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In mwawchimica, un mwbabiomateriale è un mwbqmateriale che si interfaccia bene con i sistemi biologici, siano essi mwbgtessuti viventi, mwbwmicrorganismi o mwcaorganismi.cite-ref-1[1]

In campo mwdgbiomedico, si parla di doppia interazione tra il biomateriale e l'organismo ricevente: il biomateriale provoca una risposta biologica dell'organismo, che a sua volta causa un processo di degradazione nel biomateriale stesso. Le interazioni avvengono a diversi livelli: fisico-chimico, molecolare e cellulare.

L'ambiente operativo di un biomateriale è fisiologico, caratterizzato da una notevole attività chimica e da un elevato intervallo di mweasollecitazioni meccaniche. I biomateriali sono in diretto contatto con i fluidi biologici, ovvero mweqacqua con mwegioni in mwewsoluzione e co-presenza di mwfaenzimi, mwfqproteine e mwfgcellule. Le condizioni fisico-chimiche (mwfwpH, mwgatemperatura) sono pressoché costanti nel tempo, e questo influisce sul progetto e sulla "vita" di un biomateriale.

Un concetto fondamentale per quanto riguarda i biomateriali è quello di mwggbiocompatibilità, che è l'abilità di un materiale di agire determinando un'appropriata risposta dell'ospite in una data applicazione.cite-ref-2[2]

• Storia

• Applicazioni

• Classificazione

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

La storia dei biomateriali può essere riassunta in tre tappe fondamentali:

• Biomateriali di prima generazione: il requisito fondamentale per il materiale è di essere bioinerte, ovvero biocompatibile, l'obiettivo è ottenere una combinazione adeguata di proprietà fisiche uguali a quelle del tessuto sostituito, con una mwjqtossicità minima.

• Biomateriali di seconda generazione: si richiede al materiale di essere mwkabioattivo, ovvero di provocare azioni e reazioni controllate nell'ambiente fisiologico, o riassorbibile, cioè degradarsi chimicamente e riassorbirsi in maniera controllata, in modo da essere sostituito dal tessuto che lo ospita. (pioniere nel 1968 Larry Hench)

• Biomateriali di terza generazione: il materiale deve essere sia bioattivo che riassorbibile mwlqbiodegradabile.cite-ref-3[3]

In generale, un biomateriale è utilizzato per costruire dispositivi e impianti biomedici, specificamente progettati per esplicare determinate funzioni nell'organismo. Anche le attrezzature chirurgiche, i materiali utilizzati nelle biomacchine e i dispositivi per il rilascio controllato di farmaci sono esempi di biomateriali. Fra le principali applicazioni vi sono lenti intraoculari, mwnqdializzatori, mwngprotesi d'anca e di ginocchio, mwnwvalvole cardiache, mwoaelettrodi stimolatori, mwoqcateteri anche in campo odontotecnico.

I biomateriali si possono classificare in base alla natura chimica del materiale stesso: mwpametallici, mwpqpolimerici, mwpgceramici e mwpwcompositi. Possono anche essere di derivazione biologica.

I mwqqmetalli più usati come biomateriali sono gli mwqgacciai inossidabili, le leghe di mwqwcromo-mwracobalto e le leghe di mwrqtitanio. In molti casi le parti metalliche si combinano con polimeri e materiali ceramici (nelle protesi d'anca, ad esempio). Gli acciai inossidabili hanno una percentuale totale di nichel (aumenta la mwrgtenacità) e cromo (migliora la resistenza a corrosione) del 23%. Le leghe di titanio sono largamente usate, dovuto all'ottima biocompatibilità del titanio, alla resistenza alla corrosione e alle eccellenti (per le applicazioni biomediche) proprietà meccaniche, essendo l'unico inconveniente l'eccessiva mwrwusura. Anche le mwsaleghe a memoria di forma trovano importanti applicazioni come biomateriali, soprattutto quelle di nickel-titanio. Nel caso di tessuti duri, le proprietà ideali che un metallo dovrebbe avere sono: (i) una notevole resistenza alla corrosione e all'usura, (ii) un mwsqmodulo elastico simile a quello dell'osso (10-40 GPa), (iii) un'eccellente biocompatibilità con un ottimo grado di mwsgosteointegrazione e (iv) un'adeguata resistenza a mwswfatica.

Le bioceramiche, relativamente agli altri biomateriali, hanno un alto modulo elastico, una mwtgdurezza maggiore, sono molto resistenti alla corrosione. Il grosso problema è rappresentato dalla bassa tenacità e dunque dalla maggiore fragilità. Le bioceramiche sono poco reattive chimicamente all'interno dell'organismo. Tra le bioceramiche più utilizzate vi sono l'mwtwallumina, l'mwuaidrossiapatite e l'mwuqossido di zirconio, o zirconia. Si possono classificare secondo il modo di applicazione: mwugvetri densi, porosi, granuli, cementi, rivestimenti, riempimenti in materiali compositi. Possono essere inerti, bioattive e riassorbibili (il fosfato tricalcico ad esempio), o presentare una superficie bioattiva.

I mwvapolimeri come biomateriali hanno molti vantaggi: proprietà fisiche, chimiche e meccaniche simili a quelle dei tessuti vivi, facilità di lavorazione e ottenimento in diverse forme, bassa mwvqdensità. Anche i polimeri possono essere bioinerti oppure degradabili. Per gli inerti, le applicazioni più comuni sono: mwvglenti a contatto, cementi ossei acrilici, coppie d'mwwaattrito nelle protesi articolari. Tra i materiali maggiormente utilizzati possiamo annoverare il mwwqPMMA, il mwwgPDMS, e il UHMWPE (mwwwpolietilene ad altissimo peso molecolare). Ai polimeri degradabili si demanda che anche i prodotti di degradazione siano biocompatibili. Uno di questi è l'mwxaacido polilattico, che si utilizza sempre più nell'mwxqingegneria tissutale. La degradazione di un polimero avviene: per assorbimento di acqua seguito dall'mwxgidrolisi dei mwxwlegami instabili (degradazione idrolitica) o per mezzo di enzimi o mwyamicroorganismi (mwyqbiodegradazione).

cite-note-11. ↑ "Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)". mwaaPure and Applied Chemistry mwaq84 (2): 377–410. 2012. doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04.

cite-note-22. ↑ Consensus Development Conference, 1986.

cite-note-33. ↑ Devis Bellucci, mwcaMateriali per la vita. Le incredibili storie dei biomateriali che riparano il nostro corpo., 2022, Bollati Boringhieri, Torino, ISBN 978 88339 3778 6

• Pietrabissa, R., "Biomateriali per protesi e organi artificiali". Patron Editore (1996)

• Ratner, B. Hoffmann A.S., Schoen F.J., Lemons, J.E., “Biomaterials Science. An introduction to materials in medicine”. Academic Press. San Diego (1996).

• Hench, L. L., Poland, J. M., Science Vol. 295. no. 5557, pp. 1014 - 1017.

• Middleton, J.C.,Tipton A.J., “Synthetic biodegradable polymers as orthopaedic devices”. Biomaterials 21 (2000) 2335-2346

• mwewSostituto osseo

• mwfqIngegneria biomedica

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «biomateriale»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul biomateriale

• citerefbritannica-com(EN) biomaterials, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.