Dynamic mechanical characterization of biomaterials for medical devices

Biomateriaalit ovat materiaaleja, jotka on tarkoitettu käytettäväksi biologisissa systeemeissä minkä tahansa kudoksen, elimen tai kehon toiminnon arvioimiseksi, hoitamiseksi, täydentämiseksi tai korvaamiseksi. Lääkinnälliset laitteet ovat ryhmä erilaisia tuotteita, joiden tarkoituksena on edistää ihmisten terveyttä, sekä parantaa elämänlaatua. Implantit ovat yksi lääkinnällisten laitteiden luokka, jotka sijoitetaan ihmiskehoon toimintakyvyn palauttamiseksi tai sairauden parantamiseksi.Tämän työn tavoitteena on analysoida erilaisiin kliinisiin sovelluksiin tarkoitettujen biomateriaalien ominaisuuksia ja kehittää niiden mekaanista karakterisointia. Biomateriaalit on tutkittava asianmukaisesti ennen niiden käyttöönottoa, jotta voidaan varmistua niiden turvallisuudesta ja että ne toimivat toivotulla tavalla. Tämä on myös suora lainsäädännöllinen vaatimus, joka on asetettu Euroopan unionissa asetuksella 2017/745. Asianmukainen biomekaaninen arviointi ei kuitenkaan ole suoraviivaista, vaan on varsin usein kallista ja aikaa vievää. Biomateriaalin puutteellinen testaus voi pahimmillaan johtaa ko. implantin epäonnistumiseen kliinisessä käytössä. Tässä työssä keskitytään erityisesti siihen, miten biomateriaalien dynaamismekaaninen testaus voidaan suorittaa niiden tarkoitettujen sovelluskohtien mukaan. Tutkimuksessa analysoitiin erilaisia biomateriaaleja (polymeeri, metalli,keraami) lähempänä fysiologisesti merkittäviä olosuhteita käyttäen dynaamista mekaanista analyysiä, jossa käytettiin useita kuormitusmuotoja. Tulokset osoittavat, että biomekaanisten ominaisuuksien arviointimenetelmä ja optimoidut testausprotokollat voidaan tehdä paremmin sopiviksi lääkinnällisten laitteiden soveltamiseen.Tuloksia voitaisiin käyttää esimerkiksi lääkinnällisten laitteiden suunnitteluprosesseihin ja biomateriaalien valmistusmenetelmien parantamiseen.