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3. Materiali polimerici o plastiche Cuore artificiale AbioCor® Acrylic Foldable IOL Dacron vascular grafts Suture Tubi e cateteri Cemento Sacche raccolta sangue

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3. Materiali polimerici o plastiche

Cuore artificiale AbioCor® Acrylic Foldable IOL

Dacron vascular grafts Suture

Tubi e cateteri

Cemento

Sacche raccolta sangue

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Classificazione

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Volume specifico vs temperatura

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Il comportamento caratteristico di polimeri organici termoplastici

o polimeri poco reticolati intermedio tra il comportamento elastico

ed il comportamento di un fluido.

Viscoelasticità

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Modi di deformazione

Rilassamento degli sforzi Variazione del carico nel tempo quando al materiale

si impone una deformazione costante.

Scorrimento (Creep) Variazione della deformazione nel tempo per azione di

un carico costante.

OSSERVAZIONE!

I modi di deformazione (ad es. rilassamento e scorrimento) dipendono dal

tempo, mentre i tipi di deformazione (ad es. estensione monoassiale,

taglio semplice, compressione uniforme) dipendono dallo sforzo applicato:

si può applicare qualunque modo di deformazione a qualunque tipo di

deformazione.

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rilassamento

degli sforzi

scorrimento

(creep)

Due modi di deformazione in viscoelasticità: (a) rilassamento degli sforzi, (b) scorrimento.

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stato vetroso

regime transizione

vetrosa

stato gommoso flusso gommoso

stato viscoso

Polistirene amorfo

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Qual è l’origine del comportamento

viscoelastico ?

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Poli-aril-eterchetoni (PAEK)

Siliconi

Poliuretani (PU)

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Cuore artificiale AbioCor® Acrylic Foldable IOL

Dacron vascular grafts Suture

Tubi e cateteri

Cemento

Sacche raccolta sangue

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Polietilene a peso molecolare ultra alto (UHMWPE)

catene polimeriche lineari (i.e. poco ramificate)

il peso molecolare medio è > 2,0106

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Struttura semicristallina di UHMWPE

Lamelle cristalline

Zone amorfe

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Summary of PAEK Materials Related to Implant Use

Polymer Trade Name Producer Comments

PEEK OPTIMA

(Biomaterial) Invibio (Subsidiary of

Victrex) Thornton-

Cleveleys, UK

Manufacturer and

Supplier of Long Term

Implantable PEEK in

CE and FDA approved

devices since 1998.

PEEK Victrex Victrex, Thornton-

Cleveleys, UK Provides PEEK for

blood/tissue contact less

than 24 hours.

PEEK Gatone Gharda, India No record of supplier

implantation studies.

Discontinued for

medical use when

acquired by Solvay in

December 2005

PEEK Keto-Spire Solvay Advanced

Polymers, LLC Not available for

implant use.

PEKK PEKK DuPont (Wilmington,

DE) Discontinued for

medical use by DuPont

PEKK OXPEKK Oxford Performance

Material (Enfield,

CT)

Implantable Grade

available.

PEKEKK Ultrapek BASF, United States Discontinued in

December 1995

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Chemical formula of poly(aryl-ether-ether-ketone), commonly abbreviated as PEEK, and

poly(aryl-ether-ketone-ether-ketone-ketone),

commonly abbreviated as PEKEKK. Image provided courtesy of Exponent, Inc.

(A) Chain conformation of PEEK; (B) Orthorhombic crystal unit cell f

(B) or PEEK. Image provided courtesy of Exponent, Inc.

Posterior dynamic stabilization of the spine using PEEK rods,

image provided courtesy of Medtronic Sofamor Danek.

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Bioresorbable polymers

Riassorbimento

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Materiali

• Poly (glycolic acid) (PGA)

• Poly (lactic acids) (PLAs)

• Copolymers (PGA-PLA) (i.e. Vicryl, Polyglactin 910)

• Polydioxanone (PDS)

• Polycaprolactone (PCL)

• Polyanhydrides

i.e.

Poly(SA-HDA anhydride)

• Polyhydroxyalkanoates (PHAs)

i.e.

Poly-3-hydroxybutyrate (Poly(3HB))

Poly-4-hydroxybutyrate (Poly(4HB))

Copolymers (Poly3HB-co-4HB, Poly3HB-co-3HV Biopol)

[-CO-(CH2)2-O-CH2-O-]n

[-CO-CH2-O-]n

[-CO-CH(CH3)-O-]n

[-CO-(CH2)5-O-]n

[-CO-(CH2)x-CH(R)-O-]n

[-CO-(CH2)-CH(CH3)-O-]n

[-CO-(CH2)2-CH2)-O-]n

-[-O-CO-(CH2)8-CO-]-[-O-CO-(CH2)14-CO-]-

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Current synthetic and natural resorbable polymers

and their applications

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• Bone fixation devices

• Drug delivery systems

Gliadel drug delivery wafers in the cavity left by the

removal of a cancerous brain tumor.

MicroFab has obtained paclitaxel-loaded PLGA microspheres

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• Suture

Cross-section of Deme Tech polydioxanone suture

and dyed suture attached to needle.

Graph showing strength degredation over time of

synthetic resorbable sutures

(Vicryl, copolymers PGA -PLA)

Sutura a memoria di forma

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• Resorbable scaffolds

The first 100% resorbable composite scaffold.

Wedges available in three(3) angle and height

configurations to integrate into the surgical site (see

Dimension Information for angle and height

specifications)

Porous scaffold with mean pore size of 500-600 µm and

75% total porosity for tissue ingrowth

Hydrophilic properties to absorb blood, marrow, cells,

and proteins

Easily trimmed at time of surgery using mechanical

hand instruments

Scaffolding architecture mimics natural bone

Fiber orientation provides improved strength

OsteoCure™ Wedges use PolyGraft® material

technology and are porous, resorbable scaffolds

composed of polylactide-co-glycolide (PLG)

copolymer for providing structure and calcium sulfate

for enhancing bone growth. The copolymer is

amorphous (noncrystalline) and resorbs in four to

eight months. In addition, polyglycolide (PGA) fibers

are incorporated for strength, and surfactant is added

to allow fluids to be easily absorbed into the scaffolds.

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Polimeri bioriassorbibili in ortopedia The bioresorbable materials most commonly used in

today’s orthopaedics include polylactic acid (PLA);

poly­glycolic acid (PGA); the L–form of PLA: PLLA; the

copolymer of PLA and PGA: PLGA; and the DL–form of

PLA: PDLLA. The degradation process of these

materials in the body involves two steps: hydrolysis

followed by metabolization.The process of hydrolysis

involves the breaking of the polymer chains within the

implant material to produce by-products that include

lactic acid and glycolic acid single molecules. These

degradation products are metabolized in the liver and

produce carbon dioxide as a by-product, which the

body can eliminate.

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To date, PLLA has not had sufficiently high strength characteristics for use in the fixation of larger fractures

such as the humerus and femur. Much of the referenced PLLA research has focused on veterinary applications

using rabbits.For injuries such as ligament damage and skeletal fractures, PLLA interference screws and

plates have been used success­fully to fixate and heal tissue and bone.

Anterior cruciate ligament reconstructive surgery currently uses titanium, steel, or degradable interference

screws to secure the graft within the femur and tibia. The metallic screws will remain in the patient’s knee for the

rest of his/her life. This can potentially cause problems including stress shielding (the weakening of healing

bone resulting from excessive rigid fixation for prolonged periods of time) and micro-motion (the weakening and

fragmenting of surrounding bone as a result of small movements of the implant within the bone) of the screw

causing the graft to fail. Metallic screws are also nonconducive to tissue regrowth that facilitates complete

healing.This has given rise to the increased use of the bioresorbable interference screws in this application area.

Bioresorbable screws will promote and foster the growth of the surrounding bone tissue, as well as limit stress

shielding and micro-motion.

In many applications, PLLA can perform a function similar to that of a traditional metallic-based device.

However, the unique properties of PLLA implants may provide the clinician with a level of surgical versatility that

Is not found with titanium or stainless-steel devices.9

Advantages of PLLA include

reduced risk of stress shielding

postoperative diagnostic imaging free from the obstruction or artefact caused by metallic implant materials

elimination of the need for secondary surgery to remove metallic implants

better growth of tissue around the implant that will gradually dissipate load to the healing tissue or bone.

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Chiusure sternali

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Polidiossanone

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Resorbable pin and cord