Urządzenia do badania biomateriałów naturalnych i sztucznych
Do opracowania implantów konieczne jest określenie parametrów przy użyciu naturalnych biomateriałów.
Badanie obciążenia na ludzkiej kości udowej Próba zginania kości owiec Próba zmęczeniowa naczyń krwionośnych różne uchwyty mocujące Ocena
Badanie obciążenia ludzkiej kości udowej z dołączonymi tensometrami (DMS)
Celem badania jest sprawdzenie, w jakim stopniu wszczepiona endoproteza usztywnia kość i tym samym tworzy tzw. efekt ochrony przed stresem. W tym celu ludzką kość udową umieszcza się w urządzeniu ZwickRoell AllroundLine 20 kN. Składowanie poziome z poduszkami kulkowymi ma na celu wykluczenie występowania sił poprzecznych. Następnie głowę kości udowej obciąża się osiowo. DMS przyklejono do powierzchni kości, co umożliwiło porównanie napięcia powierzchniowego kości udowej przed i po wszczepieniu protezy.
Próba zginania kości owiec
W celu określenia sztywności zginania po zagojeniu złamania zaprojektowano 3-punktowe badanie na zginanie kości owczych. W tym celu zagojoną po złamaniu kość mocuje się lub odlewa na końcach w pojemniki. Z pomocą zwickiLine stołowej maszyny wytrzymałościowej 0,5 kN zostaje naniesione obciążenie. Uchwyt mocujący jest zaprojektowany w taki sposób, że kość może być obracana o określony stopień kątowy. Pozwala to na określenie wytrzymałości na zginanie na całym obwodzie kości. Uzyskane parametry wykorzystuje się w symulacji FEM procesu gojenia się złamań kości.
Przegląd różnych uchwytów mocujących do biomateriałów naturalnych
Ocena właściwości mechanicznych (wytrzymałości na ściskanie i pełzanie) “Scaffolds” w “Tissue Engineering”
Badania nad biomateriałami wymagają, aby środowisko badawcze możliwie najbardziej odpowiadało warunkom rzeczywistym. Dlatego w tym obszarze badania najlepiej przeprowadzać w średnich pojemnikach lub kompletnych tzw. inkubatorach. Na przykład w tym zastosowaniu komórki ze szpiku kostnego nakłada się na materiał nośnikowy i hoduje w płynie odżywczym w warunkach cyklicznej stymulacji mechanicznej.
Wymagana jest temperatura otoczenia 37°C, wilgotność powietrza 100% i cykliczne obciążenie (maszyna wytrzymałościowa ZwickRoell z elektromechanicznym cylindrem badawczym) przy czasami bardzo małych siłach. Siła jest badana za pomocą stempla zintegrowanego z inkubatorem od góry. Próbki nasączone pożywką przepłukuje się CO2 lub N2 (5 - 8%) w celu dostosowania wartości PH. Wydłużenie wynosi między 30 a 100 μm.
W tym badaniu materiałów zastępczych kości Scaffolds wypełnione komórkami kostnymi są stymulowane in vitro poprzez cykliczne obciążenie przy odkształceniach większych niż = 1 µm. Te substraty zastępujące kość stosuje się w celu wspomagania gojenia złamań lub wzrostu tkanek i komórek kostnych na implantach. Eliminuje to potrzebę usuwania własnego materiału kostnego z innych obszarów szkieletu pacjenta.
