Dispositivi per Prove su Biomateriali Naturali e Artificiali

Nello sviluppo degli impianti, viene richiesta anche la determinazione del valore caratteristico dei biomateriali naturali.

Prove di carico su femore umano con estensimetri applicati

Il test è utilizzato per stabilire fino a che punto una endoprotesi impiantata irrigidisce l’osso, causando così uno stress con effetto protettivo per l’osso. Per questo un femore umano viene posto in una macchina Allround-Line Z020 combinata con un cuscinetto per eliminare forze trasversali. La testa del femore è quindi caricata assialmente. Gli estensimetri che aderiscono alla superficie dell’osso permettono delle comparazioni della superficie del femore interessata prima e dopo l’impianto della protesi.

Prove di Carico su Ginocchio Umano

Un dispositivo di prova idoneo può determinare le forze generate su un ginocchio. 

Prove di flessione su ossa di pecora

Un test di flessione a tre punti su ossa di pecora è stato pensato per determinare la resistenza di flessione dopo la guarigione da una frattura. Per questo, un osso guarito dalla frattura viene fissato dalle estremità a due supporti, il carico viene applicato utilizzando una macchina da banco zwicki-Line Z0.5 kN. Gli afferraggi sono stati progettati in modo che sia possibile la rotazione dell’osso secondo gradi angolari, permettendo di determinare la resistenza di flessione dell’intera area dell’osso. I valori caratteristici ottenuti in questa maniera vengono utilizzati in una simulazione FEM del comportamento della guarigione dell’osso fratturato.

Valutazione delle Caratteristiche Meccaniche (compressione e creep) degli Scaffold nell'Ingegneria Tissutale

La ricerca sui biomateriali necessita che l’ambiente di prova corrisponda il più possibile alle condizioni all’ambiente reale. Per questo motivo, si lavora preferibilmente con recipienti di liquidi o in incubatrici complete. In questa applicazione, le cellule del midollo osseo vengono applicate a un materiale vettore e coltivate in un liquido nutriente sotto stimolazione ciclica meccanica. Per questo, si consiglia una temperatura ambiente di 37°C, un'umidità del 100% e un carico ciclico (attraverso un attuatore ZwickRoell) di forze molto piccole. Il carico viene applicato al provino tramite un punzone integrato nell'incubatore dalla parte superiore; i provini vengono immersi nel liquido nutriente e riempiti con CO2 o N2 per regolare il valore del Ph. Le deformazioni sono comprese fra 30 e 100 μm. La prova relativa al materiale di sostituzione del ginocchio viene simulato con cellule ossee in scaffold attraverso i carichi ciclici con una deformazione superiore a = 1 µm in-vitro. Questi substrati per la sostituzione dell'osso vengono usati per favorire la guarigione di fratture o lesioni dei tessuti, e la crescita delle cellule ossee negli impianti, evitando di prelevare materiale osseo da altre zone della struttura scheletrica del paziente. 
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