Composites in Biomedical Applications

Cover......Page 1
Half Title......Page 2
Title Page......Page 4
Copyright Page......Page 5
Contents......Page 6
Preface......Page 8
Editors......Page 10
Contributors......Page 14
 Contents......Page 18
  1.1. Introduction......Page 19
  1.2. Implant Fixation Methods......Page 20
   1.3.1. Osteolysis......Page 22
   1.3.2. Primary Stability......Page 23
   1.3.4. Cement Failure......Page 24
   1.3.6. Implant Fracture......Page 25
   1.4.1. Femoral Head and Acetabular Cup......Page 26
   1.4.2. Femoral Prosthesis (STEM)......Page 27
   1.4.3. Femoral Prosthesis Geometry......Page 28
   1.4.4. Femoral Prosthesis Materials......Page 29
   1.6.2. Polymers......Page 30
   1.6.3. Ceramics......Page 31
   1.6.4. Composites......Page 32
  1.7. Numerical Methods in Hip Joint Biomechanics and Implant Study......Page 34
  1.8. Load Transfer in the Proximal Femur......Page 37
  1.9. Bone......Page 39
  References......Page 40
  2.1. Introduction......Page 48
   2.2.1. Plant-based Natural Fibers......Page 49
   2.2.2. Cellulose-based Natural Fibers......Page 50
   2.2.3. Biocomposites......Page 51
   2.3.1. Biomaterial Classifications......Page 52
   2.3.2. Application of Natural Fiber Biocomposite in Biomedicine......Page 53
  References......Page 57
  3.1. Introduction......Page 66
   3.2.1. Extrusion......Page 67
   3.2.2. Injection Molding......Page 69
   3.3.1. Biocomposite Materials in the Field of LEDs......Page 73
   3.3.2. Biosensors and Actuators......Page 74
   3.3.4. Photodiodes and Photovoltaic Solar Cells......Page 76
   3.3.5. Other Electrical Applications of Biopolymers......Page 78
   3.4.2. Scaffolds Including Calcium Phosphate (CaP)......Page 79
   3.4.4. Polymeric Biomaterials in Ophthalmology......Page 81
  3.5. Conclusions......Page 82
  References......Page 83
 Contents......Page 88
  4.1. Introduction: Resin-Based Composites (RBC)......Page 89
   4.1.1. Matrix in Resin-Based Composite......Page 90
   4.1.2. Fillers in Resin-Based Composite......Page 91
  4.2. Polymerization of Resin-Based Composites......Page 94
   4.2.1. Kinetics of Photopolymerization Reaction......Page 95
   4.2.3. Post-Polymerization Reaction......Page 96
   4.3.1. Camphorquinone (CQ)......Page 97
    4.3.2.1. Acyl Phosphine Oxide (APO)......Page 98
  4.4. Bulk-Fill Resin-Based Composites......Page 99
    4.4.1.1. Incremental Technique......Page 100
   4.4.2. Bulk-Fill Resin-Based Composites......Page 101
    4.4.3.1. Polymerization Shrinkage and Stress......Page 102
   4.5.1. Quartz-Tungsten-Halogen Light (QTH)......Page 103
   4.5.4. Light-Emitting Diode (LED)......Page 104
    4.5.5.2. Second-Generation LED......Page 105
    4.5.5.3. Third-Generation LED......Page 106
   4.6.1. Vibrational Spectroscopy......Page 107
  4.7. The Influence of Curing Light Distance on the Effectiveness of Cure of Resin-Based Composites......Page 108
  4.8. Summary......Page 109
  References......Page 110
 Contents......Page 116
  5.2. Biomaterials......Page 117
   5.2.1. Biomaterials: Evolution......Page 118
   5.2.3. Metals and Alloys......Page 119
   5.2.4. Bioceramics......Page 121
   5.2.5. Biopolymers......Page 122
   5.3.1. Types of Biocomposites......Page 126
   5.3.3. Applications of Biocomposites......Page 127
  5.4. Conclusion......Page 128
  References......Page 129
 Contents......Page 134
  6.1. Introduction......Page 135
   6.2.1. Market Investigation......Page 136
   6.3.1. Market Investigation......Page 138
    6.3.3.1. Concept Generation......Page 142
    6.3.3.2. Design Evaluation......Page 150
  6.4. Conclusion......Page 154
  References......Page 155
 Contents......Page 158
  7.1. Introduction......Page 159
  7.3. Results and Discussion......Page 161
    7.3.1.1. Anthropometric Data Evaluation of Malaysian Adults......Page 162
    7.3.1.2. Anthropometric Data Comparison between Students with Chair Dimensions......Page 168
   7.3.2. Mismatches between Chair......Page 172
   7.3.3. Detail Design of Biocomposite Chair with Inputs from AD......Page 173
  7.4. Conclusion......Page 174
  References......Page 175
 Contents......Page 178
  8.1. Introduction......Page 179
  8.2. Biocompatibility and Toxicology of Nanocellulose Composites......Page 182
   8.3.1. Pharmaceutical......Page 185
   8.3.2. Wound Dressings and Skin Substitutes......Page 187
   8.3.3. Cardiovascular Medical Devices......Page 189
   8.3.4. Orthopedics......Page 192
   8.3.5. Dental......Page 193
   8.3.6. Ophthalmologic Application......Page 195
  8.4. Conclusion......Page 196
  References......Page 197
  9.1. Introduction......Page 208
   9.1.1. General Overview of Rubber Gloves......Page 209
   9.1.2. Rubber Glove Types......Page 210
   9.1.3. Medical Rubber Glove Manufacturing......Page 211
   9.1.4. Medical Rubber Glove Properties......Page 214
  9.2. Incorporation of Waste Rubber Products in the Composites Industry......Page 215
  9.3. Incorporation of Waste Medical Rubber Gloves in the Composite Industry......Page 217
  Acknowledgment......Page 218
  References......Page 219
 Contents......Page 224
  10.1. Introduction......Page 225
  10.2. Fabrication Techniques of PLA/HAP Biocomposite......Page 226
  10.3. Properties of PLA/HAP Biocomposite......Page 228
  10.4. Thermal Properties......Page 229
  10.5. Mechanical Properties......Page 230
  10.6. Melt Flow Properties......Page 232
  10.7. Conclusion......Page 233
  References......Page 234
 Contents......Page 238
   11.1.2. Perfusion Cell Culture/Test Device......Page 239
   11.2.2. Basic Fluid Dynamics in Perfusion Channels......Page 241
   11.3.1. Preparation of Hydrogel-Based Composite Membrane......Page 242
   11.3.3. Experimental Approaches for Tests......Page 243
   11.4.1. Glucose Release Rate......Page 246
   11.4.2. Capacity of Absorption......Page 247
  11.5. Drug Delivery through Diffusion......Page 248
   11.5.1. Glucose from Culture Chamber to Drug Delivery Reservoir......Page 249
   11.5.2. Testing Drug from Delivery Reservoir to Culture Chamber......Page 251
  11.6. Conclusion......Page 253
  References......Page 254
 Contents......Page 256
   12.1.2. Classification of Biomedical Composites......Page 257
   12.2.1. Matrix Materials......Page 258
   12.2.2. Reinforcements......Page 259
   12.2.3. Interface......Page 260
   12.3.2. Fabrication Techniques......Page 262
   12.4.1. Characterization of Biomedical Nanocomposites......Page 264
    12.4.2.1. Tensile Testing......Page 267
    12.4.2.2. Compression Testing......Page 270
    12.4.2.5. Dynamic Mechanical Analysis......Page 271
    12.4.3.3. Cell Differentiation......Page 272
   12.4.4. Medical Applications of Nanocomposites......Page 273
  12.5. Concluding Remarks......Page 274
  References......Page 275
  13.1. Introduction......Page 280
  13.2. Natural Bone Structure......Page 281
  13.4. Marine Skeletal Nanostructures......Page 283
  13.5. Bioceramic-Polymer Nanocomposites......Page 284
  13.6. Marine Nanocomposites......Page 285
  13.7. Conclusion......Page 286
  References......Page 287
 Contents......Page 290
  14.1. Introduction......Page 291
   14.2.1. Magnesium Composite Materials......Page 293
   14.2.2. Applications......Page 294
    14.2.3.2. Zirconia (ZrO2)......Page 296
    14.2.3.5. Other Reinforcements......Page 297
    14.3.2.1. Electroplating......Page 298
   14.3.3. Vapor State......Page 299
   14.4.2. Mechanical Properties......Page 300
   14.4.3. Biological Properties......Page 301
   14.5.1. Corrosion Mechanisms......Page 302
   14.5.2. Types of Biological Corrosion......Page 303
    14.5.2.1. Galvanic Corrosion......Page 304
    14.5.2.3. Pitting Corrosion......Page 305
    14.5.2.5. Fretting Corrosion......Page 306
  14.6. Conclusion......Page 307
  References......Page 308
Index......Page 310