Per comprendere i contenuti delle lezioni e raggiungere gli obiettivi formativi dell’insegnamento di BIOMETALLI FUNZIONALI sono sufficienti i contenuti dell’ insegnamento di Metallurgia che quindi ne costituisce la propedeuticità.

Il corso si focalizza sullo studio dei metalli e delle loro leghe impiegati nella realizzazione di dispositivi medici e protesi. Verranno approfondite le proprietà chimico-fisiche, microstrutturali e meccaniche dei biomateriali metallici, le tecniche di produzione e le strategie di funzionalizzazione superficiale. Saranno inoltre analizzate le interazioni tra i biomateriali e i tessuti biologici, con particolare attenzione ai fenomeni di corrosione, biocompatibilità e tossicità.

Il corso si propone di fornire agli studenti una solida base teorica e pratica sui biomateriali metallici, abilitandoli a selezionare, sviluppare e caratterizzare materiali adatti a specifiche applicazioni in ingegneria biomedica. Gli studenti acquisiranno le competenze necessarie per progettare dispositivi medici innovativi e sicuri, considerando le interazioni tra i materiali e i tessuti biologici.

Lezioni Frontali, Laboratorio, Analisi di Casi di Studio.

La parte di laboratorio e di analisi di casi di studio fornirà agli studenti un utile supporto per verificare e applicare i concetti teorici forniti dalle lezioni frontali

Esame Scritto per la parte teorica/frontale. Scritto o orale per la parte progettuale. 

• Richiami di metallurgia
• Introduzione ai Biometalli:

Definizione e classificazione dei biometalli.

Storia e sviluppo dei metalli nel campo biomedico.

Proprietà generali dei metalli utilizzati in ambito biomedicale (fisiche, chimiche, meccaniche).

• Biocompatibilità dei Metalli:

biocompatibilità e della citotossicità

Interazione tra i metalli e i tessuti biologici.

- Caratterizzazione e analisi dei biometalli:

Tecniche di caratterizzazione dei biometalli (preparativa, microscopia, SEM..).

Analisi delle proprietà meccaniche e valutazione della resistenza alla corrosione.

• Solidificazione

• Deformazione plastica

• Recupero e ricristallizzazione

• Tecniche di Produzione dei Biometalli:

Processi di casting e forgiatura.

Tecnologie additive (stampa 3D) per i metalli in ambito biomedico.

• Principali Metalli e Leghe Utilizzati in Biomedicina:

Acciai inossidabili (ad es., AISI 316L), leghe di cobalto-cromo, Titanio e leghe di titanio: proprietà, vantaggi e limiti. Leghe di nichel-titanio (Nitinol): comportamento a memoria di forma e superelasticità. Leghe biodegradabili (leghe di magnesio)

Caratteristiche e applicazioni specifiche di ciascun materiale.

• Corrosione e Degradazione:

Meccanismi di corrosione nei biometalli.

Protezione contro la corrosione: tecniche e materiali di rivestimento.

Effetti della corrosione sui dispositivi medici impiantabili e sulla biocompatibilità.

• Superfici e Rivestimenti Funzionali:

Trattamenti superficiali per migliorare le proprietà funzionali.

Rivestimenti bioattivi e passivanti.

Ingegnerizzazione delle superfici per impianti ossei e dentali

• Funtional Grade Materials

Carlo Di Bello, Andrea Bagno, Biomateriali: dalla scienza dei materiali alle applicazioni cliniche. Patron Editore

- J. R. Davis, Handbook of Materials for Medical Devices, ASM International.

- “Metals for Biomedical Devices” di Niinomi M.

- M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

- Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

- W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

- W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

- William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

- Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

- Light Alloys, BH, I.J.Polmear

- Structure and Properties of Engineering Alloys,McGraw-Hill, W.F.Smith

- 'Titanium', Springer 2nd edition, New York, G. Lutjering, J. C. Williams,