Studio sulla resistenza meccanica di giunzioni adesive per ambito biomedico

Abstract

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è analizzare e confrontare le principali famiglie di adesivi impiegati in ambito medicale, valutandone le proprietà meccaniche, la risposta a fatica e la compatibilità con l’ambiente biologico. La scelta di questo argomento nasce dall’interesse verso soluzioni meno invasive e più efficienti per la giunzione di tessuti e dispositivi medici, in alternativa alle tecniche tradizionali come suture e graffette. In particolare, sono stati presi in esame adesivi a base di fibrina, ispirati ai mitili, idrogel (come il PVA), e, a scopo comparativo, adesivi sintetici come i PSA acrilici soft e i siliconici. L’analisi è stata condotta attraverso una revisione critica della letteratura scientifica recente, con l’obiettivo di estrarre e confrontare parametri chiave quali tensione e deformazione a rottura, modulo elastico, resistenza al taglio e soglia a fatica. Inoltre, sono stati introdotti modelli predittivi per stimare il comportamento degli adesivi sotto carichi ciclici, come il modello di Lake-Thomas e le curve S-N. I risultati mostrano che, pur presentando limiti meccanici rispetto agli adesivi industriali, molti adesivi medicali offrono un buon compromesso tra biocompatibilità, adesione e degradabilità, aprendo interessanti prospettive per applicazioni future nella medicina rigenerativa e nei dispositivi biointerattivi.

The objective of this thesis is to analyze and compare the main families of adhesives used in the medical field, evaluating their mechanical properties, fatigue response, and compatibility with the biological environment. This topic was chosen based on an interest in less invasive and more efficient solutions for joining tissues and medical devices, as an alternative to traditional techniques such as sutures and staples. Specifically, fibrin-based adhesives, inspired by mussels, hydrogels (such as PVA), and, for comparative purposes, synthetic adhesives such as soft acrylic PSAs and silicones, were examined. The analysis was conducted through a critical review of recent scientific literature, with the aim of extracting and comparing key parameters such as stress and strain at break, elastic modulus, shear strength, and fatigue threshold. Furthermore, predictive models were introduced to estimate the behavior of adhesives under cyclic loading, such as the LakeThomas model and S-N curves. The results show that, despite presenting mechanical limitations compared to industrial adhesives, many medical adhesives offer a good compromise between biocompatibility, adhesion and degradability, opening up interesting prospects for future applications in regenerative medicine and biointeractive devices.