Utilizzo di Oli Naturali come Lubrificanti nel Settore Protesico = Utilization of Natural Oils as Lubricants in Prosthetic Applications

Le protesi totali di articolazioni, o artroprotesi, rappresentano un notevole progresso nella medicina ortopedica, in quanto consentono di ripristinare la funzionalità articolare e alleviare il dolore in individui affetti da una vasta gamma di condizioni ortopediche patologiche, tra cui l'osteoartrosi. Il design attuale maggiormente utilizzato nelle protesi articolari, in particolare protesi di ginocchio e di anca, prevede la presenza di componenti metallici, atti a riprodurre i segmenti ossei, separati dalla presenza di un inserto polimerico in polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) volto a sostituire l’azione della cartilagine. Questo specifico accoppiamento di materiali ha portato ad un’ottimizzazione della maggior parte dei risultati in termini di riproducibilità dei movimenti fisiologici, biocompatibilità dei materiali, abbattimento dell’incidenza delle infezioni post operatorie e valori ottimali dei carichi applicabili. Tuttavia permane ad oggi il problema del fenomeno di usura, che determina una notevole riduzione della vita utile dell’impianto. Attualmente si stanno conducendo molti studi per risolvere il problema, volti alla sostituzione dei materiali citati con soluzioni alternative o alla modifica superficiale dei materiali stessi. Lo studio proposto in questo lavoro si pone come obbiettivo quello di realizzare un rivestimento lubrificante naturale e biocompatibile dell’inserto polimerico volto a ridurre il fenomeno di usura del materiale. Per la realizzazione del coating superficiale sono stati utilizzati materiali naturali differenti, quali: olio di lino epossidato, olio essenziale di menta, Vitamina E. A partire da queste sostanze sono state realizzate miscele delle stesse o modifiche dei singoli elementi tramite aggiunta di acido tannico, con l’obbiettivo di raggiungere specifici valori di viscosità e spessore del film e un’adesione ottimale del rivestimento al substrato polimerico. Sono state implementate diverse prove, variando progressivamente, in modo iterativo, diversi parametri di lavoro (tecniche di rivestimento, di asciugatura, pre-trattamenti superficiali del substrato) al fine di raggiungere l’ottenimento di uno strato di olio che aderisca alla superficie in modo omogeneo e permanente, assicurando la formazione di un film sottile che determini una riduzione del coefficiente di attrito del materiale e conseguentemente un abbattimento del fenomeno di usura. Una caratteristica peculiare di questo lavoro è rappresentata dallo stato fisico dello strato di rivestimento del substrato in UHMWPE. L’olio di lino epossidato, da noi utilizzato come possibile lubrificante, viene solitamente sfruttato a livello industriale per l’ottenimento di vernici di rivestimento, a questo scopo, come riportato in letteratura, questo olio viene polimerizzato completamente per l’ottenimento di coating solidi. Nel nostro lavoro, l’utilizzo innovativo di tale olio come lubrificante, richiede invece uno stato semi-solido in quanto, allo stato solido, il rivestimento risulta essere maggiormente fragile e debolmente adeso alla superficie, con conseguente perdita delle proprietà lubrificanti del rivestimento stesso. Al fine di ottenere un film di olio non perfettamente solido, sono state sperimentate specifiche condizioni di asciugatura. L’ottenimento di uno strato di rivestimento semi-solido, deformabile e che non si disperda nell’ambiente circostante è stata una delle principali sfide che abbiamo dovuto affrontare.