Conceptele cheie pentru proiectarea dispozitivelor medicale includ biomecanica, biocompatibilitatea și biofuncționalitatea. Laboratorul nostru va examina teste biomecanice la EUROLAB, mecanica, testul osos și mecanic al țesutului biologic eșantion utilizat în dezvoltarea dispozitivelor și echipamentelor medicale.

Proiectarea dispozitivelor medicale necesită o testare amplă. Biomecanica, care demonstrează proprietățile mecanice ale țesuturilor biologice, cum ar fi osul, tendonul, ligamentele și mușchii, necesită cercetarea și testarea țesuturilor biologice în condiții de încărcare diferite. Deși biomecanica aplică principii de inginerie la sistemele biologice, ea necesită, de asemenea, o analiză atentă a țesutului biologic. Un dispozitiv medical poate fi verificat cu precizie numai dacă sunt cunoscute proprietățile țesutului în care acesta este modificat și țesutul în contact cu acesta.

• Proprietățile mecanice ale țesuturilor variază în funcție de vârstă și de condițiile variabile, inclusiv factorii biologici și de mediu. În plus, majoritatea țesuturilor sunt materiale compozite și viscoelastice, adică proprietățile lor mecanice variază de la un punct la altul.

Oasele, elementele de bază ale sistemului schelet, sunt materiale compozite, constând din faze lichide și solide. Apa, care poate fi prezentă în matricea organică sau în canale și goluri, reprezintă 25% din greutatea totală a osului. Fazele solide dau oasei structura lor rigida, precum si flexibilitatea si flexibilitatea.

Oasele se pot repara și remodela, iar proprietățile lor mecanice depind de schimbările survenite de organism. De asemenea, este important de observat că compoziția și, ca rezultat, anumite caracteristici ale osului variază în funcție de tipurile de țesuturi de vârstă, sex, oase și oase și alți factori.

Există numeroși termeni pentru clasificarea osului. Acest articol va acoperi pe scurt două țesuturi care alcătuiesc oasele: țesut osos cortical sau compact și țesut osos spongios sau spongios. Țesutul osoș dens cortic este liniar elastic și formează cortexul exterior al oaselor și diafiza. Stratul fibros care acoperă toate oasele (cu excepția suprafețelor articulate) se numește periosteum. Țesutul osoasă spongios este o rețea neomogenă închisă de os cortic.

Oasele sunt definite ca corticale sau spongioase în funcție de gradul de porozitate și de organizare. Deși gradul de porozitate poate varia în timp sau cu boală și încărcare modificată, osul spongios va avea o porozitate mai mare decât osul cortical atunci când se face distincție între oasele spongioase și oasele corticale.

Pentru a analiza în mod corespunzător proprietățile materiale ale osului, este necesar să se discute despre conținutul mineral. Atunci când oasele au o mineralizare mai mare, ele prezintă o rezistență finală la tracțiune finală (UTS) și modul de elasticitate. Dimpotrivă, mineralizarea înaltă va reduce, în general, duritatea. Oastea corticală prezintă un modul mai mare de elasticitate decât osul spongios și are proprietățile cele mai potrivite pentru cuplul rezistent. Pe de altă parte, osul spongios are o capacitate mai mare de a stoca energia, astfel încât să poată menține stresuri mult mai mari decât eșecul, în plus față de rezistența la forțele de compresiune și forfecare ridicate.

Testarea biomecanică

Evaluările biomecanice pentru dispozitivele medicale includ capacitatea unui implant de a rezista la forțele de tracțiune, compresiune și forfecare, variațiile și gradele de libertate și proprietățile mecanice ale dispozitivului, cum ar fi modulul elastic, rezistența la alunecare și alungirea eșecului. Materiale precum metalele și aliajele, ceramica și polimerii sunt utilizate pentru a dezvolta dispozitive medicale.

Implanturile metalice au o structură cristalină 3D obișnuită și sunt utilizate în principal pentru rulmenți de sarcină (de exemplu, implanturi de șold și umăr, dispozitive de fixare). În funcție de proprietățile metalului selectat, suprafețele metalice foarte reactive care sunt rezistente la țesuturile înconjurătoare necesită, în general, procese metalice suplimentare sau, dacă este posibil, utilizarea altor biomateriale pe suprafața exterioară. Pe de altă parte, ceramica este nemetalică și neorganică, cu cea mai mare rezistență la compresiune, dar prezintă proprietăți slabe de tracțiune. Cea mai obișnuită utilizare a ceramicii este implanturile dentare. Polimerii sunt materiale organice constând din unități repetate. Avantajele includ ratele controlate de degradare și producția ușoară.

Puteți lucra cu laboratorul nostru EUROLAB pentru teste biomecanice.