Biomateriály

Čo sú biomateriály?

Ten biomateriály, taktiež známy ako biokompatibilné materiály, Sú definované ako akákoľvek látka alebo kombinácia látok, prírodných alebo syntetických, ktoré sa môžu používať v biologickom systéme na určitý čas a s konkrétnou funkciou.

Tento výraz sa široko používa v oblasti medicíny na definovanie materiálov používaných na terapeutické alebo diagnostické účely a je tiež všeobecne rozpoznávaný v oblasti biologických a chemických vied, ako aj v materiálovom inžinierstve.

V blízkej budúcnosti budú 3D tlačiarne tlačiť orgány

Aplikácia biomateriálov v medicíne je mimoriadne široká a vďaka týmto materiálom sa táto oblasť zažila dôležitý pokrok, čo umožňuje značné zlepšenie v kvalite života ľudských bytostí v porovnaní s minulými časmi.

Podobne majú tieto materiály aj aplikácie v iných oblastiach zdravotných vied, ako je stomatológia, ošetrovateľstvo a veterinárny. Konkrétne sa v medicínskych biomateriáloch používajú v súčasnosti pre:

• Nahraďte členov, oblasti tkanív a orgánov tela.
• Opraviť a liečiť zlomeniny kostí.
• Opraviť a vymeňte zubné kúsky.
• Pomôžte konkurzom a vízii.
• Uzdraviť rany, vykonávať operácie, vložte do tela látky.
• „Zlepšiť vzhľad tela“ prostredníctvom estetických operácií.
• Vylepšite funkcie niektorých orgánov.
• Správne anomálie.

Je dôležité objasniť, že biomateriály alebo biokompatibilné materiály sa líšia od biologických materiálov, ktoré sa vyrábajú živými biologickými systémami (koža, chrupavka, kosť, tepny atď.) a všeobecne sa skladajú z buniek alebo bunkových produktov.

Charakteristiky biomateriálov

Bioimpresor schopný tlačiť živé orgány. Zdroj: андрей иьин, CC0, cez Wikimedia Commons

Existuje veľa charakteristík, ktoré majú biomateriály, a v nasledujúcom zozname sú zoskupené iba niektoré z nich:

- Sú to prírodné alebo umelé látky (syntetické).

- Sú systematicky a farmakologicky inertné, čo znamená, že by nemali spôsobiť reakciu v tele a že negatívne neovplyvňujú ich tkanivá.

- Sú špeciálne a starostlivo navrhnuté tak, aby boli začlenené alebo implantované do živej bytosti.

- Sú schopní byť v intímnom kontakte so živými tkanivami (svaly, kosť, krv, telesné tekutiny atď.) Bez toho, aby videli ich vlastnosti (v závislosti od toho, na čo boli navrhnuté).

- Sú zamestnaní na nahradenie častí ľudského tela.

Môže vám slúžiť: Stĺpec WinoGrasky

- Používajú sa na liečbu rôznych chorôb a rán (stehy, katétre, ihly, taniere atď.).

- Používajú sa tiež s diagnostickými a úložnými aplikáciami.

- V závislosti od typu biomateriálu sa používajú pre variabilné časové obdobia.

- Môžu byť kovové, keramické, polymérne alebo kombinované (zlúčeniny).

Biokompatibilitu

Jednou z najzvláštnejších charakteristík týchto materiálov je bezpochyby biokompatibilita, ktorá je definovaná ako kvalita niektorých materiálov na generovanie pozitívnych reakcií biologickým systémom, s ktorým sa dostanú do styku, aby splnili konkrétne funkcie.

Táto kvalita nie je len z biologického hľadiska, ale je to tiež chemická a mechanická charakteristika, ktorá uprednostňuje interakciu týchto materiálov so živými systémami.

Všeobecne sa tieto biomateriály podliehajú prísnym testom a štandardizáciám, takmer vždy v závislosti od času a tkanív, s ktorými budú potenciálne v kontakte, aby sa predišlo odmietnutiu biologickým systémom.

Typy biomateriálov

V priebehu času vďaka pokroku v oblasti vedy, medicíny a materiálneho inžinierstva bol vývoj nových biomateriálov stále viac a viac.

Najčastejšie akceptovaná klasifikácia rôznych typov biomateriálov uvažuje o 4 skupinách, oddelených podľa ich chemických a štrukturálnych charakteristík: polyméry, kovy, keramika a zlúčeniny.

Kovové biomateriály

Sú to biomateriály zložené z jedného alebo viacerých kovových prvkov, ako sú napríklad prvky zo železnej skupiny (Fe), niklu (Ni), hliníka (Al), meď (Cu), zinku (Zn) a titánu (Ti), zmiešané s malými s malými množstvá iných nemetalických prvkov, ako je uhlík (C), dusík (N) a kyslík (O).

V kovových biomateriáloch alebo v ich zliatinách sú atómy veľmi usporiadané, spojené navzájom vďaka atraktívnym elektrostatickým silám medzi negatívne naloženými elektronickými oblakami a pozitívne zaťaženými kovovými iónmi, akoby voľné elektróny fungovali ako „lepidlo“.

V dôsledku toho sa tieto materiály vyznačujú tým, že sú dobrými vodičmi tepla a elektriny, ako aj pre ich tvrdosť a ťažnosť.

Môže vám slúžiť: Prióny

Trpia však problémy s koróziou, keď sú vystavené vlhkosti, slanej vode, zemi a živých tkanivách, pretože kovové ióny reagujú spontánne s kyslíkom, vodíkom a soľami za vzniku kovových oxidov. Z tohto dôvodu jeho trvanlivosť a zamestnanosť závisí od jej odporu korózie.

Tieto materiály v medicíne poskytujú viacnásobné použitie na riešenie problémov s ľudským telom:

• Zubné amalgamy.
• Skrutky z nehrdzavejúcej ocele na upevnenie kostí.
• Kardiostimulátor vyrobený zo spojencov titánu.
• Stent koronárka vyrobená zo zmesi titánu a niklu.
• Kompletná protéza bedra vyrobená z kobaltového spojenca.
• Medzi inými.

Polymérne biomateriály

Sú to materiály, prírodné alebo syntetické, organické alebo anorganické, ktoré sú tvorené viacerými opakujúcimi sa jednotkami typu molekuly a možno sú tie, ktoré sa najčastejšie používajú v medicíne.

Dobrým príkladom sú nylon, polyetylén, polykarbonát, chlorid polyvinyl (PVC), polystyrén a silikón.

Všeobecne sú to malé reaktívne látky za rôznych podmienok: majú malú elektrickú vodivosť a nie sú magnetické. Líšia sa od kovových biomateriálov v mnohých charakteristikách, najmä v ich flexibilite a mäkkosti, takže môžu prijať rôzne formy.

Kontaktné šošovky sú vyrobené z biomateriálov

Pri relatívne vysokých teplotách však tieto materiály majú tendenciu zmäkčiť a/alebo rozkladať alebo degradovať, takže tento aspekt sa zvažuje v čase ich použitia na rôzne účely.

Medzi najbežnejšie aplikácie patria kontaktné šošovky, latexové chirurgické rukavice a chirurgické stehy.

Keramické biomateriály

Sú to zásadne anorganické materiály, ktoré sa skladajú z kovových a nemetalických prvkov, ako sú oxidy, nitrid, karbidy, soli atď. Môžu mať úplne alebo čiastočne kryštalickú štruktúru, aj keď môžu byť tiež úplne amorfné.

Tieto materiály sú vo všeobecnosti tepelné a elektrické izolátory, pretože zvyčajne nemajú veľké množstvo elektrónov vodiča. Sú tiež inertné a odolné proti korózii ako kovy. Môžu však byť náchylné na degradáciu za určitých podmienok.

Môže vám slúžiť: cerebrosidy

Všeobecne sú veľmi rigidné a tvrdé, aj keď sú podstatne krehkejšie alebo krehké ako kovy.

Medzi hlavné lekárske aplikácie keramiky patria okrem iného nápravné šošovky, zubné implantáty, časť protézy na výmenu bedra, keramické lešenie na kosti, okrem iného.

Zložené biomateriály

Toto sú biomateriály tvorené dvoma alebo viacerými materiálmi z troch predchádzajúcich skupín: kovy, keramika a polyméry. Majú kombináciu vlastností a charakteristík v dôsledku zmesi materiálov, ktoré nebolo možné získať v každom materiáli osobitne.

Najbežnejšími aplikáciami týchto biomateriálov sú biele výplne pre zuby a cestoviny alebo cementy, ktoré sa používajú na spojenie kostí.

Príklady biomateriálov

Existujú stovky rôznych biomateriálov, ktoré možno uviesť ako príklady, pozrime sa na niektoré z nich a vo funkciách, na ktorých sa zúčastňujú:

- Pri výmene poškodených alebo chorých častí: umelé kĺbové kĺbové kĺbové kĺbové kĺbové alebo úplné výmenu, dialyzačný stroj, ktorý nahrádza funkciu obličiek, výmena srdcového chlopne.

Umelé kĺbové kĺbové kĺby

- V pomoci počas hojenia: stehy, kostné dosky, skrutky atď.

- Na zlepšenie funkcie niektorých orgánov: kardiostimulátor srdca, intraokulárne šošovky, sluchové zariadenia.

X -ray obraz kardiostimulátora

- Na opravu estetických „problémov“: implantáty pre mamoplastiku (zvýšená veľkosť prsníka), na zvýšenie veľkosti brady, lícnych kostí atď.

- Pomoc pri klinickej diagnostike: sondy a katétre.

- Na pomoc pri liečbe chorôb: katétre a odtoky.

Odkazy

1. Chen, Q., & Thouas, g. (2014). Biomateriály: Základný úvod. CRC Press.
2. Kiradzhiyska, D. D., & Mantcheva, r. D. (2019). Prehľad biokompatibilných materiálov a ich používanie v medicíne. Folia Medica, 61 (1), 34-40.
3. Mihov, D., & Katerska, b. (2010). Subm biokompatibilné materiály používané v lekárskej praxi. Trakia Journal of Sciences, 8 (2), 119-125.
4. Shi, D. (2005). Úvod do biomateriálov. Svetový vedecký.
5. Teoh, s. H. (2004). Úvod do biomateriálov inžinierstva a prehľadu-prehľad. V inžinierskych materiáloch pre biomedicínske aplikácie (str. 1-1).
6. Wong, J. A., Bronzino, J. D., & Peterson, D. R. (Eds.). (2012). Biomateriály: princípy a prax. CRC Press.