Biomateriale - tehnologia generală de prelucrare a biomaterialelor

Tehnologia generală de prelucrare a biomaterialelor

Tehnologia generală de prelucrare a biomaterialelor are la bază următoarele principii:

1)Cea mai mare parte a biomaterialelor necesită a fi aduse în contact cu alte substanţe. Indiferent de proporţia lor faţă de biomaterial, ele sunt considerate ca materiale auxiliare .

2)Atunci când contactul dintre biomaterial şi auxiliari are loc în masă, actul în sine se interpretează ca operaţie de amestecare (biomaterialul fiind sub formă de pulbere, granule, fibre, fie compozite sau poroase). Rezultatul amestecării se va numi amestec de prelucrare.

3) Aducerea volumului de amestec de prelucrare într-o anumită formă se numeşte profilare şi este posibilă prin mai multe metode şi procedee ce depind de proprietăţile intrinseci ale amestecului. Profilarea poate interveni în mai multe poziţii ale fluxului tehnologic: drept componentă la etapa de finisare a semifabricatului, în cadrul fazei de asamblare sau chiar şi la consolidare.

4) Stabilizarea formei amestecului profilat cu ajutorul unor procese ce determină tranziţia de stare fizică şi organizarea noii faze se va numi formare. La majoritatea tehnologiilor de obţinere a produselor medicale, formarea are loc după profilare. Există însă şi situaţii când procesele specifice celor două etape tehnologice au loc într-o singură fază de procesare şi se va denumi profilare-formare.

5) Ansamblul de operaţii ce urmăresc modificarea geometriei sau a structurii morfologice în masă sau de la suprafaţa semifabricatului, se vor denumi operaţii de finisare.

6) Aducerea în contact a semifabricatului sau a subansamblului cu un alt material auxiliar (Aux 2), care poate fi un alt amestec, semifabricat sau subansamblu, se constituie ca operaţie denumită asamblare şi urmăreşte modificarea compoziţiei chimice şi a structurii morfologice a sistemului supus prelucrării. Rezultatul operaţiei îl constituie aşa-numitul ansamblu.

7) Operaţiile prin care se asigură imobilizarea componenţilor ansamblului, unele în raport cu altele, poartă numele de consolidare.

Principiul tehnologic general de prelucrare a biomaterialelor

l. Amestecarea

Pentru obţinerea biomaterialelor se utilizează mai multe tipuri de amestecuri ce se diferenţiază între ele prin formulare, stare fizică finală şi procedee de realizare.

Formularea amestecurilor precizează componenţii şi proporţiile acestora ce urmează a fi aduse în contact. Din acest punct de vedere se disting:

- amestecuri fizice, caracterizate prin aceea că între componenţi nu se manifestă decât interacţiuni intermoleculare slabe (van der Waals sau de hidrogen) în timpul preparării şi stocării acestora;

- amestecuri chimice (preparative) caracterizate prin aceea că în timpul preparării între componenţi au loc procese chimice.

In privinţa componenţilor ce urmează a fi introduşi în amestec, la nivelul fiecărui tip se identifică:

- componenţi permanenţi;

- componenţi opţionali, care pot lipsi din formulare,

dar contribuie la diversificarea aplicaţiilor.

Starea fizică finală clasifică amestecurile în:

A - amestecuri umede, particularizate prin aceea că acestea conţin cel puţin un component pur lichid, cu funcţie de solvent pentru alţi componenţi (soluţii, emulsii, paste, latexuri, suspensii, spume);

B - amestecuri uscate, constituite din mai mulţi componenţi, toţi aflaţi în stare solidă.

Procedele de preparer a amestecurilor sunt diferenţiate în raport cu modul de operare (continuu sau discontinuu), modul şi ordinea de adăugare a componenţilor (concomitent sau succesiv), parametrii tehnologici utilizaţi (regim de curgere, turaţie, temperatură etc.) şi utilaje folosite.

2. Profilarea

Profilarea reprezintă operaţia ce are drept scop conferirea geometriei de bază a produsului (preliminară sau finală). In raport cu principiile cunoscute de conferire a formei unei entităţi materiale se utilizează în mod preferenţial profilarea prin curgere.

(1) Metoda umplerii

permite obţinerea geometriilor simple şi complexe pe seama ocupării volumului unui corp (numit matriţă, a cărui formă este negativul formei produsului finit) cu o stare materială ce posedă proprietăţi de curgere. Dacă umplerea matriţei se face la presiune superioară cele atmosferice, operaţia poartă numele de injecţie.

Procedeul prin turnare în forme se aplică amestecurilor sub formă de soluţii, paste izometrice, soluţii gelatinizante, spume a căror vâscozitate permite încadrarea lor în clasa lichidelor (h = 40.000 cP). El se pretează obţinerii foilor, filmelor (membranelor), dar se poate extinde şi la corpuri cu geometrie complexă.

Procedeul prin turnare în matriţe filtrante (procedeul prin filtrare) se aplică pastelor fibroase.

Procedeul prin injecţie se aplică amestecurilor sub formă de soluţii şi paste în stare fluid vâscoasă.

(2) Metoda acoperirii – constă în aplicarea (depunerea) amestecului pe o suprafaţă aparţinând aşa-numitului suport de profilare.

Procedeul stratificării cu cuţite se aplică la amestecurile sub formă de soluţii

Procedeul prin pulverizare este aplicat soluţiilor , pastelor fine (particule cu diametrul <100 microni).

Procedeul prin imersie utilizează aceleaşi amestecuri ca şi cel prin pulverizare.

Suportul pe care se face aplicarea amestecului poate fi doar un amestec tehnologic (nu intră în constituţia produsului finit) sau poate fi un subansamblu al produsului. Indiferent de situaţie, el trebuie să posede caracteristicide suprafaţă care să permită o etalare cât mai bună a amestecului . In calitatea sa de auxiliar, este necesar ca suportul să nu permită adeziunea amestecului după formarea sa.

(3) Metoda extruderii – asigură profilarea amestecului prin debitarea continuă a acestuia printr-un dispozitiv numit filieră (a cărei secţiune corespunde geometriei semifabricatului) în mediu lichid sau gazos, cu sau fără sistem de rezemare şi tragere .

Se pretează amestecurilor cu vâscozitate ridicată (20.000-100.00 cP) sub formă de soluţii, sistemelor gelatinizante şi în stare fluid-vîscoasă. Se profilează filme, fire şi filamente şi tuburi.

(4) Metoda calandrării – permite obţinerea de membrane şi prin debitarea continuă a unui amestec în stare de curgere sau care posedă o plasticitate avansată, la trecerea acestuia printr-o pereche de cilindri. Metoda se aplică amestecurilor vâscoase sub formă de soluţii, paste izometrice, sisteme gelatinizante şi în stare fluid vâscoasă pentru a se obţine filme şi foi.

Alaturi de metodele de profilare prezentate mai sus (conventionale), exista o serie de metode neconventionale.

Dintre acestea se citeaza:

- Profilarea in câmp electrostatic – consta in inducerea orientarii unei faze solide in suport ca urmare adiferentei de sarcina electrica dintre ele.