17 | Dai materiali bio-based alla medicina rigenerativa: stampabilità e prestazioni meccaniche dei compositi biopolimerici

Abstract

I materiali bio-based stanno assumendo un ruolo crescente nello sviluppo di dispositivi biomedici avanzati, grazie alla combinazione di biocompatibilità, proprietà meccaniche modulabili, e compatibilità con le tecnologie di manifattura additiva. In questo contesto, i compositi a base di fibroina di seta e idrossiapatite rappresentano una piattaforma particolarmente interessante per la realizzazione di strutture personalizzate e meccanicamente robuste.

L’integrazione della seta modifica in modo significativo il comportamento reologico degli inchiostri. A parità di ordine di grandezza della tensione di snervamento, la deformazione di snervamento aumenta da circa 0.019 per le formulazioni prive di seta a circa 1.58 per quelle contenenti seta, indicando un incremento di circa due ordini di grandezza della duttilità. Dopo il passaggio attraverso condizioni di elevata deformazione, entrambe le formulazioni mostrano inoltre un rapido recupero elastico, già evidente entro circa 1 s, caratteristica rilevante per la stabilità geometrica durante la stampa.

L’effetto della seta risulta ancora più evidente nelle proprietà meccaniche del materiale consolidato: la resistenza a compressione passa da circa 1.3 MPa per il composito HA/acqua a 10.1 MPa per il composito HA/seta, mentre il modulo di Young aumenta da un valore medio di 60 MPa a 190 MPa.

Queste prestazioni rendono tali materiali particolarmente interessanti per la microprotesica, dove precisione geometrica, resistenza e biocompatibilità devono essere garantite simultaneamente. Più in generale, l’approccio può essere esteso alla medicina rigenerativa, attraverso la progettazione di scaffold e strutture bio-based stampabili per il supporto alla riparazione e alla rigenerazione tissutale.

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