Un biomateriale è un materiale concepito per essere a contatto con tessuti e fluidi biologici, in modo da svolgere, integrare o sostituire una funzione del corpo. A differenza dei materiali industriali comuni, un biomateriale deve soddisfare requisiti aggiuntivi e stringenti di biocompatibilità: non deve essere tossico, immunogenico, trombogenico o cancerogeno, e deve mantenere le proprietà nel tempo nell’ambiente aggressivo dell’organismo.
I biomateriali si classificano per natura chimica e per comportamento nell’interazione coi tessuti:
| Classe | Esempi | Applicazioni |
|---|---|---|
| Metalli | titanio, leghe Co-Cr, acciaio 316L | protesi ortopediche, stent, viti |
| Ceramici | allumina, zirconia, idrossiapatite | superfici articolari, rivestimenti ossei |
| Polimeri | UHMWPE, PTFE, silicone, PLA | inserti, cateteri, suture riassorbibili |
| Compositi | fibra di carbonio, polimeri rinforzati | dispositivi strutturali leggeri |
Una distinzione fondamentale riguarda l’interazione con l’organismo:
- materiali bioinerti (titanio, allumina): minimizzano la reazione, l’organismo li tollera isolandoli;
- materiali bioattivi (idrossiapatite, vetri bioattivi): favoriscono un legame diretto col tessuto osseo;
- materiali bioriassorbibili (acido polilattico): si degradano nel tempo, sostituiti dal tessuto naturale.
La selezione di un biomateriale bilancia proprietà meccaniche (resistenza, rigidezza, fatica), chimiche (resistenza alla corrosione nell’ambiente fisiologico) e biologiche (risposta dei tessuti). Un problema ricorrente negli impianti ortopedici metallici è lo stress shielding: il metallo, molto più rigido dell’osso, ne scarica le sollecitazioni, causando indebolimento osseo. Per questo si studiano leghe e strutture porose che avvicinino la rigidezza dell’impianto a quella dell’osso.