المواد الحيوية: ما هي وأنواعها وخصائصها

لدى البشر (ومعظم الحيوانات) بعض القدرة على التئام الجروح والإصابات. عادة ، تتبع فتحات البشرة بواسطة العمليات الميكانيكية آلية علاج يمكن التنبؤ بها طبياً: تكوين الجلطة ، الالتهاب ، تكاثر الخلايا وتمايز السلالات الجديدة ، من أجل إعادة تشكيل الأنسجة وإعادتها إلى حالتها الأصلية إلى أقصى حد ممكن. ممكن.

على أي حال ، لا يتم إصلاح البشرة فقط. توحيد العظام وتعبئة الخلايا العضلية الساتلة (في العظام والعضلات ، على التوالي) ، هي أمثلة على الآليات الفسيولوجية الأخرى التي تحاول شفاء التمزقات الدقيقة والكسور في أجهزتنا قاطرة.

على سبيل المثال ، عندما يكون هناك كسر في أحد العظام ، فإن أجسام الخلايا (الخلايا العظمية ، بانيات العظم ، ناقضات العظم والخلايا osteoprogenators) يفرز ويعيد تشكيل مصفوفة العظام ، من أجل تحقيق أن يستعيد العظم شكله الطبيعي في القاصر الوقت الممكن. عادة ، في غضون 6 إلى 8 أسابيع ، يمكن ملاحظة تحسن كبير.

لسوء الحظ ، لا تلتئم جميع الأنسجة جيدًا ويفتقر بعضها تمامًا إلى القدرة على التجدد ، مثل القلب أو الأعضاء الأخرى. لتحدي حدود القدرات الفسيولوجية البشرية وربما إنقاذ ملايين الأرواح ، تأتي المواد الحيوية في عصرنا. تعلم كل شيء عنهم ، لأن مستقبل الطب هو الأقل وعدًا.

• مقالات لها صلة: "أنواع الخلايا الرئيسية في جسم الإنسان"

ما هي المواد الحيوية؟

المادة الحيوية ، من وجهة نظر طبية ، هي أي مادة طبيعية أو اصطناعية يقصد إدخالها في الأنسجة الحية ، خاصة كجزء من عنصر جراحي أو غرسة. على المستوى الفسيولوجي ، تتمتع هذه المواد بخصائص فريدة مقارنة بالباقي ، حيث يمكنها ذلك ملامسة الأنسجة الحية على الفور دون التسبب في استجابات مناعية سلبية في مريض.

بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المواد الحيوية أنها لا تحقق وظيفتها من خلال فصل المواد الدوائية ولا تعتمد على التمثيل الغذائي من قبل الكائن الحي لتحقيق التأثير المطلوب (وإلا فإننا نتحدث عن الأدوية). تم العثور على وظيفتها وسحرها في الوجود (والتكيف) في المكان المناسب ، لأنها تعمل بشكل مثالي على استبدال أي نسيج صلب أو رخو عانى من نوع من الضرر. بالإضافة إلى استخدامها النموذجي ، يتم استخدامها أيضًا بشكل متزايد كطرق تشخيص وأحداث إكلينيكية أخرى.

تم ابتكار الجيل الأول من المواد الحيوية في حوالي عام 1940 ، وبلغت ذروة الفائدة والوظيفة في الستينيات والسبعينيات. كما تم صقل المعرفة والمواد الطبية ، والقدرات من هذه العناصر يتحسن بمرور الوقت ، مما أدى إلى ظهور مركبات من الثاني والثالث جيل. فيما يلي بعض خصائصه المثالية:

• الخواص الميكانيكية المناسبة: لا يمكن إدخال مادة حيوية شديدة الصلابة في نسيج طبيعي رخو ، حيث سيتم إعاقة وظيفتها الصحيحة.
• مقاومة التآكل في الوسط المائي: يتكون جسم الإنسان من 60٪ ماء. لذلك ، من الضروري أن تكون المادة الحيوية مقاومة للإجهاد المائي.
• لا ينبغي أن تعزز السمية الموضعية أو الأحداث المسببة للسرطان في الأنسجة التي توضع فيها.
• من الجيل الثاني ، تم السعي إلى أن تكون المواد نشطة بيولوجيًا أيضًا. يجب أن تحفز هذه الاستجابة الفسيولوجية التي تدعم وظيفة وأداء المادة الحيوية.
• ومن الخصائص الجديدة المنشودة أن بعض المواد كانت قادرة على إعادة امتصاصها. هذا يعني أنها تختفي أو تتغير بشكل كبير بمرور الوقت ويمكن أن يتم استقلابها بواسطة الجسم.
• أخيرًا ، من المتوقع اليوم أن يحفز بعضها استجابات محددة على المستوى الخلوي.

كما يمكنك أن تتخيل ، تعتمد الخصائص المثالية للمادة الحيوية كليًا على الوظيفة. على سبيل المثال ، يريد الجراح وضع مسمار لولبي لإصلاح طعم في إصابات الأربطة لإعادة امتصاصه بمرور الوقت ، لذلك لا يتعين على المريض التدخل مرة أخرى. من ناحية أخرى ، إذا حلت المادة الحيوية محل هيكل حيوي ، فإن الفكرة هي أنها دائمة وتقاوم جميع عناصر النظام البيئي للجسم.

بجانب، بعض المواد الحيوية مثيرة للاهتمام من وجهة نظر خلوية ، حيث يمكنها تطوير نموها وتمايزها. على سبيل المثال ، تم تصميم بعض بلورات الجيل الثالث النشطة بيولوجيًا لتنشيط جينات معينة في خلايا الأنسجة التالفة ، من أجل تعزيز التجديد السريع. يبدو وكأنه تقنية مأخوذة من مستقبل بائس ، لكن هذا واقع اليوم.

أنواع المواد الحيوية

حتى لا يبقى كل ما سبق في سلسلة من المفاهيم الأثيرية ، نقدم لك دليلًا على فائدة المواد الحيوية. لا يمكننا تغطيتها جميعًا (لأن القائمة طويلة جدًا) ، لكننا نجمع بعضًا من أكثرها إثارة للاهتمام. لا تفوتها.

1. سيراميك فوسفات الكالسيوم

يمكن استخدام سيراميك فوسفات الكالسيوم المسامي لإصلاح عيوب معينة داخل الجلد ، كما هي أنها ليست سامة ، فهي متوافقة حيوياً مع الكائن الحي ولا تغير بشكل كبير مستويات الكالسيوم والفوسفور في الدم. على أي حال ، نظرًا لأن السيراميك الحيوي شديد الصلابة ويتحلل ببطء شديد ، فمن الضروري عادةً دمجها مع البوليمرات القابلة للتحلل لتحقيق نتائج أفضل.

تستخدم هذه الأنواع من الغرسات لتعزيز تعافي العظام في حالات الكسور ، على سبيل المثال. كحقيقة غريبة ، فقد لوحظ أن تشريب هذه المواد الحيوية بالخلايا الجذعية الوسيطة يمكن أن يعزز تجديد الأنسجة بشكل أسرع وأفضل في بعض الحيوانات. كما ترى ، فإن المادة الحيوية ليست مجرد معدن أو مركب ، بل هي مزيج من العناصر العضوية وغير العضوية التي تحاول إيجاد التوازن المثالي لتحقيق وظائفها.

2. بلورات نشطة بيولوجيا

تعتبر البلورات النشطة بيولوجيًا أيضًا مثالية لعمليات تجديد معينة على مستوى العظام ، منذ ذلك الحين يمكن التحكم في معدل تحللها ، فهي تفرز بعض المواد الأيونية ذات الإمكانات العظمية ولديها تقارب أكثر من الصحيح مع أنسجة العظام. على سبيل المثال ، أظهرت دراسات متعددة أن بعض البلورات النشطة بيولوجيًا تعزز تنشيط بانيات العظم ، خلايا أنسجة العظام التي تفرز مصفوفة بين الخلايا التي تعطي العظام قوتها و وظائف.

• قد تكون مهتمًا بـ: "فروع (أو مجالات) علم النفس الاثني عشر"

3. مسامير لولبية قابلة للامتصاص

الألواح والمسامير القابلة للامتصاص على أساس الأحماض المتعددة الجليكوليك والعديد من الجليكوليك هي ترتيب اليوم ، حيث أنها تحل بشكل متزايد محل عناصر التيتانيوم الصلب التي تسببت في العديد من المشاكل عند إصابات اللحام.

على سبيل المثال ، تعد polyglycollate مادة قوية وغير صلبة لا تفسد وتوفر أمانًا جيدًا كدعم أثناء الخياطة. تتفوق هذه المواد كثيرًا على مادة التيتانيوم لأنها تسبب قدرًا أقل من الانزعاج للمريض وأقل تكلفة ولا تتطلب إزالة جراحية.

4. بقع المواد الحيوية

لقد ذكرنا حتى الآن المواد الحيوية المستخدمة في تجديد العظام ، ولكنها تستخدم أيضًا في الأنسجة الرخوة. على سبيل المثال ، يقوم المعهد الوطني للتصوير الطبي الحيوي والهندسة الحيوية بتطوير بقع الجينات ، بناءً على الطحالب البنية ، مثل المواد المانعة للتسرب العلاجية لعلاج ارتشاح الرئة من الصدمات أو الجراحة أو حالات مثل الالتهاب الرئوي والتليف الكيسي.

نتائج هذه التقنيات واعدة ، حيث يبدو أن رقع الجينات تستجيب بشكل جيد ضغوط مماثلة لتلك التي تمارسها الرئتان وتساعد على تجديد الأنسجة في هذه الأعضاء الضرورية جدًا الحياة.

5. ضمادة "هيدروجيل" للحروق

يعاني الأشخاص الذين يعانون من حروق شديدة من آلام حقيقية عند التعامل مع الضمادات ، علاوة على ذلك ، يؤخر نمو البشرة وتجديد الأنسجة. باستخدام الهلاميات المائية التي تجري دراستها حاليًا ، يمكن أن تختفي هذه السلسلة من المشاكل.

يعمل الهيدروجيل كغشاء مثالي لمنع العدوى والتدهور الناجم عن المشاكل البيئية في الجرح.. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتحلل بمعدل بعض الإجراءات الخاضعة للرقابة ويكشف الآفة دون الضغط الميكانيكي الذي يستتبعه ذلك. بدون شك ، هذا من شأنه أن يحسن بشكل لا نهائي الإقامة في المستشفى للمرضى الذين يعانون من حروق شديدة.

ملخص

كل ما قلناه لك لا يعتمد على التخمينات والفرضيات: العديد من هذه المواد قيد الاستخدام حاليًا ، بينما يجري تطوير مواد أخرى بشكل نشط حاليًا.

كما ترون ، فإن مستقبل الطب ، على أقل تقدير ، واعد. مع اكتشاف وصقل المواد الحيوية ، تفتح الاحتمالات اللانهائية ، من إعادة امتصاص مسامير وخيوط لتكامل العناصر في الأنسجة التي تعزز تفعيل آليات الشفاء ملك. لا شك أن الواقع أغرب من الخيال في مجال الطب.

المراجع الببليوجرافية:

• بهات ، س. ، وكومار ، أ. (2013). المواد الحيوية والهندسة الحيوية الرعاية الصحية في الغد. المادة الحيوية، 3 (3) ، e24717.
• المواد الحيوية ، المعاهد الوطنية للصحة. تم جمعها في 20 مارس في https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• جريفيث ، ل. ز. (2000). المواد الحيوية البوليمرية. الفعل المادي، 48 (1) ، 263-277.
• هوبيل ، ج. ل. (1995). المواد الحيوية في هندسة الأنسجة. الحيوية / التكنولوجيا، 13 (6) ، 565-576.
• Navarro، M.، Michiardi، A.، Castano، O.، & Planell، J. ل. (2008). المواد الحيوية في جراحة العظام. مجلة واجهة المجتمع الملكي ، 5 (27) ، 1137-1158.
• Park، J.، & Lakes، R. س. (2007). المواد الحيوية: مقدمة. Springer Science & Business Media.
• راتنر ، ب. د ، وبراينت ، س. ج. (2004). المواد الحيوية: أين كنا وإلى أين نحن ذاهبون. Annu. القس. بيوميد. المهندس ، 6 ، 41-75.