Introduzione e presentazione dei biomateriali: Legami e loro caratteristiche
Introduzione e presentazione dei biomateriali:
Le obbligazioni e le loro caratteristiche
- Introduzione ai biomateriali :
L’odontoiatria rappresenta una disciplina esemplare nell’uso clinico dei biomateriali. il professionista è quindi portato ad utilizzare diverse tipologie di materiali indipendentemente dal tipo di cura da effettuare. È quindi necessario conoscere i materiali utilizzati per diversi motivi: innanzitutto, per scegliere il materiale più adatto alla situazione clinica; quindi, saper identificare e gestire le possibili reazioni secondarie ai materiali dentali; infine, prendere preventivamente le precauzioni necessarie per evitare questo tipo di inconvenienti.
- Storia:
La prima generazione di biomateriali comprendeva, fino alla metà del XX secolo, metalli e leghe resistenti alla corrosione, utilizzati in chirurgia dentale e, successivamente, in chirurgia ortopedica.
Dopo il 1950, come materiali per protesi vascolari, vennero utilizzati tessuti o maglie in poliestere. Tutti questi materiali hanno in comune la caratteristica di non essere stati prodotti specificatamente per applicazioni biomediche.
In secondo luogo sono state sfruttate le proprietà di resistenza alla corrosione, ai vincoli meccanici e all’usura, nonché la loro relativa inerzia rispetto ai tessuti viventi.
- I diversi materiali
La maggior parte dei materiali utilizzati oggi provengono dal lavoro dei laboratori biologici.
Esistono cinque categorie principali di biomateriali:
· Materiali di origine naturale.
· Materiali metallici e leghe.
· Ceramica.
· Polimeri sintetici.
I materiali utilizzati in odontoiatria sono molteplici, alcuni sono utilizzati solo dai dentisti, altri solo dai tecnici di laboratorio.
- Definizione di un biomateriale :
Secondo la definizione del Chester Consensus (1991), “i biomateriali sono materiali destinati a entrare in contatto con tessuti viventi e/o fluidi biologici per valutare, trattare, modificare la forma o sostituire qualsiasi tessuto, organo o funzione del corpo”.
- Classificazione dei biomateriali
I biomateriali sono classificati in classe I, IIa, IIb e III, a seconda della durata e della natura del contatto, nonché dell’origine chimica del biomateriale. A seconda di questa classificazione, i biomateriali non dovranno essere sottoposti agli stessi test: i biomateriali dentali sono classificati IIa. I biomateriali dentali devono quindi essere sottoposti ai seguenti test: genotossicità, citotossicità, sensibilizzazione e implantologia.
- Studio dei materiali:
La scienza dei biomateriali può essere definita come “lo studio e la comprensione dei materiali nel contesto delle loro interazioni con i sistemi viventi”.
6-1 Composizione della materia:
La natura ci offre migliaia di sostanze; a queste sostanze naturali, l’uomo aggiunge ogni anno centinaia di nuove sostanze, preparate in laboratorio.
- l’atomo:
Un atomo è composto da un nucleo (protoni + neutroni) attorno al quale gravitano gli elettroni (nuvola elettronica). È da questa nuvola elettronica che viene rilasciata energia chimica o fisica.
- La molecola:
Per natura, gli atomi sono elettricamente neutri. Tuttavia, alla periferia della nuvola elettronica della maggior parte degli atomi, sono ancora presenti alcune forze che fanno sì che gli elettroni negli strati più esterni “coabitino” con le loro controparti in altri atomi. Due o più atomi, unendosi in questo modo, formeranno le molecole , costituendo, in un numero infinito di combinazioni, tutti i corpi della materia.
Ad esempio: due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno formano una molecola d’acqua (H2O).
c- L’oggetto o il materiale: le molecole legate tra loro formano un oggetto dalla struttura cristallina o amorfa.
6.2 I diversi stati della materia:
Ogni sostanza può esistere in tre stati fisici distinti: solido, liquido, gassoso. Dal primo al terzo stato aumentano la distanza interatomica, la mobilità e l’agitazione degli atomi.
Il solido è duro e non si deforma. Al contrario, un liquido e un gas si deformano, assumono la forma del contenitore in cui sono posti; Il solido, disposto regolarmente, forma cristalli. In un cristallo esiste quindi un ordine.
6.3 Classificazione dei materiali :
L’attuale classificazione si basa sulla struttura atomica dei materiali e considera solo due stati principali:
1) Stato amorfo:
Nello stato disordinato, gli atomi o le molecole che costituiscono la materia sono disposti in modo del tutto casuale. A questa categoria appartengono i gas e i liquidi della vecchia classificazione, così come i solidi “amorfi” come i vetri o alcuni polimeri, che sono considerati liquidi solo ad altissima viscosità. Gli atomi sono disposti in modo irregolare e non è possibile costruire reti a lunga distanza.
2) Stato cristallino:
Al contrario, nello stato ordinato o cristallino, gli elementi costitutivi (atomi, ioni, molecole) sono distribuiti regolarmente nelle tre direzioni dello spazio. Questi materiali sono talvolta definiti “veri solidi”.
L’ordine tridimensionale si manifesta poi attraverso un aspetto geometrico, organizzato in facce piane che si intersecano lungo spigoli vivi e formano tra loro angoli ben definiti.
Al confine tra stati disordinati e ordinati si trovano numerose strutture parzialmente ordinate, in cui l’ordine esiste solo lungo una o due direzioni dello spazio. Furono chiamati semicristalli o cristalli liquidi. In questa particolare categoria rientrano alcune soluzioni polimeriche e saponi.
7. Connessioni e loro caratteristiche:
Poiché la materia è composta da atomi, ciò implica che gli atomi abbiano un potere di combinazione; questa modalità di combinazione condiziona le proprietà della materia. Quindi è necessario conoscere i diversi tipi di connessioni:
7-1 Legami interatomici:
- Legame ionico: Il suo principio si basa sull’attrazione tra particelle con carica diversa: unisce ioni di carica elettrica opposta (1 anione/1 catione).
Questa connessione non è diretta nello spazio. Inoltre, poiché gli strati di valenza degli ioni sono saturi, non ci sono elettroni liberi. I materiali ionici non sono quindi buoni conduttori termici o elettrici.
2. legame covalente: legame per “coppia di elettroni”, cioè i 2 atomi hanno 2 elettroni in comune, i materiali covalenti non hanno elettroni liberi, sono quindi cattivi conduttori di corrente e di calore. Questo tipo di legame spazialmente diretto si verifica tra atomi metallici. Esp. Cl2 .
Si parla di legame omopolare se gli atomi sono della stessa natura, e di legame eteropolare se sono di natura diversa.
3. Legame metallico: riguarda gli atomi che hanno un basso numero di elettroni nello strato esterno, una situazione che si riscontra nel caso dei metalli. Questi elettroni sono debolmente legati al nucleo e possono essere facilmente strappati via.
Le nubi di elettroni che circondano ciascun nucleo si compenetrano e gli elettroni più esterni sono condivisi da tutti gli atomi, cosicché non possono più essere associati a uno solo di essi. Formano un gas elettronico attorno agli atomi, che diventano ioni metallici.
Questo sistema collettivistico di condivisione degli elettroni spiega le proprietà di conduzione elettrica e termica dei metalli.
7-2 Legami intermolecolari:
1. Legame idrogeno: l’atomo di idrogeno ha un solo elettrone, questo atomo è caratterizzato da un campo elettrico positivo attorno al nucleo e negativo a livello dell’elettrone. Questa disposizione consente all’atomo di legarsi a 2 atomi alla volta, tra i quali stabilisce un ponte, formando così il cosiddetto legame idrogeno. Questo tipo di legame si riscontra in molte molecole organiche (legno e polimeri).
2- legame molecolare o di van der Waals:
Questo legame, sempre di tipo elettrostatico, è più debole del legame idrogeno. È causata dalla comparsa di momenti di dipolo e si stabilisce tra molecole elettricamente asimmetriche, in modo permanente o occasionale, a seconda del movimento degli elettroni attorno al loro nucleo.
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