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ESPOSITO DAVIDE
Il Trabecular Titanium è un biomateriale caratterizzato da una struttura cellulare regolare, tridimensionale ed esagonale, che imita la morfologia dell'osso trabecolare. Ha un'elevata porosità aperta (65%) e un diametro medio dei pori di 640 µm
La sua composizione ha un’ elevata resistenza meccanica (rottura e fatica) ed il fenomeno della corrosione è completamente assente.
La caratterizzazione meccanica è stata effettuata attraverso prove di trazione e compressione.
A Trazione Il campione si è rotto in modo duttile resistendo a 453Mpa e la regione irregolare sembra essere formata da grani che si sono scollati dalla matrice metallica a causa della forza applicata.
Durante il test a trazione, alcuni braccetti si fratturano, ma la struttura nel suo complesso non cede fino a quando un numero di braccetti sufficienti non si sono rotti sullo stesso piano.
Durante il test di compressione La struttura si compatta, cercando di raggiungere una forma cilindrica piena sopportando un carico di 1224 Mpa.
Il processo di delaminazione è completamente assente in quanto il trabecular titanium si presenta come un’ unica entità omogenea.
La ripetizione geometrica della cellula di base del Trabecular Titanium produce una superficie esterna uniforme e molto porosa che offre un coefficiente di frizione molto elevato.
L'elevata porosità aperta e l'adeguata dimensione dei pori garantiscono un miglioramento nella migrazione e vascolarizzazione delle cellule, facilitando il trasporto di ossigeno, nutrienti, ioni e fattori di crescita ossea, favorendo la formazione di nuovo osso.
Il diametro medio delle porosità è risultato adeguato a favorire l’osteointegrazione del componente
La microdurezza Vickers è risultata omogenea all’interno della struttura e l’attacco metallografico ha messo in evidenza una complessa microstruttura caratterizzata da grani di forma irregolare con un elevato rapporto area superficiale su volume e diffusa compenetrazione tra i differenti grani.
Il rivestimento esterno di Trabecular Titanium è realizzato completamente in titanio commercialmente puro e la struttura trabecolare esterna è studiata per aumentare la stabilità iniziale e massimizzare la fissazione secondaria.
Limacorporated è un’ azienda globale che realizza dispositivi medici che offrono soluzioni ortopediche ricosttruttive a chirurghi, proponendo tecniche innovative su misura.
Arcam, una società di Additive manufacturing , fornisce soluzioni di produzione additiva per la produzione di componenti metallici. È un partner innovativo per la produzione nelle industrie di impianti ortopedici e aerospaziali .
Stabilita questa partnership, Lima acquistò le prime macchine e produsse dei prototipi per studiare gli effetti di un materiale che potenzialmente avrebbe potuto replicare l'osso trabecolare.
Le geometrie che si possono produrre con la tecnologia EBM dimostrarono fin da subito come il nuovo materiale superasse i limiti dei processi di produzione tradizionali.
Un grande problema del accoppiamento acetabolare è l’osteolisi, un riassorbimento del tessuto osseo che può causare un ipercalcemia pericolosa per la vita.
Gli accoppiamenti ceramica-ceramica sono stati introdotti per prevenire l’osteolisi acetabolare. La ceramica e anallergica e minimizza l’usura, per questo e indicata nei pazienti più giovani come alternativa alle protesi metallo-metallo.
Il vantaggio principale del metallo-metallo e rappresentato da una minore incidenza di fratture superficiali e dalla loro possibilità di autoriparazione, nonostante le note complicanze riportate.
Gli impianti ceramica-ceramica sono più duri di quelli in metallo e hanno tasso di usura molto basso.
Tuttavia lo squeaking o l’edge loading con o senza rotture di ceramica sono complicanze gravi da gestire, ma a seguito dell’introduzione delle nuove ceramiche composite di terza generazione (Biolox Delta) il rischio e diventato significativamente più basso.
Nel processo Arcam EBM vengono costruiti componenti metallici completamente densi, strato per strato di polvere metallica, fuso da un potente fascio di elettroni.
Il processo Arcam EBM avviene nel vuoto e ad alta temperatura
La maggior parte delle particelle di polvere hanno mostrato una forma quasi sferica.
Il diametro delle particelle è risultato distribuito tra 10 e 100 micron, con una moda statistica compresa tra i 50 e i 60 micron.