INŻYNIERIA BIOMATERIAŁOWA OWA

Podobne dokumenty
MATERIAŁY BIOMEDYCZNE

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. 1. Klasyfikacja materiałów medycznych

Dorota Kunkel. WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej

Innowacyjne rozwiązanie materiałowe implantu stawu biodrowego Dr inż. Michał Tarnowski Prof. dr hab. inż. Tadeusz Wierzchoń

Ze względu na sposób zamocowania w kanale kostnym: Ze względu na różnorodność rozwiązań konstrukcyjnych:

Nauka o Materiałach dr hab. inż. Mirosław Bućko, prof. AGH B-8, p. 1.13, tel

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

L.A. Dobrzański, A.D. Dobrzańska-Danikiewicz (red.) Metalowe materiały mikroporowate i lite do zastosowań medycznych i stomatologicznych

BIOMATERIAŁY. Definicje, kryteria jakości, metody badań

2. Biomateriały metaliczne wykorzystywane w medycynie

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: EIB IB-s Punkty ECTS: 4. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Inżynieria biomateriałów

Nowoczesne materiały konstrukcyjne : wybrane zagadnienia / Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech śurowski. wyd. 3. Radom, cop.

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: EIB IB-s Punkty ECTS: 6. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Inżynieria biomateriałów

Ruch i mięśnie. dr Magdalena Markowska

MATERIAŁY SUPERTWARDE

Ocena własności fizykochemicznych, elektrochemicznych i mechanicznych implantów oraz narzędzi chirurgicznych w warunkach użytkowych

m gr inż. Paulin y Strąkowskiej: WYTWARZANIE POWŁOK HYBRYDOWYCH: WARSTWA NANODIAMENTOWA POWŁOKA WAPNIOWO- FOSFORANOWA NA STOPIE Ti6Al4V

Cel naukowy i streszczenie osiągniętych wyników

Projektowanie i dobór materiałów do zastosowań medycznych - opis przedmiotu

Co to jest stal nierdzewna? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

BIOTRIBOLOGIA I APLIKACJE MEDYCZNE

NAUKI O CZŁOWIEKU. Biologia kości Terminologia

Nanokompozytowe membrany włókniste; możliwości zastosowań medycznych

MATERIAŁY POROWATE DO ZASTOSOWAŃ MEDYCZNYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych

FRIATEC AG. Ceramics Division FRIDURIT FRIALIT-DEGUSSIT

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA

Kompozyty Ceramiczne. Materiały Kompozytowe. kompozyty. ziarniste. strukturalne. z włóknami

Kierunek INŻYNIERIA MATERIAŁOWA. Nazwa przedmiotu Materiały kompozytowe Kod IM/48.6 Semestr VI Godziny 1 Punkty 1 w c l p s

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

III Konferencja: Motoryzacja-Przemysł-Nauka ; Ministerstwo Gospodarki, dn. 23 czerwiec 2014

ortofan.pl Thinking ahead. Focused on life.

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

Politechnika Koszalińska

Studia I stopnia Profil ogólnoakademicki



ROZWÓJ BIOAKTYWNYCH IMPLANTÓW POROWATYCH NA OSNOWIE STOPÓW TYTANU

TECHNOLOGIE ŚRODOWISKA I GOSPODARKA ODPADAMI

Projekt kluczowy. Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym. Segment nr 10

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Indywidualny projekt kluczowy Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: RBM ET-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Układ kostny jest strukturą żywą, zdolną do:

FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Kod modułu. Nazwa modułu. Biomateriały w praktyce medycznej i laboratoryjnej. Wydział Lekarsko - Biotechnologiczny i Medycyny Laboratoryjnej (WLBiML)

InŜynieria Biomedyczna

43 edycja SIM Paulina Koszla

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Informator dla kandydatów na studia

Recenzja rozprawy doktorskiej

Układ szkieletowy Iza Falęcka

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

PLAN STUDIÓW Wydział Chemiczny, Wydział Mechaniczny, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Inżynieria materiałowa. efekty kształcenia

ANALIZA NUMERYCZNA PŁYTKOWEGO STABILIZATORA KRĘGOSŁUPA Z WYKORZYSTANIEM MES

Nowoczesne metody metalurgii proszków. Dr inż. Hanna Smoleńska Materiały edukacyjne DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Część III

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 8

7. Metody przeprowadzenia lekcji:

RECENZJA. rozprawy doktorskiej mgr inż. Małgorzaty Rusińskiej p.t. Wytwarzanie scaffoldów ceramicznych technologiami generatywnymi.

Samopropagująca synteza spaleniowa

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Stopy tytanu. Stopy tytanu i niklu 1

SPIS TREŚCI WPROWADZENIE Podział biomateriałów Biomateriały w medycynie regeneracyjnej Cementy kostne...

Kompozyty. Czym jest kompozyt

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2013/2014

Grafen: medyczny materiał przyszłości? Dr n. med. Dariusz Biały

30/01/2018. Wykład VII: Kompozyty. Treść wykładu: Kompozyty - wprowadzenie. 1. Wprowadzenie. 2. Kompozyty ziarniste. 3. Kompozyty włókniste

WPŁYW SZTUCZNEGO ŚRODOWISKA BIOLOGICZNEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW WĘGLOWO-FOSFORANOWYCH

ZESTAW ZAGADNIEŃ NA EGZAMIN MAGISTERSKI DLA KIERUNKU INŻYNIERIA BIOTWORZYW. Reologia biotworzyw

ORAZ LISTĘ UCZELNI TREŚCI PROGRAMOWE PRZEDMIOTÓW. PODSTAWOWYCH - I st. Kierunki studiów - uczelnie - studia techniki dentystyczne

PL B1. Sposób otrzymywania bioaktywnej powłoki na implantach i wszczepach medycznych oraz bioaktywna powłoka otrzymana tym sposobem

Wykład VII: Kompozyty. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Sprawozdanie z ankietyzacji w semestrze zimowym roku akademickiego 2016/2017

Studia I stopnia. Kierunek Inżynieria biomedyczna. Studia I stopnia

Produkty zużycia ciernego jako przyczyna obluzowanie implantów stawów biodrowych. Małgorzata Figurska

Biomechanika - przedmiot fakultatywny Kod przedmiotu

Temat: Przegląd i budowa tkanek zwierzęcych.

XI Ogólnopolska Konferencja Naukowa Tytan i jego stopy Hotel Solina SPA*** w Myczkowcach NIEDZIELA 10.

METODY BADAŃ BIOMATERIAŁÓW

S YL AB US MODUŁ U ( PRZEDMIOTU) I nforma cje ogólne. Immunologia

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia

Właściwości i zastosowania wybranych materiałów ceramicznych do zastosowań medycznych

Flexagen 12g*30saszetek smak malinowy OLIMP

Obecnie najbardziej popularne stopy w biomedycynie Główne zalety: obojętność, odporność na korozję, mała gęstość Głównie: endoprotezy stawowe,

Alloplastyka odporna na ścieranie plastyczna duża wytrzymałość zmęczeniowa odporność na naprężenia. Physiotherapy & Medicine

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH.. - należy podać schemat obliczeń (skąd się biorą konkretne podstawienia do wzorów?)

Kompozyty i nanokompozyty ceramiczno-metalowe dla przemysłu lotniczego i samochodowego (KomCerMet)

Egzamin / zaliczenie na ocenę*

Wstęp... CZĘŚĆ 1. Podstawy technologii materiałów budowlanych...

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2013/2014

Biologiczna ocena wyrobów medycznych Testy in vitro

Transkrypt:

INŻYNIERIA BIOMATERIAŁOWA OWA 1

Inżynieria biomateriałów jest interdyscyplinarną dziedziną wiedzy, łączącą w sobie obok inżynierii materiałowej elementy medycyny, biomechanikę, mikrobiologię i immunologię. Inżynieria biomateriałów zajmuje się więc wytwarzaniem (syntezą, strukturą, właściwościami) materiałów dla medycyny, czyli materiałów, które mogą ratować życie, poprawiać jego komfort, czy też przyczyniać się do jego wydłużania. 2

Biomechanika Medycyna Mikrobiologia Genetyka Biochemia Inżynieria biomateriałów Farmakologia Informatyka Cybernetyka Inżynieria komórki 3

WYMAGANIA STAWIANE BIOMATERIAŁOM: Biologiczne - biozgodność, aktywność biologiczna Mechaniczne - wytrzymałość, sprężystość, wytrzymałość zmęczeniowa Stan powierzchni - odporność korozyjna, morfologia powierzchni Tribologiczne -odporność na zużycie, współczynnik tarcia Technologiczne - obrabialność, kształtowanie powierzchni Fizyczne -gęstość, lepkość, przewodność cieplna i elektryczna, właściwości magnetyczne Cena 4

BIOMATERIAŁ to każda substancja inna niż lek albo kombinacja substancji syntetycznych lub naturalnych, która może być użyta w dowolnym okresie, a której zadaniem jest uzupełnienie lub zastąpienie tkanek narządu albo jego części lub spełnienia ich funkcji. 5

Sztuczne oko Implant ślimakowy Sztuczne płuco Stymulator oddychania Trzustka Protezy chrząstek nosa, ucha, bródki Implanty zębne Implanty chrząstek stawowych Protezy piersi Sztuczne serce Endoprotezy Proteza ręki Pęcherz moczowy Proteza członka Sztuczna skóra Sztuczne naczynia Protezy nogi i stawów 6

MATERIAŁY I PROCESY INSPIROWANE PRZEZ ORGANIZMY ŻYWE PROCESY BIOMIMETYCZNE NARASTANIE HYDROKSYAPATYTU x 5000 EFEKT: Właściwości fizyczne i chemiczne zbliżone do naturalnych tkanek, nieosiągalne przy użyciu zwykłych technologii b Hydroksyapatyt na podłożu celuloza -TEOS po 30 dniach inkubacji a x 500 7

BIOMIMETYKA NAŚLADOWANIE STRUKTUR I PROCESÓW WYSTĘPUJĄCYCH W ORGANIZMACH ŻYWYCH Struktury laminatowe i włókniste Struktury gradientowe (gradient porowatości, modułu Younga, bioaktywności) Struktury inteligentne Procesy narastania hydroksyapatytu w SBF a 8

BIOMIMETYKA - MATERIAŁY I PROCESY INSPIROWANE PRZEZ ORGANIZMY ŻYWE FUNKCJE BIOMECHANICZNE budowa struktur: - laminatowa, złożona na przemian z twardych i miękkich warstw wzorzec dla syntetycznych kompozytów warstwowych - sieci wzajemnie przenikających się włókien wzorzec dla kompozytów włóknistych 1D 2D MIĘSIEŃ (struktura włóknista) 3D 9

INŻYNIERIA TKANKOWA INŻYNIERIA TKANKOWA Materiały biologiczne Biologia komórki Biochemia Inżynieria biomedyczna Transplantologia LUDZKIE TKANKI I NARZĄDY ZASTĘPCZE komórki matryca Materiały na podłoża: polimery resorbowalne ceramika bioaktywna kompozyty węglowo-polimerowe i ceramiczno-polimerowe 10

INŻYNIERIA TKANKOWA Podłoża z polimerów resorbowalnych HODOWLA KOMÓREK I IMPLANTACJA KOMÓRKI: Osteoblasty-kość Chondrocytychrząstka Hepatocyty-wątroba Enterocyty-jelito Komórki nabłonka dróg moczowych -moczowód hodowle komórkowe in vitro implantacja in vivo NOWE TKANKI: Kość Chrząstka Wątroba Jelito Moczowód 11

Kość jako naturalny biomateriał SUBKOSTNE ZEWNĘTRZNE BLASZKI UŁOŻONE OBWODOWO OKOSTNA PŁYTKI POMIĘDZY KANAŁAMI HAVERSA NACZYNIA WŁOSKOWATE W KANAŁACH HAVERSA ŻYŁA TĘTNICA NACZYNIA WŁOSKOWATE W KANAŁACH VOLKSMANNA 12

Reakcja organizmu na zaimplantowany materiał Od 1 sekundy do 1 godziny Od 30 minuty do 2 dnia Od 2 dnia do 10 dnia Adsorpcja protein Atak komórek (neutrofile,makrofagi) 3 tydzien + Wydzielanie cytokininy Tworzenie się wielkich komorek Zwarta, nieunaczyniona kolagenowa kapsuła 13

Materiały y stosowane w implantologii Obecnie najczęściej używa się stopów tytanu (Ti-6Al-4V) oraz stali austenitycznej (316 L). W nowej generacji stopów znalazły się takie, które mają mniejszy moduł sprężystości oraz większą biotolerancję: Ti-12Mo-6Zr-2Fe Ti-15Mo-5Zr-3Al Ti-15Mo-3Nb-30(21SR x ) Ti-13Nb-13Zr Ti-15Mo-3Nb-0.2Si itd. 14

Materiały y stosowane w implantologii WARTOŚCI MODUŁÓW SPRĘŻYSTOŚCI 250 200 150 100 50 0 15 kość zbita stal nierdzewna 316 stop Co-Cr-Mo czysty tytan Ti-13Nb-13Zr Ti-12Mo-6Zr-2Fe Ti-15Mo-3Nb- 30(21srx); Bioceramika hydroksyapatytowa moduł Younga [GPa] materiał

Materiały y stosowane w implantologii Najmniej rozwiązane są problemy relacji implantu z tkanką kostną Czynniki wpływające na tą relację: biochemia stan tkanki metabolizm tkanki uwarunkowania genetyczne struktura wierzchnia - porowatość - chropowatość - przyjazne pierwiastki 16

Warstwa powierzchniowa implantów CELE Biofunkcyjność (odporność na ścieranie) Bariery dyfuzyjne (podwyższenie odporności na korozję) Poprawa osteointegracji (ceramiczne warstwy bioaktywne) Komórki kostne wykazują dużą wrażliwość na podłoże, na którym mają wzrastać i różnicować się!!! Jaka warstwa byłaby przyjazna, odpowiednio odkształcalna i wytrzymała (zwłaszcza zmęczeniowo)?? 17

Warstwa powierzchniowa implantów Można wyróżnić cztery typy warstw pośrednich: warstwy dyfuzyjne związków tytanu warstwy diamentowe (NCD, DLC) powłoki hydroksyapatytowe warstwy kompozytowe (nowość) 18

Warstwa powierzchniowa implantów Sposoby nanoszenia warstw: metody wykorzystujące plazmę, fotony i jony procesy PDT Plasma Diffusion Treatment; RFCVD Radio Frequency Chemical Vapour Deposition; MWCVD Microwave CVD; PLD Pulsed Laser Deposition; metoda zol-żel 19

Warstwa powierzchniowa implantów Niestety występuje nadal wiele problemów: odspajanie się warstwy jej pękanie (zwłaszcza w przypadku HA) bioelektryczne niedopasowanie występowanie efektu piezoelektrycznego optymalny dobór struktury 20

Problemy y współczesnej implantologii Szybka degradacja i postępująca dysfunkcja implantu Zanikanie otaczających implant tkanek Międzyfazowa stabilizacja z tkanką gospodarza Biomechaniczne i bioelektryczne niedopasowanie (moduł Younga, przewodnictwo elektryczne) Brak zdolności do samoreparacji Brak zdolności do modyfikacji struktury i właściwości w odpowiedzi na działanie mechanicznych obciążeń (funkcjonalna adaptacja) Podtrzymywanie stabilnego przepływu krwi atrombogenność 21

Endoproteza stawu biodrowego 22

B A C 23

24

25

26

27

28

PDN Prosthetic Disc Nucleus Proteza hydrauliczna (żelowa część wewnętrzna zamknięta w polietylenowym koszyku) 29

PDN Prosthetic Disc Nucleus 30

Link SB Charité Disc Polietylenowy krążek znajduje się pomiędzy dwoma metalowymi podstawami 31

The Prestige disc The Prestige disc is a metal-on-metal design (stainless steel) 32

33