Βιοϋλικά: τι είναι, τύποι και χαρακτηριστικά

Τα ανθρώπινα όντα (και τα περισσότερα ζώα) έχουν κάποια ικανότητα να επουλώνουν πληγές και τραυματισμούς. Κανονικά, τα ανοίγματα της επιδερμίδας με μηχανικές διεργασίες ακολουθούν έναν ιατρικά προβλέψιμο μηχανισμό επούλωσης: σχηματισμός θρόμβου, φλεγμονή, κυτταρικός πολλαπλασιασμός και διαφοροποίηση των νέων στελεχών, προκειμένου να αναδιαμορφωθεί ο ιστός και να επανέλθει στην αρχική του κατάσταση στο μέγιστο δυνατό βαθμό. δυνατόν.

Σε κάθε περίπτωση, δεν επιδιορθώνεται μόνο η επιδερμίδα. Οστική σταθεροποίηση και κινητοποίηση δορυφορικών κυττάρων μυοκυττάρων (σε οστά και μυς, αντίστοιχα), είναι παραδείγματα άλλων φυσιολογικών μηχανισμών που προσπαθούν να θεραπεύσουν μικροδάκρυα και κατάγματα στη συσκευή μας κινητικός.

Για παράδειγμα, όταν υπάρχει κάταγμα σε ένα οστό, τα κυτταρικά σώματα (οστεοκύτταρα, οστεοβλάστες, οστεοκλάστες και κύτταρα οστεοπρογονικά) εκκρίνουν και αναδιαμορφώνουν την οστική μήτρα, προκειμένου να επιτευχθεί ότι το οστό ανακτά το φυσιολογικό του σχήμα στο ανήλικο πιθανός χρόνος. Τυπικά, μέσα σε 6 έως 8 εβδομάδες, μπορεί να παρατηρηθεί σημαντική βελτίωση.

Δυστυχώς, δεν επουλώνονται καλά όλοι οι ιστοί και ορισμένοι στερούνται εντελώς την τέλεια αναγεννητική ικανότητα, όπως η καρδιά ή άλλα όργανα. Να αμφισβητήσει τα όρια των ανθρώπινων φυσιολογικών ικανοτήτων και να σώσει δυνητικά εκατομμύρια ζωές, τα βιοϋλικά έρχονται στην εποχή μας. Μάθετε τα πάντα για αυτούς, γιατί το μέλλον της ιατρικής είναι το λιγότερο ελπιδοφόρο.

• Σχετικό άρθρο: "Κύριοι τύποι κυττάρων του ανθρώπινου σώματος"

Τι είναι τα βιοϋλικά;

Ένα βιοϋλικό, από ιατρικής άποψης, είναι οποιοδήποτε φυσικό ή συνθετικό υλικό που προορίζεται να εισαχθεί σε ζωντανό ιστό, ειδικά ως μέρος χειρουργικού στοιχείου ή εμφυτεύματος. Σε φυσιολογικό επίπεδο, τα υλικά αυτά έχουν μοναδικές ιδιότητες σε σχέση με τα υπόλοιπα, αφού μπορούν επαφή με ζωντανό ιστό αμέσως χωρίς να προκαλέσει αρνητικές ανοσολογικές απαντήσεις στο υπομονετικος.

Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι τα βιοϋλικά δεν επιτυγχάνουν τη λειτουργία τους μέσω του διαχωρισμού των φαρμακολογικών ουσιών και δεν εξαρτώνται από τον μεταβολισμό από τον οργανισμό για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα (αλλιώς, θα μιλούσαμε για φάρμακα). Η απλή λειτουργικότητα και η μαγεία τους βρίσκονται στο να βρίσκονται (και να προσαρμόζονται) στη σωστή θέση, καθώς χρησιμεύουν ιδανικά για να αντικαταστήσουν κάθε σκληρό ή μαλακό ιστό που έχει υποστεί κάποιου είδους βλάβη. Εκτός από την τυπική χρήση τους, χρησιμοποιούνται επίσης όλο και περισσότερο ως διαγνωστικές μέθοδοι και άλλα κλινικά συμβάντα.

Η πρώτη γενιά βιοϋλικών σχεδιάστηκε περίπου το 1940, με κορύφωση τη χρησιμότητα και τη λειτουργία τους τις δεκαετίες του 1960 και του 1970. Καθώς οι ιατρικές γνώσεις και τα υλικά έχουν τελειοποιηθεί, οι δυνατότητες Αυτά τα στοιχεία βελτιώνονται με την πάροδο του χρόνου, προκαλώντας ενώσεις του δεύτερου και του τρίτου γενιά. Μερικές από τις ιδανικές του ιδιότητες είναι οι εξής:

• Κατάλληλες μηχανικές ιδιότητες: ένα εξαιρετικά άκαμπτο βιοϋλικό δεν μπορεί να εισαχθεί σε ένα χαλαρό φυσικό ιστό, καθώς θα παρεμποδιζόταν η σωστή λειτουργία του.
• Αντοχή στη διάβρωση σε υδατικό μέσο: το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κατά 60% από νερό. Επομένως, είναι απαραίτητο το βιοϋλικό να είναι ανθεκτικό στην καταπόνηση του νερού.
• Δεν πρέπει να προάγει τοπική τοξικότητα ή καρκινογόνα συμβάντα στον ιστό στον οποίο τοποθετείται.
• Από τη δεύτερη γενιά αναζητήθηκε τα υλικά να είναι και βιοδραστικά. Αυτά θα πρέπει να προκαλέσουν μια φυσιολογική απόκριση που υποστηρίζει τη λειτουργία και την απόδοση του βιοϋλικού.
• Ένα άλλο από τα νέα χαρακτηριστικά που αναζητούνται είναι ότι ορισμένα από τα υλικά ήταν ικανά να επαναρροφηθούν. Αυτό σημαίνει ότι εξαφανίζονται ή αλλάζουν δραστικά με την πάροδο του χρόνου και μπορούν να μεταβολιστούν από τον οργανισμό.
• Τέλος, σήμερα αναμένεται ότι ορισμένα από αυτά διεγείρουν συγκεκριμένες αποκρίσεις σε κυτταρικό επίπεδο.

Οπως μπορεις να φανταστεις, οι ιδανικές ιδιότητες ενός βιοϋλικού εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από τη λειτουργικότητα. Για παράδειγμα, ένας χειρουργός θέλει να εφαρμοστεί μια βίδα για τη στερέωση ενός μοσχεύματος σε τραυματισμούς συνδέσμων για να επαναρροφηθεί με την πάροδο του χρόνου, έτσι ώστε ο ασθενής να μην χρειάζεται να επέμβει ξανά. Από την άλλη πλευρά, εάν το βιοϋλικό αντικαταστήσει μια ζωτική δομή, η ιδέα είναι ότι είναι μόνιμο και αντιστέκεται σε όλα τα στοιχεία του οικοσυστήματος του σώματος.

Εκτός, ορισμένα βιοϋλικά είναι ενδιαφέροντα από κυτταρική άποψη, καθώς μπορούν να αναπτύξουν την ανάπτυξη και τη διαφοροποίησή τους. Για παράδειγμα, ορισμένοι βιοενεργοί κρύσταλλοι τρίτης γενιάς έχουν σχεδιαστεί για να ενεργοποιούν ορισμένα γονίδια σε κατεστραμμένα κύτταρα ιστών, προκειμένου να προωθήσουν την ταχεία αναγέννηση. Φαίνεται σαν μια τεχνολογία βγαλμένη από ένα δυστοπικό μέλλον, αλλά αυτή είναι μια πραγματικότητα σήμερα.

Τύποι βιοϋλικών

Για να μην μείνουν όλα τα παραπάνω σε μια σειρά από αιθέριες έννοιες, σας παρουσιάζουμε την απόδειξη της χρησιμότητας των βιοϋλικών. Δεν μπορούμε να τα καλύψουμε όλα (καθώς η λίστα είναι πολύ μεγάλη), αλλά συλλέγουμε μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα. Μην το χάσεις.

1. Κεραμικά φωσφορικού ασβεστίου

Τα πορώδη κεραμικά φωσφορικού ασβεστίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιδιόρθωση ορισμένων ενδοοστικών ελαττωμάτων, καθώς δεν είναι τοξικά, είναι βιοσυμβατά με τον οργανισμό και δεν αλλοιώνουν σημαντικά τα επίπεδα ασβεστίου και φωσφόρου στο αίμα. Σε κάθε περίπτωση, καθώς τα βιοκεραμικά είναι εξαιρετικά σκληρά και αποικοδομούνται πολύ αργά, είναι συνήθως απαραίτητος ο συνδυασμός τους με βιοδιασπώμενα πολυμερή για να επιτευχθούν καλύτερα αποτελέσματα.

Αυτοί οι τύποι εμφυτευμάτων χρησιμοποιούνται για την προώθηση της ανάκτησης των οστών σε κατάγματα, για παράδειγμα. Ως περίεργο γεγονός, έχει παρατηρηθεί ότι η διαπότιση αυτών των βιοϋλικών με μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα μπορεί να προωθήσει την ταχύτερη και καλύτερη αναγέννηση των ιστών σε ορισμένα ζώα. Όπως μπορείτε να δείτε, ένα βιοϋλικό δεν είναι απλώς ένα ορυκτό ή ένωση, αλλά ένα μείγμα οργανικών και ανόργανων στοιχείων που προσπαθούν να βρουν την τέλεια ισορροπία για να επιτύχουν τη λειτουργικότητά του.

2. βιοδραστικούς κρυστάλλους

Οι βιοδραστικοί κρύσταλλοι είναι επίσης ιδανικοί για ορισμένες αναγεννητικές διεργασίες στο επίπεδο των οστών, καθώς Ο ρυθμός αποδόμησής τους μπορεί να ελεγχθεί, εκκρίνουν ορισμένα ιοντικά υλικά με οστεογονικό δυναμικό και έχουν μια περισσότερο από σωστή συνάντηση συγγένειας με τον οστικό ιστό. Για παράδειγμα, πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι ορισμένοι βιοενεργοί κρύσταλλοι προάγουν την ενεργοποίηση του οστεοβλάστες, κύτταρα οστικού ιστού που εκκρίνουν μεσοκυττάρια ουσία που δίνουν στο οστό τη δύναμή του και λειτουργικότητα.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: «Οι 12 κλάδοι (ή πεδία) της Ψυχολογίας»

3. Απορροφήσιμες διφλοιώδεις βίδες

Οι απορροφήσιμες πλάκες και βίδες με βάση πολυγαλακτικά και πολυγλυκολικά οξέα είναι η σειρά της ημέρας, αφού αντικαθιστούν όλο και περισσότερο τα σκληρά στοιχεία τιτανίου που έφεραν τόσα πολλά προβλήματα κατά τη συγκόλληση τραυματισμών.

Για παράδειγμα, το πολυγλυκολικό είναι ένα ισχυρό, μη άκαμπτο υλικό που δεν ξεφτίζει και προσφέρει καλή ασφάλεια ως βάση κατά τη συρραφή. Αυτά τα υλικά υπερτερούν κατά πολύ του τιτανίου καθώς προκαλούν πολύ λιγότερη ενόχληση στον ασθενή, είναι λιγότερο ακριβά και δεν απαιτούν χειρουργική αφαίρεση.

4. μπαλώματα βιοϋλικών

Μέχρι τώρα αναφέραμε βιοϋλικά που χρησιμοποιούνται για την αναγέννηση των οστών, αλλά χρησιμοποιούνται και σε μαλακούς ιστούς. Για παράδειγμα, το Εθνικό Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Απεικόνισης και Βιομηχανικής αναπτύσσει αλγινικά επιθέματα, βασισμένα σε καφέ φύκια, όπως θεραπευτικά σφραγιστικά για τη θεραπεία πνευμονικών διηθήσεων από τραύμα, χειρουργική επέμβαση ή καταστάσεις όπως η πνευμονία και η κυστική ίνωση.

Τα αποτελέσματα αυτών των τεχνολογιών είναι πολλά υποσχόμενα, καθώς τα επιθέματα αλγινικού φαίνεται να ανταποκρίνονται καλά πιέσεις παρόμοιες με αυτές που ασκούνται από τους πνεύμονες και βοηθούν στην αναγέννηση των ιστών σε αυτά τα όργανα τόσο απαραίτητα για ΖΩΗ.

5. «Επίδεσμος» υδρογέλης για εγκαύματα

Τα άτομα που υποφέρουν από σοβαρά εγκαύματα βιώνουν πραγματική αγωνία όταν χειρίζονται τους επιδέσμους τους και, επιπλέον, καθυστερούν την επιδερμική ανάπτυξη και την αναγέννηση των ιστών. Χρησιμοποιώντας υδρογέλες που μελετώνται αυτή τη στιγμή, αυτή η σειρά προβλημάτων θα μπορούσε να εξαφανιστεί.

Η υδρογέλη θα λειτουργούσε ως ιδανικό φιλμ για την πρόληψη της μόλυνσης και της υποβάθμισης που προκαλείται από περιβαλλοντικές βλάβες στο τραύμα.. Επιπλέον, θα μπορούσε να διαλυθεί με τον ρυθμό ορισμένων ελεγχόμενων διαδικασιών και να εκθέσει τη βλάβη χωρίς τη μηχανική καταπόνηση που αυτό συνεπάγεται. Χωρίς αμφιβολία, αυτό θα βελτίωνε απείρως τη νοσηλεία ασθενών με σοβαρά εγκαύματα.

Περίληψη

Όλα όσα σας είπαμε δεν βασίζονται σε εικασίες και υποθέσεις: Πολλά από αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται ήδη σήμερα, ενώ άλλα αναπτύσσονται επί του παρόντος ενεργά.

Όπως μπορείτε να δείτε, το μέλλον της ιατρικής είναι, τουλάχιστον, ελπιδοφόρο. Με την ανακάλυψη και τη βελτίωση των βιοϋλικών, ανοίγονται άπειρες δυνατότητες, από την επαναρρόφηση βίδες και ράμματα για την ενσωμάτωση στοιχείων στους ιστούς που προάγουν την ενεργοποίηση των μηχανισμών επούλωσης τα δικά. Αναμφίβολα, η πραγματικότητα είναι πιο περίεργη από τη μυθοπλασία στον τομέα της ιατρικής.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Bhat, S., & Kumar, A. (2013). Βιοϋλικά και βιομηχανική Η αυριανή υγειονομική περίθαλψη. Biomatter, 3(3), e24717.
• Βιοϋλικά, NIH. Συλλογή στις 20 Μαρτίου σε https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Γκρίφιθ, Λ. σολ. (2000). Πολυμερή βιοϋλικά. Act materialia, 48(1), 263-277.
• Χάμπελ, Τζ. ΠΡΟΣ ΤΗΝ. (1995). Βιοϋλικά στη μηχανική ιστών. Bio/technology, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O., & Planell, J. ΠΡΟΣ ΤΗΝ. (2008). Βιοϋλικά στην ορθοπεδική. Journal of the royal society interface, 5(27), 1137-1158.
• Park, J., & Lakes, R. ΜΙΚΡΟ. (2007). Βιοϋλικά: μια εισαγωγή. Springer Science & Business Media.
• Ράτνερ, Β. D., & Bryant, S. J. (2004). Βιοϋλικά: πού βρεθήκαμε και πού πάμε. Annu. Στροφή μηχανής. Biomed. Eng., 6, 41-75.