Manifattura Additiva Innovativa di Scaffold Vetro-ceramici in Biosilicato per l'ingegneria del tessuto osseo

Il lavoro di tesi, qui presentato, si prefigge l’obiettivo di produrre scaffold di Biosilicate® mediante manifattura additiva, in inglese Additive Manufacturing. Il principio alla base di questa metodologia, sempre più usata per la creazione di scaffold di vetri e vetroceramiche, è la sovrapposizione di strati sottili di materiale fino all’ottenimento di una struttura tridimensionale, nel caso specifico di questo lavoro la realizzazione di un giroide con porosità di 85. Il Biosilicate® si presenta come un’ottima alternativa al più conosciuto e apprezzato Bioglass® scoperto da Larry L. Hench nel 1969. Questo innovativo materiale vetroceramico, prodotto da Zanotto, è composto da: 48.5% SiO2 ossido di silicio, 4% P2O5 ossido di potassio, 23.75% Na2O ossido di sodio e 23.75% CaO ossido di calcio. Esso si presenta con proprietà simili se non migliori rispetto al Bioglass® ma molto più versatile. Non solo, il processo di realizzazione del Biosilicate® è stato effettuato mediante PDC polymer-derived ceramics, ovvero, un processo di sintesi attraverso la pirolisi controllata di precursori polimerici. Il vantaggio di questo metodo è la grande varietà di precursori disponibili, il costo minore e temperature di sintesi minori. Nel nostro caso come precursori per sviluppo di emulsione, sono stati utilizzati: H44-resina siliconica, Ca(NO3)2·4H2O calcio nitrato tetraidrato, CH3COONa·3H2O sodio acetato triidrato, Na2HPO4·12H2O sodio idrogenofosfato dodecaidrato, FunToDo-resina acrilica e span 80- surfactante. Dopo la stampa 3D mediante manifattura additiva, sono stati eseguiti trattamenti termici ai giroidi realizzati. I trattamenti sono stati eseguiti mediante forno ad aria, raggiungendo la temperatura di 1100°C, e forno ad azoto raggiungendo la temperatura di 1000°C. Per comprovare che il materiale realizzato fosse il Biosilicate®, come da obiettivo, i campioni sono stati analizzati mediante XRD, ovvero la diffrattometria a raggi X. L’analisi permette di individuare la struttura atomica mediante la presenza delle fasi cristalline che si sono formate durante il trattamento termico. Ogni composto è caratterizzato dalla medesima struttura, di conseguenza il risultato di quest’analisi dovrà produrre un pattern di diffrazione caratteristico dei Biosilicate®. Come contro prova, il Biosilicate® prodotto in questo lavoro è stato confrontato con una miscela di Biosilicate® prodotta mediante PDC ma con diversi precursori tra cui: sodio acetato e calcio acetato. La produzione mediante polveri acetate è più studiata permettendo un confronto più completo del materiale.