L'attività di ricerca inerente i materiali destinati ad applicazioni nel settore biomedicale è rivolta, oltre alla realizzazione e allo studio di nuovi materiali con particolari caratteristiche funzionali avanzate, alla modifica di una vasta gamma di materiali tradizionali quali materiali polimerici, metalli, ceramici e vetri mediante innesto chimico di polimeri con lo scopo di migliorarne la resistenza e la durabilità, ma soprattutto di impartire nuove caratteristiche e/o funzionalità al prodotto finale quali bagnabilità, biocompatibilità, idrofilia, specifica sensibilità a biomolecole. Ne sono un esempio le modifiche superficiali di materiali inorganici con destrano al fine di impartire caratteristiche di emocompatibilità, le modifiche superficiali di metalli per ottenere prodotti utilizzabili nella sensoristica e le innumerevoli modifiche di polimeri per ottenere materiali utili per il rilascio controllato e la veicolazione di principi attivi.
Ricerche specifiche inoltre riguardano i polimeri a memoria di forma per dispositivi biomedicali intelligenti, sensori per dispositivi medicali, lo Sviluppo di sistemi polimerici per la realizzazione, tramite micro-stampaggio a iniezione, di contenitori capsulari per la somministrazione orale di farmaci e la progettazione/prototipazione di manufatti per il settore biomedicale.
Realizzazione e caratterizzazione di polimeri a memoria di forma per dispositivi biomedicali intelligenti
Le peculiarità del comportamento a memoria di forma dei materiali polimerici, ovvero la loro capacità di attuare significative variazioni di forma in risposta ad uno stimolo esterno, è oggetto di studio del gruppo di Scienza e Tecnologia dei Materiali da diversi anni. Il gruppo ha maturato esperienza nella caratterizzazione della risposta di questi materiali e nell’individuazione di linee guida per l’ottimizzazione della loro risposta.
A scopo di ricerca preindustriale il gruppo, coadiuvato da altri gruppi di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale, si è anche occupato di uno studio di fattibilità per la caratterizzazione di stent in materiale polimerico; tale ricerca si è concentrata sia sulla messa a punto di materiali e manufatti che rispondessero alle esigenze applicative dello stent, sia sulla realizzazione di strumentazione dedicata alla caratterizzazione di sistemi con variazioni di forma complesse.
Caratterizzazione di sensori a substrato polimerico per la realizzazione di dispositivi biomedicali
Nell’ambito di una collaborazione con colleghi del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, il gruppo di Scienza e Tecnologia dei Materiali sta sviluppando un’attività di caratterizzazione meccanica di sensori di sforzo/deformazione su substrato polimerico, con potenziali applicazioni nei settori della riabilitazione motoria (guanti per la riabilitazione degli arti superiori; dispositivi intraorali per la riabilitazione della lingua).
L’utilizzo di tali sensori richiede una precisa caratterizzazione delle correlazioni fra segnale elettrico (variazione di voltaggio o resistenza) e risposta meccanica (deformazione e forza). Tale caratterizzazione è volta soprattutto a descrivere la risposta del sensore per storie complesse (cicli di carico scarico; mantenimento prolungato di carichi/deformazioni; etc.) in cui può essere difficile separare le variazioni nel comportamento meccanico del materiale di substrato, dovuto alla sua natura viscolestica, dalle derive elettriche dell’elemento sensibile. I risultati permetteranno di descrivere la risposta dei sensori e/o di guidarne l’ottimizzazione delle prestazioni.
Sviluppo di sistemi polimerici per la realizzazione, tramite micro-stampaggio a iniezione, di contenitori capsulari per la somministrazione orale di farmaci
Questa ricerca, svolta dal Gruppo di Scienza e Tecnologia dei Materiali in collaborazione con l’Università degli Studi di Milano (Dipartimento di Scienze Farmaceutiche) ed il Politecnico di Milano (Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”) mira allo sviluppo di nuovi sistemi polimerici termoplastici idonei per l’ottenimento mediante micro-stampaggio a iniezione di contenitori capsulari per la somministrazione orale di farmaci, dotati di specifiche prestazioni di rilascio.
Viene posta particolare attenzione allo studio delle caratteristiche di processo che governano la trasformabilità dei sopra citati sistemi polimerici, che di fatto consistono in un polimero base di grado farmaceutico (ad es. etilcellulosa) nel quale sono disperse cariche e/o principi attivi farmaceutici.
Progettazione di manufatti per il settore biomedicale
Sono state sviluppate specifiche procedure progettuali al fine di ottenere prodotti altamente performanti, privi di difetti e con tolleranze ridotte per la realizzazione di manufatti in materiale polimerico (polimeri/gomme).