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Caratterizzazione delle superfici

Uno degli obiettivi principali della caratterizzazione delle superfici al giorno d’oggi, consiste nella ricerca relativa alla modifica delle superfici per sviluppare materiali ad elevate prestazioni. Analogamente al controllo di qualità dei produttori, questa attività richiede un’accurata analisi di una serie di parametri, tra cui le proprietà meccaniche, chimiche e tribologiche delle superfici: la rugosità superficiale, la durezza, la rigidità o l’elasticità, la resistenza, il potenziale/la carica, la struttura, e molto altro. Anton Paar offre diverse soluzioni per la caratterizzazione delle superfici, adatte sia per i ricercatori che per i produttori.

Caratterizzazione delle superfici dei biomateriali

Quando si misurano le proprietà delle superfici dei biomateriali, i ricercatori e i produttori affrontare sfide particolari. Un degli obiettivi principali consiste nel predire come reagirà un materiale quando sarà impiantato nel corpo umano e in che modo interagirà con i tessuti biologici, con i fluidi, ecc. Gli studi clinici sulla risposta immunitaria sono costosi, per cui è fondamentale misurare tutto prima, per poter predire il comportamento dei materiali. Altri campi di ricerca sono dedicati allo sviluppo di nuovi e migliori materiali, per far progredire il trattamento medico di una serie di malattie, o per fornire prodotti medici migliori ai propri clienti.

Studi tipici sui biomateriali includono l’analisi della rugosità della superficie, la misurazione della durezza e le proprietà strutturali, ma anche la caratterizzazione della carica superficiale, l’interazione superficiale, le proprietà idrofobe/idrofile, e molto altro. Anton Paar ha sviluppato soluzioni specializzate per l'analisi delle superfici di biomateriali quali protesi, impianti, tessuti, biopolimeri e pellicole organiche, denti, varie applicazioni oftalmiche e dispositivi medici quali stent, pillole e membrane.

Acquisendo i corretti dati di analisi, diventa possibile comprendere i materiali e il loro comportamento a livello molecolare. Possedere dati corretti - e precisi - ha un impatto enorme sull’effettiva conoscenza di un materiale e sulla possibilità di poter prevedere in che modo le prestazioni di un materiale possono essere influenzate anche da piccole modifiche. Ulteriori informazioni sulle analisi di una serie di campioni di biomedica importanti sono disponibili di seguito.

Test biomedicali: applicazioni

I materiali biocompatibili vengono impiegati in un'ampia gamma di applicazioni: dalle lenti a contatto e alle relative soluzioni di conservazione, a tessuti reali e artificiali, ossa e cartilagine da impiantare, protesi e dispositivi medici quali ad esempio gli stent. Nel corso di un test, ciascuno di questi possiede caratteristiche e problematiche proprie.

Fare clic su un’applicazione per ottenere ulteriori informazioni o per scaricare la relazione dell’applicazione, a cui si è interessati.

Protesi, impianti, tessuti e biopolimeri
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Denti e pellicole organiche
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Dispositivi medici
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Applicazioni oftalmiche
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Tribologia di cateteri urinari e pelle artificiale

I dispositivi medici devono rispondere a requisiti stringenti in termini di prestazioni e sicurezza del prodotto, nonché di normative FDA e MDR. Qui presentiamo una metodologia che consente di eseguire test dei sistemi a modello tribologico con cateteri urinari e pelle artificiale. Per i test dei cateteri si utilizza un tribometro MCR con supporti per campioni che consentono il fissaggio dei componenti dei dispositivi medici e dei tessuti molli. Il controllo di temperatura, forza e velocità del tribometro MCR consente di definire i parametri di prova per simulare le condizioni reali.

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Sviluppo di impianti dentali migliori

Quando si effettua la ricerca sui rivestimenti biocompatibili per materiali da impiantare, l'interazione fra il impianto e il relativo ambiente biologico rappresenta un parametro cruciale.

Per studiare l'interazione fra le proteine in soluzione con il materiale di impianto, è possibile utilizzare l’analizzatore di potenziale zeta sulla superficie SurPASS 3. ‘Aver maturato una conoscenza approfondita in questo campo vi consentirà di sviluppare impianti dentali resistenti alla formazione di pellicole organiche batteriche e contribuire in questo modo a diminuire il rischio di infezioni o di rigetti dell'impianto.

Scaricare la cartella dei biomateriali SurPASS 3 per capire in che modo l’analisi del potenziale zeta combina la definizione della cinetica di assorbimento con le caratteristiche dello strato della superficie assorbita.

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Caratteristiche meccaniche dello smalto dei denti

L'analisi delle proprietà meccaniche sopra e sotto la superficie trattata con smalto è di grande interesse per i trattamenti dentari, ad esempio nella prevenzione delle carie (cavità) o per il trattamento minimamente invasivo di carie precoci.

La nanoindentazione rappresenta uno dei più metodi più utilizzati per tali campioni e fornisce una visione chiara del gradiente di durezza dello smalto dei denti (durezza dei denti). I dati di analisi ottenuti sono una base essenziale per la scelta di nuovi materiali per le riparazioni odontoiatriche.

Scaricare la relazione dell'applicazione per capire come è stato utilizzato il tester da banco per la nanoindentazione NHT³ per un relativo studio.

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Un chiaro metodo di test per il controllo di qualità dei rivestimenti degli stent

Gli stent sono un’applicazione di massa medicale. Essi devono sottostare ad un rigorosa regolamentazione delle autorità nazionali quali la FDA e devono superare severi controlli di qualità prima di poter essere usati sui pazienti.

Uno dei pochi metodi che consente di verificare l’adesione di un rivestimento e di garantire una durata dell’impianto sufficientemente lunga consiste nel test di scalfittura. Per assicurarsi che gli stent si comportino nel modo richiesto - ad esempio nel rilasciare alcuni prodotti chimici - e non vengano danneggiati nel corpo, l’adesione e la resistenza alla scalfittura del rivestimento vengono misurati utilizzando un tester non di sclfitura NST³.

Scaricare la relazione dell'applicazione per capire in che modo gli stent possono essere installati sul tester di scalfitura e in che modo viene determinato il carico critico del rivestimento.

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Biocompatibilità delle membrane di emodialisi

Le misurazioni del potenziale zeta rappresentano il metodo corretto di analisi, se si desidera provare l'esistenza di una determinata modifica di superficie che migliora la biocompatibilità della superficie interna di una membrana di emodialisi.

Il potenziale zeta è sensibile anche a piccole variazioni nella chimica di superficie. La misurazione del potenziale zeta contribuisce a migliorare la biocompatibilità delle membrane di emodialisi. I supporti dedicati del campione per le membrane a fibra cava consentono di caratterizzare direttamente la superficie interna delle membrane.

L’analizzatore elettrocinetico SurPASS 3 consente di eseguire facilmente le misurazioni del potenziale zeta.

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Ulteriori informazioni sul potenziale zeta in generale sono disponibili in questo Wiki articolo:Potenziale zeta

Migliorare il comfort delle lenti a contatto

Le lenti a contatto morbide sono utilizzati da molte persone; il loro comfort è essenziale per tutti coloro che le indossano ogni giorno.

L’attrito e l’elasticità sono fattori chiave nella definizione della comodità. Grazie ad una risoluzione eccellente e a caratteristiche speciali orientate verso la ricerca quali la forza controllata rispetto alle misurazioni in profondità, è possibile acquisire una profonda comprensione delle lenti a contatto. È possibile utilizzare quindi i risultati per migliorare le proprietà di attrito e soddisfare maggiormente le esigenze dei vostri clienti.

Scaricare la relazione dell'applicazione per capire come Per effettuare questa ricerc di utilizza il tribometro nano NTR³ e un bioindentatore BIO UNHT³ (con uno speciale supporto del campione di lenti a contatto).

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Comportamento relativo all’invecchiamento delle lenti a contatto

Le lenti a contatto sono spesso destinate all'uso per un periodo di tempo determinato (es. 1 mese, 1 anno). Le lenti dovrebbero essere ugualmente buone l'ultimo giorno di utilizzo come se fosse il primo, per cui il loro comportamento relativo all’invecchiamento è un fattore di grande interesse.

L'invecchiamento dei materiali di solito è difficile da valutare, ma la conoscenza dell’elasticità del materiale fornisce un valido approfondimento scientifico al processo di invecchiamento. Il bioindentatore BIO UNHT³ misura l'elasticità di una lente a contatto; questo dato può essere utilizzato per verificare la variazione delle proprietà meccaniche dovute all'invecchiamento.

Scarica la relazione dell'applicazione per capire come può essere utilizzato il bioindentatore per caratterizzare il comportamento meccanico delle lenti a contatto e dei biomateriali.

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Test di idrogel in condizioni reali

Test degli idrogel viene percepito come operazione complicata da eseguire a causa della difficoltà di montaggio degli stessi sopra o dentro un supporto per campioni, e perché anche lievi modifiche nella pressione esercitata su di essi possono provocare notevoli alterazioni nelle loro proprietà tribologiche.

Un tribomerto MCR dotato di supporto per campioni per idrogel, consente di ottenere risultati precisi dei test, non condizionati da fattori esterni. Inoltre, assicura l'adattamento ottimale alle condizioni reali in termini di pressione di contatto, velocità di scorrimento e temperatura ed è caratterizzato da un'elevata sensibilità nella misurazione dell’ attrito, soprattutto su una vasta gamma di velocità di scorrimento - da pochi nm/s a oltre 1 m/s.

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Simulazione delle condizioni del corpo umano nei test eseguiti sui fluidi delle lenti a contatto

Le soluzioni oftalmiche devono avere un basso attrito e sono diverse dalle condizioni umane simulate su una macchina. Tuttavia la necessità di testare queste soluzioni deriva da fattori economici e di comodità.

Un tribometro MCR misura il coefficiente di attrito in corrispondenza di diverse velocità di scorrimento e di forze normali. La sua capacità di velocità estremamente bassa vi consente di caratterizzare sia l’attrito statico che quello cinetico. Nella maggior parte dei casi, l’attrito di confine stabilito in modo accurato è un fattore critico nei test delle prestazioni generali del fluido.

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Analisi del tessuto (umano) per ricercare l’evoluzione il trattamento della malattia

Le proprietà dei tessuti umani e artificiali rappresentano un settore ampio, dato che i ricercatori in tutto il mondo lavorano sulla comprensione e la guarigione di malattie di tutti i tipi.

Molti tessuti umani sono soggetti a carichi meccanici e la loro caratterizzazione meccanica può fornire informazioni preziose per capire le evoluzioni delle malattie, i trattamenti e per la progettazione delle sostituzioni artificiali (impianti, impalcature). Anton Paar si è di recente occupata della mancanza iniziale di strumentazione sensibile in quest'area con il bioindentatore BIO UNHT³.

Scarica la relazione dell'applicazione per capire il modo in cui esso viene utilizzato per eseguire test, sia sui tessuti che sui relativi materiali potenziali di sostituzione.

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Metodi di test per lo sviluppo dei farmaci contro l’osteoporosi

L'osteoporosi è la diminuzione della durezza delle ossa (aumentata fragilità ossea) dovuta, nella maggior parte dei casi, all'età.

Le sostanze attive presenti nei farmaci hanno un effetto diretto sulle caratteristiche dell'osso, per cui la durezza delle ossa, il modulo elastico delle ossa, e lo scorrimento osseo sono rappresentano parametri chiave nello sviluppo di nuovi farmaci. L’analisi ad alta risoluzione di tali parametri costituisce un supporto essenziale dei risultati della ricerca nel caso in cui di depositano brevetti o si promuovono nuove sostanze attive per processi di test o per lanci sul mercato.

Tutti i parametri possono essere misurati utilizzando il bioindentatore Bio UNHT³: modulo elastico e proprietà di scorrimento delle ossa.

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Vantaggio aggiuntivo per i ricercatori: Anton Paar coopera a stretto contatto con diverse università per sviluppare materiali ossei artificiali a basso costo per scopi di ricerca. Queste collaborazioni vi garantiscono l’accesso al know-how e sviluppi particolari, quali i supporti per campioni per campioni complessi, e ci aiutano a progettare soluzioni individuali personalizzate. Contattare un rappresentante Anton Paar per ricevere ulteriori informazioni.

Ricerca di sostituti della cartilagine preziosi sotto il profilo medico ed economico

La ricerca di un sostituto per il materiale della cartilagine è ancora in corso. Tuttavia, questioni quali la preparazione dei campioni e il montaggio rendono difficoltosa l'analisi delle proprietà meccaniche della cartilagine. Inoltre, quando nel caso di fluidi biologici, il volume del campione disponibili per scopi di test è limitato. Tutto questo richiede un’opportuna configurazione dei test.

Le capacità di bassa velocità, bassa coppia del tribometro MCR comprendono una configurazione dei test efficiente in termini di tempo e di costo offrendo possibilità uniche per l’esecuzione dei test sull attrito e sull'usura della cartilagine naturale e di quella artificiale, nonché per i sotituti dei fluidi sinoviali.

Scarica la relazione dell'applicazione per capire in che modo viene utilizzato il MCR per l’analisi biotribologica della cartilagine.

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Attrezzatura di prova per laboratori e produttori di materiali biocompatibili

I biomateriali sono spesso sensibili, facilmente influenzati da fattori esterni e di difficile montaggio sugli strumenti di misurazione. Per questi motivi, sono necessarie attrezzature di test altamente precise che in grado di essere adattate facilmente ai campioni quli lenti a contatto, tessuti, gel, fluidi e altro.

Anton Paar offre strumenti specializzati che vengono ampiamente utilizzati nei laboratori di test sulla biocompatibilità:

È disponibile una gamma di speciali supporti dei campioni per lenti a contatto, idrogel, e altri accessori per supportare in maniera ottimale i laboratori nella ricerca biomedica, nonché i produttori nell’elaborazione di biomateriali e nel controllo di qualità.

Se si desidera provare la nostra strumentazione in pratica, consultare i seminari e le offerte negli Anton Paar Technical Centers o contattare direttamente un rappresentante Anton Paar per richiedere ulteriori informazioni o per una demo:

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Soluzioni Anton Paar per la caratterizzazione delle superfici

Microscopia a forza atomica (AFM)

Tecnologia "research-grade" appositamente progettata per ridurre la complessità

I microscopi a forza atomica forniscono immagini 3D reali relative alle topografie delle superfici, fornendo informazioni su proprietà quali rugosità e rigidità.

La AFM è ritenuta una metodologia impegnativa, per questo Anton Paar ha introdotto un nuovo approccio alla tecnologia, riducendo la complessità operativa dello strumento e rendendo così accessibile questa tecnica a nuovi gruppi di utenti.

Il risultato è un microscopio a forza atomica che, ove possibile, facilita il lavoro: automatizza i passaggi operativi complessi e offre un alto livello di fruibilità per l'intero flusso di lavoro della misura; una tecnologia "research-grade" semplice da usare e accessibile a tutti i tipi di utenti.

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Tribologia

Studio dei materiali in condizioni di servizio con tutte le geometrie di misura necessarie

Per informazioni sulle prestazioni dei materiali sotto l'influenza di varie condizioni esterne, come temperatura e umidità, una conoscenza del comportamento tribologico è fondamentale. I tribometri misurano le proprietà di attrito, usura e lubrificazione di tutti i tipi di materiali.

La lunga esperienza di Anton Paar si riflette in una gamma di strumenti che si estende dai modelli standard pin-on-disk ai modelli per temperature elevate, per nanomateriali, per applicazioni in condizioni di umidità e di vuoto, fino a un tribometro MCR che combina tribologia e reologia.

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Scratch testing

La miglior visualizzazione possibile di un graffio in piena conformità con gli standard internazionali

Gli scratch tester vengono utilizzati per caratterizzare sistemi film-substrato in termini di adesione dei rivestimenti, resistenza al graffio e al danneggiamento. Gli scratch tester di Anton Paar si contraddistinguono per le tecnologie brevettate quali la visualizzazione sincronizzata di panorama e curve del graffio.

La documentazione delle misure è conforme agli standard internazionali e i campioni possono essere analizzati nuovamente o confrontati con risultati precedenti in qualsiasi momento.

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Misura spessore rivestimenti (Calo test)

Misura veloce e semplice dello spessore dei rivestimenti

Poiché lo spessore del rivestimento ha un impatto sul prodotto finale, poter effettuare misure accurate ma poco costose per garantire la qualità di un rivestimento è molto importante.

Per soddisfare queste esigenze, i Calotester di Anton Paar impiegano il semplice metodo del cratere con sfera. Questa conveniente tecnica di caratterizzazione consente di effettuare misure in 1 o 2 minuti, in conformità con gli standard internazionali, garantendo qualità dei dati, miglioramento della produttività e risparmio di costi.

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Analisi della carica superficiale

Un'analisi veloce e diretta di campioni reali che riflette le proprietà delle superfici

Molti materiali sono soggetti a modifiche dovute a stoccaggio, invecchiamento oppure usura durante il funzionamento. Per prevedere questi cambiamenti, e per sviluppare nuovi materiali ottimizzati e ad elevate prestazioni, i materiali vengono testati in condizioni reali. Proprietà come carica superficiale, adsorbimento/desorbimento o attrazione/repulsione consentono di comprendere inquinamento di membrane, efficacia dei detergenti, adesione di sostanze biologiche e molto altro. Queste conoscenze si ottengono misurando semplicemente il potenziale zeta di una superficie.

Anton Paar è un pioniere nell'analisi del potenziale zeta di materiali solidi macroscopici e ha trasformato la propria tecnica di analisi di superficie in un'applicazione di routine nel lavoro di laboratorio quotidiano.

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Test di indentazione

Misurare quello di cui gli altri effettuano solo una stima e ottenere i risultati più velocemente

I test di indentazione forniscono informazioni su proprietà meccaniche come durezza e modulo elastico di film sottili, rivestimenti e substrati. Anton Paar è l'unica azienda a fornire un nanoindentatore dotato di sensore di forza in grado di misurare realmente la forza applicata a un campione invece di effettuare una stima dei valori basati su un attuatore.

La nuova generazione di tester a indentazione è dotata della modalità "Quick Indentation" che offre risultati 8 volte più velocemente rispetto alle precedenti generazioni di strumenti.

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Diffrazione di raggi X a basso angolo a incidenza radente (GISAXS)

La miglior dotazione per studi di superfici di particelle con beamline compatta da laboratorio SAXS/WAXS/GISAXS

La GISAXS è un importante strumento per l'analisi di superfici nanostrutturate e film sottili. La nanostruttura determina le proprietà di un materiale e influenza la possibilità di utilizzo di rivestimenti industriali, tecniche di stampa, elettronica, sensori in campo medico, supporti per l'immagazzinamento di energia e molto altro. L'analisi di nanostrutture in condizioni variabili o in condizioni esterne estreme, come temperature e umidità elevate, consente di modulare e ottimizzare i materiali.

Dal 1950 Anton Paar è leader nel campo della SAXS. Questa esperienza si traduce nei sistemi SAXS/WAXS/GISAXS dotati della risoluzione più elevata associati a un ingombro compatto per la nano ricerca quotidiana, per un'efficiente caratterizzazione di campioni diversi (da liquido a solido) e per lo sviluppo di nuovi metodi.

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Applicazioni in scienze dei materiali

Trova le soluzioni per la tua applicazione nel nostro database dei documenti.