Биоматериали: какво представляват, видове и характеристики

Човешките същества (и повечето животни) имат известна способност да лекуват рани и наранявания. Обикновено отворите на епидермиса чрез механични процеси следват медицински предсказуем лечебен механизъм: образуване на съсирек, възпаление, клетъчна пролиферация и диференциация на новите щамове, за да се ремоделира тъканта и да се върне в първоначалното й състояние във възможно най-голяма степен. възможен.

Във всеки случай не само епидермисът се възстановява. Костна консолидация и мобилизиране на миоцитни сателитни клетки (съответно в костите и мускулите), са примери за други физиологични механизми, които се опитват да лекуват микроразкъсвания и фрактури в нашия апарат локомотор.

Например, когато има фрактура на кост, клетъчните тела (остеоцити, остеобласти, остеокласти и клетки остеопрогенитори) секретират и ремоделират костния матрикс, за да се постигне възстановяване на нормалната форма на костта при малките възможно време. Обикновено в рамките на 6 до 8 седмици може да се види значително подобрение.

За съжаление, не всички тъкани заздравяват добре, а някои напълно нямат перфектен регенеративен капацитет, като сърцето или други органи. За да предизвикате границите на човешките физиологични възможности и потенциално да спасите милиони животи, биоматериалите идват в наши дни. Научете всичко за тях, защото бъдещето на медицината е най-малко обещаващо.

• Свързана статия: "Основни видове клетки на човешкото тяло"

Какво представляват биоматериалите?

Биоматериал, от медицинска гледна точка, е всеки естествен или синтетичен материал, предназначен за въвеждане в жива тъкан, особено като част от хирургически елемент или имплант. На физиологично ниво тези материали имат уникални свойства в сравнение с останалите, тъй като могат незабавен контакт с жива тъкан, без да причинява отрицателни имунни реакции в търпелив.

Освен това трябва да се отбележи, че биоматериалите те не постигат своята функция чрез отделяне на фармакологични вещества и не зависят от метаболизма в организма за постигане на желания ефект (в противен случай щяхме да говорим за лекарства). Тяхната проста функционалност и магия се намират в това да бъдат (и да се адаптират) на правилното място, тъй като те в идеалния случай служат за заместване на всяка твърда или мека тъкан, която е претърпяла някакъв вид увреждане. В допълнение към типичната им употреба, те все повече се използват като диагностични методи и други клинични събития.

Първото поколение биоматериали е замислено през около 1940 г., с пик на полезност и функция през 60-те и 70-те години на миналия век. Тъй като медицинските знания и материали са усъвършенствани, възможностите от тези елементи се подобряват с течение на времето, което води до съединения на втория и третия поколение. Някои от неговите идеални свойства са следните:

• Подходящи механични свойства: силно твърд биоматериал не може да бъде въведен в свободна естествена тъкан, тъй като правилната му функционалност би била възпрепятствана.
• Устойчивост на корозия във водна среда: човешкото тяло е 60% вода. Следователно биоматериалът да е устойчив на воден стрес е от съществено значение.
• Не трябва да предизвиква локална токсичност или канцерогенни събития в тъканта, в която е поставен.
• От второто поколение се търсеше, че материалите също са биоактивни. Те трябва да предизвикат физиологичен отговор, който поддържа функцията и ефективността на биоматериала.
• Друга от търсените нови характеристики е, че някои от материалите могат да бъдат реабсорбирани. Това означава, че те изчезват или се променят драстично с времето и могат да бъдат метаболизирани от тялото.
• И накрая, днес се очаква някои от тях да стимулират специфични реакции на клетъчно ниво.

Както можете да си представите, идеалните свойства на даден биоматериал зависят изцяло от функционалността. Например, хирургът иска винт, приложен за фиксиране на присадка при наранявания на сухожилие, за да се реабсорбира с течение на времето, така че пациентът да не трябва да се намесва отново. От друга страна, ако биоматериалът замени жизненоважна структура, идеята е, че той е постоянен и устои на всички елементи на екосистемата на тялото.

Освен това, някои биоматериали са интересни от клетъчна гледна точка, тъй като те могат да развият своя растеж и диференциация. Например, някои биоактивни кристали от трето поколение са предназначени да активират определени гени в увредени тъканни клетки, за да насърчат бързата регенерация. Изглежда като технология, взета от дистопично бъдеще, но това е реалност днес.

Видове биоматериали

За да не остане всичко изброено в поредица от ефирни концепции, ви представяме доказателство за полезността на биоматериалите. Не можем да ги покрием всички (тъй като списъкът е много дълъг), но събираме някои от най-интересните. Не го пропускай.

1. Калциево-фосфатна керамика

Порестата калциево-фосфатна керамика може да се използва за поправка на определени вътрешнокостни дефекти, тъй като те не са токсични, биосъвместими са с организма и не променят значително нивата на калций и фосфор в кръвта. Във всеки случай, тъй като биокерамиката е изключително твърда и се разгражда много бавно, обикновено е необходимо да се комбинира с биоразградими полимери, за да се постигнат по-добри резултати.

Тези видове импланти се използват за насърчаване на възстановяването на костите при фрактури, например. Любопитен факт е, че се наблюдава, че насищането на тези биоматериали с мезенхимни стволови клетки може да насърчи по-бърза и по-добра регенерация на тъкани при определени животни. Както можете да видите, биоматериалът не е просто минерал или съединение, а смес от органични и неорганични елементи, които се опитват да намерят идеалния баланс, за да постигнат своята функционалност.

2. биоактивни кристали

Биоактивните кристали също са идеални за някои регенеративни процеси на костно ниво, тъй като тяхната скорост на разграждане може да се контролира, те отделят определени йонни материали с остеогенен потенциал и имат повече от правилен афинитет при среща с костната тъкан. Например множество проучвания показват, че някои биоактивни кристали насърчават активирането на остеобласти, клетки от костна тъкан, които отделят междуклетъчен матрикс, който придава здравината на костта и функционалност.

• Може да се интересувате от: „12-те клона (или области) на психологията“

3. Резорбируеми бикортикални винтове

Резорбируемите пластини и винтове на базата на полимлечна и полигликолова киселина са актуални, тъй като те все повече заменят твърдите титанови елементи, които създават толкова много проблеми при наранявания при заваряване.

Например, полигликолатът е здрав, нетвърд материал, който не се протрива и предлага добра сигурност като опора по време на зашиване. Тези материали далеч превъзхождат титана, тъй като причиняват много по-малко дискомфорт на пациента, по-евтини са и не изискват хирургично отстраняване.

4. лепенки от биоматериал

Досега споменахме биоматериали, които се използват за костна регенерация, но те се използват и в меките тъкани. Например Националният институт по биомедицински изображения и биоинженерство разработва алгинатни пластири, базирани на кафяви водорасли, като терапевтични уплътнители за лечение на белодробни инфилтрации от травма, операция или състояния като пневмония и кистозна фиброза.

Резултатите от тези технологии са обещаващи, тъй като изглежда, че алгинатните пластири реагират добре натиск, подобен на този, упражняван от белите дробове, и подпомага регенерацията на тъканите в тези органи, които са толкова важни за живот.

5. Хидрогелна "превръзка" за изгаряния

Хората, които страдат от тежки изгаряния, изпитват истинска агония, когато превръзките им се пипат и освен това забавят епидермалния растеж и регенерацията на тъканите. Чрез използването на хидрогелове, които в момента се изследват, тази поредица от проблеми може да изчезне.

Хидрогелът би действал като идеален филм за предотвратяване на инфекция и разграждане, причинени от неблагоприятните условия на околната среда в раната.. В допълнение, той може да се разтвори със скоростта на определени контролирани процедури и да разкрие лезията без механичния стрес, който води до това. Без съмнение това безкрайно би подобрило болничния престой на пациенти с тежки изгаряния.

Резюме

Всичко, което ви казахме, не се основава на предположения и хипотези: много от тези материали вече се използват днес, докато други в момента се разработват активно.

Както виждате, бъдещето на медицината е най-малкото обещаващо. С откриването и усъвършенстването на биоматериалите се отварят безкрайни възможности от реабсорбцията на винтове и конци за интегриране на елементи в тъканите, които насърчават активирането на лечебните механизми собствен. Несъмнено реалността е по-странна от измислицата в областта на медицината.

Библиографски справки:

• Бхат, С. и Кумар, А. (2013). Биоматериали и биоинженерство утрешното здравеопазване. Биоматерия, 3 (3), e24717.
• Биоматериали, NIH. Събрано на 20 март в https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Грифит, Л. ж. (2000). Полимерни биоматериали. Act materialia, 48 (1), 263-277.
• Хъббел, Дж. ДА СЕ. (1995). Биоматериали в тъканното инженерство. Био/технология, 13 (6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O., & Planell, J. ДА СЕ. (2008). Биоматериали в ортопедията. Журнал на интерфейса на кралското общество, 5 (27), 1137-1158.
• Парк, Дж. и Лейкс, Р. С. (2007). Биоматериали: въведение. Springer Science & Business Media.
• Ратнър, Б. Д. и Брайънт С. Дж. (2004). Биоматериали: къде сме били и накъде отиваме. Annu. Rev. Biomed. инж., 6, 41-75.