlatdeprincipii active.

Curs interactiv privind sinteza si caracterizarea esutului osos aferentomoplatului


4/25

Avantaje/dezavantajele materialelor

compozite versus metale

Avantaje

Greutate specifica mai micaProprietati mecanice specifice mari

Usor de obtinut/prelucrat sub diverse forme

Usor de lipit

Conductivitate electrica si expansiunetermica scazute

Rezistenta la oboseala foarte buna

mai greu de detectat radar

DezavantajeCosturi de productie mai mari

Timpi de dezvoltare mari

Dificultati de obtinere

Ductilitate scazuta

Limitare termicaDefecte ascunse si

susceptibilitate la degradare

Rezistenta chimica scazuta la

solventi/umezeala

MATERIAL COMPOZIT sistem complex, ce are la baza doua sau maimulte materiale de natura diferita


5/25


6/25

esut osos

wt%202523

8 9

Faza organicColagenProteine necolagenoase

(osteocalcina, osteonectina,

osteo-pontina,trombospondina, proteinemorfogenetice,sialoproteina, proteineserice)

Polizaharide, lipide, citokineCelule osoase primare:

osteoblaste, osteocite,osteoclaste

Ap

wt%6070~ 4~ 0.9

~ 0.7~ 0.5

Faza mineralHidroxiapatitCarbonatCitrat

SodiuMagneziuurme: Cl-, F-, K+,

Sr2+, Pb2+,

Zn2+

, Cu2+

,Fe2+

Compoziia chimic


7/25

Structura ierarhica a osului


8/25

esut ososClasificare

Dupmorfologie:

Dupnivelul evolutiv:

Dupconinutul defaza minerala:

Os compact (dens)Os spongios (trabecular)

Os primarOs secundar

Os sanatos

Os OSTEOPOROTIC


9/25

Os compact

Os spongios


10/25

Osteosinteza in vivo


11/25

Morfologia osului osteoporotic


12/25

Evoluia masei osoase cu vrsta

Varsta, ani

Masaosoas


13/25

Structurarea apei si a HA la nivelul osului

14Interfibrilar58Intrafibrilar

28n golurile dintre capetele fibrelor de colagen

Faza mineral,60-70 %

40Alte tipuri de ap

60Apa structuratla nivelul colagenului

Apa, 8-9 %

Repartiiamasic, %Structurarea fazelor din osComponent,procent masic


14/25

Natura materialului compozit


15/25

Morfologia oaselor


16/25

Resorbia osoasa

RESORBTIA FAZEI MINERALE RESORBTIA FAZEI ORGANICE


17/25

Biomineralizarea => remodelare osoasa


18/25

Proprietati mecanice

7.0x1063.5x106Suprafaa interna totalmm2

0.35x10-61.4x10-6Volum total (mm3)

202.5Suprafaa / volum (mm2/mm3)

0.11.01.82.0Densitate aparent(g/cm3)

0.1212Rezistena la fracturare (MPa m1/2)710170193Rezistena la compresiune (MPa)

102050150Rezistena la traciune (MPa)

0.050.51420Modulul lui Young (GPa)

Os trabecularOs cortical

ValoareProprietate msurat


19/25

Aplicaii ale biomaterialelor in medicina


20/25

Tipurile de grefe osoase

Autogrefarecoltat de la pacientuln

cauza

Alogrefarecoltat de la un alt individ

din cadrul aceleai specii,

Xenogrefa recoltat de indivizi din

specii diferite i Grefe artificiale sau implanturi

obinute din diverse materiale, de

exemplu, hidroxiapatit, biosticle,

biomateriale compozite dintre care celemai potrivite par a fi biomaterialele pe

bazde colagen i hidroxiapatit, etc.


21/25

Evoluia biomaterialelor utilizate drept

grefe osoase


22/25

Dinte


23/25

Dinte: smaltul dentar

duritate excepionala;cel mai ridicat grad de mineralizare;20-25% din masa dintelui;95% faza minerala (preponderent HA); 4% apa si 1% substana organica;structura cristalina avansata;

90% din coninutul mineral: TCP,hidroxiapatit si puin fluoroapatit;raport Ca/P = 1.92-2.17 (dini permaneni: 37% Ca si 17% P);raport Ca/Na = 30/1constitueni majori: Ca, P, Na, Cl, K, CO2;constitueni minori: F, Fe, Zn, Sn, Cu, Mg, Au, Pb, Hg, Li, Ni, etc.;

Apastructurata3 tipuri de apa:

ngheala -40 C

10 90 C90 140 C

Apa legata


24/25

Dinte: dentina

- 70% substane minerale:

- 20% substane organice (90% colagen, keratina, fosfoproteine,enzime, peptide, lipide);

- 10% apa.

majoritar HA;

cristale de 200 de ori mai

mici dect in smalt; coninutul de fluor sin dentinaeste de ~2X mai mare ca in smalt;

coninutul de carbonat este maimare ca in smalt


25/25

Va multumesc pentru atentie

curs 1 - introducere_mcpm

Documents