Testaustyökalut luonnollisille ja keinotekoisille biomateriaaleille

Implanttien kehittämisen kannalta on välttämätöntä mitata myös luonnollisten biomateriaalien ominaisarvoja.

Ihmisen reisiluun kuormituskoe ja kiinnitetyt venymäliuskat

Kokeen tarkoitus on määrittää missä määrin implantoitu endoproteesi jäykistää luuta ja siten suojaa sitä jännitysten vaikutuksilta. Tätä varten ihmisen reisiluu kiinnitetään ZwickRoell AllroundLine Z020 -koestuskoneeseen. Koneeseen liitetty laakeri auttaa poistamaan poikittaisvoimia. Sitten reisiluun päätä kuormitetaan aksiaalisesti. Luun pinnalle kiinnitetyt venymämittarit mahdollistavat reisiluun pinnan jännityksen vertaamisen ennen ja jälkeen proteesin asentamisen.

Ihmisen polvinivelen kuormituskoe

Polviniveleen kohdistuvien voimien määrittämiseen voidaan käyttää kannattelevaa testausjärjestelyä. 

Lampaan luiden taivutuskokeet

Lampaan luiden kolmipistetaivutuskoe on tarkoitettu taivutuslujuuden mittaamiseen murtuman parantumisen jälkeen. Tätä varten murtumasta parantunut luu kiinnitetään päistään tai valetaan kiinni tukiin, ja sitä kuormitetaan pöytämallisella zwickiLine Z0.5 kN -koestuskoneella. Näytteenkiinnittimet on suunniteltu siten, että luuta voidaan kiertää tietyn asteluvun verran, mikä mahdollistaa luun koko pinnan taivutuslujuuden määrittämisen. Tällä tavalla saatuja ominaisarvoja käytetään FEM-simulaatioissa mallintamaan luunmurtumien parantumiskäyttäytymistä.

Kudosten tukirakenteiden mekaanisten ominaisuuksien arviointi (puristus- ja virumislujuus) osana suunnittelua

Tutkittaessa biomateriaaleja, on välttämätöntä, että testausympäristö vastaa mahdollisimman pitkälti materiaalin todellisia olosuhteita. Tästä syystä tämän alan testaus suoritetaan mieluiten lämpöhauteessa tai inkubaattorissa. Eräässä kokeessa esimerkiksi luuytimen solut kiinnitetään alustamateriaaliin ja soluja viljellään nesteliuoksessa syklisen mekaanisen kuormituksen alaisuudessa. Tähän tarvitaan 37 °C lämpötila ja 100 % suhteellinen ilmankosteus. Syklinen kuormitus tapahtuu hyvin matalilla voimilla ZwickRoell:n koestuskoneella, jossa on sähkömekaaninen testaussylinteri. Kuormitus kohdistetaan haudeastiaan integroidulla, näytteen yläpuolella olevalla painimella. Näytteet peitetään ravintoliuoksella ja huuhdotaan hiilidioksidilla tai N2:lla pH-arvon säätämiseksi. Venymät ovat välillä 30 - 100 μm. Polven korvaavia materiaaleja testataan simuloimalla käyttäen alustoihin kiinnitettyjä luusoluja, joita kuormitetaan syklisesti yli 1 µm venymällä in-vitro. Näiden korvikemateriaalien tarkoitus on edistää murtumien parantumista tai kudosten ja luusolujen kasvua implanteissa, mikä poistaa tarpeen irrottaa luumateriaalia muualta potilaan luustosta. 
Ylös