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Obiettivi
Il corso integrato di biomateriali (Biomateriali 1 + Biomateriali 2) intende fornire agli studenti una panoramica completa ed esaustiva sui moderni materiali utilizzati per applicazioni biomediche, con particolare riferimento ai dispositivi e protesi impiantabili nel corpo umano, prendendo in considerazione gli attuali processi, tecnologie e trattamenti disponibili o in fase di ricerca avanzata atti a migliorare specifiche proprietà e caratteristiche dei dispositivi biomedici (integrazione tissutale, compatibilità biologica, performance meccanica, eccetera).
Nel corso di Biomateriali 1 saranno trattati lo stato dell'arte, le problematiche e le soluzioni innovative connesse all'impiego dei biomateriali per la realizzazione di dispositivi impiantabili e protesi nei settori ortopedico, dentale e maxillofacciale.
Programma delle lezioni e delle esercitazioni
Proprietà meccaniche dei materiali e dei biomateriali.
Materiali per l'ortopedia: Materiali per impianti articolari ortopedici. Materiali metallici standardizzati ISO. Metodi per la fissazione di impianti ortopedici. Impianti osteointegrati e trattamenti di superficie per l'osteointegrazione. Trattamenti innovativi e sperimentali per l'osteointegrazione. Cementi ossei, loro caratteristiche e proprietà.
Tribologia delle articolazioni artificiali d'anca e di ginocchio. Materiali e trattamenti per le articolazioni artificiali. Articolazioni metallo-polietilene, ceramica-ceramica, metallo-metallo, e metallo ceramica. UHMWPE e sua reticolazione.
Materiali e trattamenti di superficie per l'osteosintesi e la fissazione esterna.
Materiali per applicazioni dentali e per la chirurgia maxillofacciale:
Impianti e sistemi protesici dentali. Trattamenti di superficie per l'osteointegrazione degli impianti dentali. Trattamenti per il controllo dell'adesione e proliferazione batterica. Leghe a memoria di forma.
Metodi per la qualificazione la certificazione di dispositivi biomedici impiantabili. Tecnologie innovative per la trasformazione e lavorazione dei materiali metallici per la fabbricazione di dispositivi medici impiantabili.
Partendo da casi studio e da esempi applicativi, saranno descritte le attuali strategie e possibilità di sviluppo nella ricerca e nella realizzazione di nuovi materiali e dispositivi, anche attraverso seminari tenuti da esperti del settore ed esponenti del mondo industriale.
Risultati di apprendimento attesi
I risultati di apprendimento del corso sono quelli definiti dai descrittori di Dublino, specificatamente applicati al programma e alle nozioni fornite dal corso: 1) Conoscenza e capacità di comprensione, 2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione, 3) Autonomia di giudizio, 4) Abilità comunicative, 5) Capacità di apprendimento.
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Short description of the course
Biomaterials [1]
The integrated course of Biomaterials (Biomaterials [1] + Biomaterials [2]) is aimed at illustrating state of the art, open problems and advanced solutions related to the use of modern biomaterials for the manufacturing of biomedical implantable devices. The course considers the present biomaterials study and characterization techniques, and focuses on the role of biomaterials surface and interface with biological tissues, also considering the surface modification techniques.
The course of Biomaterials [1] concerns the orthopaedic, dental and maxillofacial applications. For any specific field of applications, reasons for success or failure of the device will be considered through case studies discussion, mainly analyzing the reasons connected with biomaterials. The today and the future biomaterials improvement trends will be presented.
The following subjects will be addressed:
Mechanical properties of materials and biomaterials.
Materials for orthopedics: Materials for orthopedic joint implants. ISO standardized metallic materials. Methods for establishing of orthopedic implants. Osseointegrated implants and surface treatments for osseointegration. Innovative and experimental treatments for osseointegration. Bone cements, composition and properties.
Tribology of artificial hip and knee joints. Materials and treatments for artificial joints. Metal on polyethylene, ceramic on ceramic, metal on metal joints. Cross-linking treatments of UHMWPE.
Materials and surface treatments for osteosynthesis and external fixation.
Materials for dental applications and for maxillofacial surgery: Dental implants and prosthetic systems. Surface treatments for the osseointegration of dental implants. Antibacterial treatments. Shape memory alloys.
Methods for the qualification and certification of implantable biomedical devices. Innovative technologies for surface treatments and processing of metallic materials for the manufacturing of implantable medical devices.
Based on case studies and practical examples, the course will address the current strategies and development opportunities in research and development of new materials and devices. Seminars provided by experts and representatives of the industries will be organized.
Learning outcomes
The learning outcomes of the course are those defined by Dublin descriptors, specifically applied to the programme and the notions supplied in this course: 1) Knowledge and understanding, 2) Ability to apply knowledge and understanding, 3) making judgments, 4) Communication skills, 5) Learning skills.
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