MEFISTO - Nuovi impianti ossei bio-meccanicamente competenti, rinforzati usando fibre corte e gerarchie strutturali multi-scala. (DCM.AD007.133)

Area tematica

Scienze chimiche e tecnologie dei materiali

Area progettuale

Struttura responsabile del progetto di ricerca

Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per lo Sviluppo dei Materiali Ceramici (ISSMC)

Responsabile di progetto

SIMONE SPRIO
Telefono: 0546/699759
E-mail: simone.sprio@istec.cnr.it

Abstract

La rigenerazione di regioni ossee di dimensioni critiche richiede l'uso di scaffold porosi bioattivi agenti come guida e istruttore per le cellule così da indurre neoformazione ossea e consentire la stabilizzazione meccanica attraverso l'osteointegrazione. In particolare, quando la regione da rigenerare è soggetta a forti carichi meccanici è necessario che lo scaffold sia anche dotato di sostanziali proprietà meccaniche. I calcio fosfati e particolarmente l'idrossiapatite sono da considerare materiali di elezione per la realizzazione di scaffold ossei. tuttavia la fragilità intrinseca dei materiali ceramici espone questi dispositivi al rischio di fratture improvvise. per questo motivo il progetto si propone di realizzare nuove strutture calciofosfatiche ad elevata macroporosità e meccanicamente rinforzate, prevalentemente utilizzando sistemi fibrosi da incorporare nella matrice calciofosfatica, sfruttando meccanismi di crack bridging e crack deflection.Saranno investigati ulteriori meccanismi fisicochimici efficaci, quali l'effetto del drogaggio ionico e lo sviluppo di nuovi compositi ceramici utilizzando fasi biocompatibili ad elevata resistenza meccanica.

Obiettivi

I principali obiettivi del progetto sono: identificazione di fibre inorganiche adatte al rinforzo di strutture ceramiche (quali C, SiC e altri ceramici inerti), e loro condizionamento chimico di superficie per incrementare la reattività chimica e l'interazione con la matrice calcio-fosfatica. Sviluppo di metodologie di dispersione delle fibre in sospensioni acquose. Sviluppo di processi di formatura in grado di disperdere sospensioni concentrate di polveri di idrossiapatite contenenti fibre adeguatamente disperse e in concentrazioni adeguate a fornire effettivo rinforzo meccanico. Di preferenza si investigheranno processi di double foaming emulsion che consentono l'ottenimento di strutture ceramiche 3D con pori macroscopici a morfologia sferica, aperti e ad elevata interconnessione, in grado di favorire l'osteointegrazione e l'espressione di migliori proprietà meccaniche, rispetto ad altri metodi di formatura che utilizzano templati sacrificali.

Data inizio attività

18/02/2020

Parole chiave

fibre, gerarchie strutturali, multi-scala

Ultimo aggiornamento: 23/01/2025