FIBRE CAVE per applicazione biomediche e per il settore Nefrologico

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Gerardo Nobile
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1 FIBRE CAVE per applicazione biomediche e per il settore Nefrologico CORSO: BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI MODULO: BIOINGEGNERIA CHIMICA Corso di Laurea Triennale INGEGNERIA BIOMEDICA AA Fibre CAVE Richiamo sulle metodologie più utilizzate per la realizzazione di fibre sintetiche FILATURA da FUSO FILATURA a SECCO FILATURA a UMIDO INVERSIONE DI FASE

2 Fibre CAVE Moderne tecnologie di filatura hanno permesso di realizzare strutture per impiego in campo medico IMPIEGHI processi di dialisi ricopertura di stent coronarici sistemi a rilascio controllato di principi attivi tissue engineering Utilizzo di FIBRE CAVE BIODEGRADABILI per fili da sutura riassorbibili FIBRE CAVE Preparazione di fibre cave per Inversione Schema dell apparato di preparazione di fibre cave per inversione in bagno di coagulo. (wet-spinning)

3 Alcuni esempi Fibra cava in POLIACRILONITRILE Fibra cava in POLISULFONE Alcuni esempi microporosa

4 Schema rappresentativo realizzazione fibre cave ad umido: laboratorio pump polymer solution nanoparticles suspension needles fiber fiber glass tank spinneret water rotating bobbin Scheme of hollow fibers production by wet spinning Realizzazione fibre cave ad umido: laboratorio

5 Schema rappresentativo realizzazione fibre cave ad umido FIBRE CAVE LAVORI SVOLTI NEI NOSTRI LABORATORI Fibre per WET spinning PLA fiber DX/PLA fiber CH/PLA fiber (microporosa) Utilizzazione di FIBRE CAVE in ambito BIOMEDICO

6 Schema rappresentativo realizzazione fibre cave con procedimento intermedio tra secco e umido pump non-solvent needles Polymer solution spinneret fiber rotating bobbin Scheme of hollow fibers production by dry-wet spinning Fibre cave con procedimento intermedio tra secco e umido Interno di fibra cava in PLA con depositate nanosfere in PLGA per il rilascio controllato

7 Fibre cave: esempi di spinneret Spinneret per Melt-Spinning Spinneret per Dry o Wet-Spinning Fibre cave: esempi di spinneret

8 FIBRE CAVE Schema impianto filatura FIBRE CAVE. (wet-spinning) Melt spinning hollow fibers

9 Melt spinning hollow fibers EXTRUDER φ 12/20D VSF - MAC.GI s.r.l Coaxial head for single-layer tube Temperature parameters in the different section of the head for Poly-ε- Caprolactone/starch (TP) 90/10 T1 ( C) 70 T2 ( C) 80 T3 ( C) 85 Tj ( C) 95 Th ( C) 105 Ts ( C) 105

10 EXTRUDER φ 12/20D VSF - MAC.GI s.r.l Horizontal Vertical EXTRUDER φ 12/20D VSF - MAC.GI s.r.l SEM ANALYSIS Tubes of different dimensions

11 Fibre CAVE IMPIEGHI processi di dialisi ricopertura di stent coronarici sistemi a rilascio controllato di principi attivi tissue engineering Fibre CAVE Bioreattore a FIBRE CAVE

12 Fibre CAVE: Applicazioni emoperfusione Utilizzazione di FIBRE CAVE in ambito BIOMEDICO Dializzatore a FIBRE CAVE Dializzatore costituito da un fascio di fibre cave (circa ) con diametro intorno ai 200 µm VANTAGGIO: elevato rapporto superficie di scambio/volume Fibre CAVE Utilizzazione di FIBRE CAVE in ambito BIOMEDICO LAVORI SVOLTI NEI NOSTRI LABORATORI MATERIALI: Ricopertura di stent coronarici PDLLA PLLA PCL

13 Fibre CAVE LAVORI SVOLTI NEI NOSTRI LABORATORI Profili di filatura Fibre CAVE Utilizzazione di FIBRE CAVE in ambito BIOMEDICO LAVORI SVOLTI NEI NOSTRI LABORATORI Sistemi a RILASCIO CONTROLLATO di principi attivi Realizzazione di FIBRE CAVE per il rilascio controllato di farmaci e farmaci modello in 1 o 2 steps (con nanoparticelle)

14 Metodologie innovative Fibre Nuove tecnologie tessili per il medicale: ELECTROSPINNING Electrospinning: sfrutta la forza elettrostatica generata da una sorgente di potenziale ad alto voltaggio. Si forma una goccia emisferica sulla superficie di una soluzione polimerica da cui nasce un getto carico elettricamente che viene eiettato da un capillare e da origine alla FIBRA. SCHEMA DEL PROCESSO ELECTROSPINNING Metodo per la preparazione di fibre polimeriche in genere con diametri dell ordine della nanoscala e di matrici fibrose non-tessute composte da queste Nanoscale fibrous scaffolds can provide an optimal template for cells to seed, migrate and grow, mimicking the structure and biological functions of the natural extracellular matrix (ECM) [1] [1] Zheng-Ming Huang, Y. -Z. Zhang, M. Kotaki and S. Ramakrishna A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites Composites Science and Technology, Vol 63, 15, Nov2003

15 MORPHOLOGICAL ANALYSIS Electrospinning of gelatin IN PROGRESS Da evitare MORPHOLOGICAL ANALYSIS Electrospinning of PCL (10% in CH 2 Cl 2 ) IN PROGRESS Da evitare

16 MORPHOLOGICAL ANALYSIS Electrospinning of PCL (15% in CH 2 Cl 2 ) FIBRE POROSE Ing. Franca Bertoni work in progress Fibre CAVE Electrospinning A differenza dei metodi classici, quali melt, dry o wet spinning (5-500 µm), l electrospinning permette di ottenere nanofibre con dimensioni dell ordine dei nm Grande varietà di applicazioni: membrane semipermeabili, filtri fibre di rinforzo in materiali compositi tissue engineering microsuture interne drug delivery (sup/vol)

17 Fibre CAVE Electrospinning Materiali testati con questa tecnologia ALCUNI ESEMPI SETA Bombyx mori e Samia cynthia ricini copolimero PMMA-r-TAN PEO PCL, PLA, PGA (BIODEGRADABILI) MONOCRYL monofilamento per sutura in copolimero a blocchi PCL-PGA

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