Manifattura additiva di bioceramici fosfatici a legante silicatico ad alta porosità

The present research aims to develop ceramic components with high porosity (>85%) in hydroxyapatite, with mineralogical and compositional characteristics similar to those of natural hydroxyapatite. These materials will be developed from porous composites, which are produced by stereolithographic printing of a mixture of commercial photosensitive resin, CaCO3, and Na2CO3. A debinding process at 500-600 °C is expected to eliminate the polymeric matrix, with powders retained by small amounts of silica, obtained through the thermal transformation of a silicone polymer previously dissolved in the photosensitive resin. The immersion of structures with hierarchical porosity (macro-porosity from the printing of composite scaffolds in the form of gyroidal structures; micro-porosity from the partial bonding between powders) in sodium phosphate solutions will result in mineralization and the definition of scaffolds based on hydroxyapatite containing silicate and carbonate dopants, to be compared with natural bone tissue. The resulting bioceramics will be studied based on the proportions of constituents and mineralization conditions.

La presente ricerca si propone di sviluppare componenti ceramici ad alta porosità (>85%) in idrossiapatite, con caratteristiche mineralogiche e composizionali prossime a quelle dell'idrossiapatite naturale. Tali materiali saranno sviluppati a partire da compositi porosi, a loro volta risultanti dalla stampa stereolitografica di miscele di resina fotosensibile commerciale, CaCO3 e Na2CO3. Si prospetta un'operazione di debinding a 500-600 °C al fine di eliminare la matrice polimerica, con polveri trattenute ad opera di piccole quantità di silice, procurate dalla trasformazione termica di polimero siliconico, preventivamente disciolto nella resina fotosensibile. L'immersione di strutture a porosità gerarchica (macro-porosità dalla stampa di compositi in forma di scaffold giroidali; micro-porosità dalla parziale giunzione tra polveri) in soluzioni di fosfato di sodio comporterà la mineralizzazione e la definizione di scaffold a base di idrossiapatite contenente drogaggi silicatici e carbonatici, da confrontare con il tessuto osseo naturale. I bioceramici ottenuti saranno studiati in funzione delle proporzioni tra costituenti e condizioni di mineralizzazione.