Biomatériaux: qu'est-ce que c'est, types et caractéristiques

Les êtres humains (et la plupart des animaux) ont une certaine capacité à guérir les blessures et les blessures. Normalement, les ouvertures de l'épiderme par des processus mécaniques suivent un mécanisme de cicatrisation médicalement prévisible: formation de caillots, inflammation, la prolifération cellulaire et la différenciation des nouvelles souches, afin de remodeler le tissu et de le rendre le plus possible à son état d'origine. possible.

Dans tous les cas, il n'y a pas que l'épiderme qui est réparé. Consolidation osseuse et mobilisation des cellules satellites myocytaires (respectivement osseuses et musculaires), sont des exemples d'autres mécanismes physiologiques qui tentent de guérir les microdéchirures et les fractures de notre appareil locomoteur.

Par exemple, lorsqu'il y a fracture d'un os, les corps cellulaires (ostéocytes, ostéoblastes, ostéoclastes et cellules ostéoprogéniteurs) sécrètent et remodèlent la matrice osseuse, afin d'obtenir que l'os retrouve sa forme normale dans le mineur temps possible. En règle générale, dans les 6 à 8 semaines, une amélioration significative peut être observée.

Malheureusement, tous les tissus ne guérissent pas bien et certains manquent totalement de capacité de régénération parfaite, comme le cœur ou d'autres organes. Pour défier les limites des capacités physiologiques humaines et potentiellement sauver des millions de vies, les biomatériaux arrivent à notre époque. Apprenez tout sur eux, car l'avenir de la médecine est le moins prometteur.

• Article associé: "Principaux types de cellules du corps humain"

Que sont les biomatériaux ?

Un biomatériau, d'un point de vue médical, est tout matériau naturel ou synthétique destiné à être introduit dans un tissu vivant, notamment dans le cadre d'un élément chirurgical ou d'un implant. Au niveau physiologique, ces matériaux ont des propriétés uniques par rapport aux autres, puisqu'ils peuvent contact avec des tissus vivants immédiatement sans provoquer de réponses immunitaires négatives dans le patient.

De plus, il convient de noter que les biomatériaux ils n'accomplissent pas leur fonction par la ségrégation de substances pharmacologiques et ne dépendent pas de la métabolisation par l'organisme pour obtenir l'effet désiré (sinon on parlerait de drogue). Leur simple fonctionnalité et leur magie se trouvent dans le fait d'être (et de s'adapter) au bon endroit, car ils servent idéalement à supplanter tout tissu dur ou mou qui a subi un certain type de dommage. En plus de leur utilisation typique, ils sont également de plus en plus utilisés comme méthodes de diagnostic et autres événements cliniques.

La première génération de biomatériaux a été conçue vers 1940, avec un pic d'utilité et de fonction dans les années 1960 et 1970. Au fur et à mesure que les connaissances et les matériaux médicaux se sont affinés, les capacités de ces éléments se sont améliorés au fil du temps, donnant naissance à des composés des deuxième et troisième génération. Certaines de ses propriétés idéales sont les suivantes :

• Propriétés mécaniques appropriées: un biomatériau très rigide ne peut pas être introduit dans un tissu naturel lâche, car sa fonctionnalité correcte serait entravée.
• Résistance à la corrosion en milieu aqueux: le corps humain est composé à 60% d'eau. Par conséquent, que le biomatériau soit résistant au stress hydrique est essentiel.
• Il ne doit pas favoriser la toxicité locale ou les événements cancérigènes dans le tissu dans lequel il est placé.
• Dès la deuxième génération, on a cherché à ce que les matériaux soient également bioactifs. Ceux-ci devraient induire une réponse physiologique qui soutient la fonction et la performance du biomatériau.
• Une autre des nouvelles caractéristiques recherchées est que certains des matériaux étaient capables d'être réabsorbés. Cela signifie qu'ils disparaissent ou changent radicalement avec le temps et peuvent être métabolisés par le corps.
• Enfin, on s'attend aujourd'hui à ce que certaines d'entre elles stimulent des réponses spécifiques au niveau cellulaire.

Comme vous pouvez l'imaginer, les propriétés idéales d'un biomatériau dépendent entièrement de la fonctionnalité. Par exemple, un chirurgien souhaite qu'une vis appliquée pour fixer une greffe dans des lésions ligamentaires se résorbe avec le temps, afin que le patient n'ait pas à intervenir à nouveau. En revanche, si le biomatériau remplace une structure vitale, l'idée est qu'il est permanent et résiste à tous les éléments de l'écosystème corporel.

En outre, certains biomatériaux sont intéressants d'un point de vue cellulaire, car ils peuvent développer leur croissance et leur différenciation. Par exemple, certains cristaux bioactifs de troisième génération sont conçus pour activer certains gènes dans les cellules des tissus endommagés, afin de favoriser une régénération rapide. Cela ressemble à une technologie tirée d'un futur dystopique, mais c'est une réalité aujourd'hui.

Types de biomatériaux

Pour que tout cela ne reste pas dans une série de concepts éthérés, nous vous présentons la preuve de l'utilité des biomatériaux. Nous ne pouvons pas tous les couvrir (car la liste est très longue), mais nous collectons quelques-uns des plus intéressants. Ne le manquez pas.

1. Céramique de phosphate de calcium

Les céramiques poreuses de phosphate de calcium peuvent être utilisées pour réparer certains défauts intra-osseux, car elles ils ne sont pas toxiques, ils sont biocompatibles avec l'organisme et ils ne modifient pas de manière significative les niveaux de calcium et de phosphore dans le sang. Dans tous les cas, les biocéramiques étant éminemment dures et se dégradant très lentement, il est généralement nécessaire de les combiner avec des polymères biodégradables pour obtenir de meilleurs résultats.

Ces types d'implants sont utilisés pour favoriser la récupération osseuse lors de fractures, par exemple. Fait curieux, il a été observé que l'imprégnation de ces biomatériaux avec des cellules souches mésenchymateuses peut favoriser une régénération tissulaire plus rapide et meilleure chez certains animaux. Comme vous pouvez le voir, un biomatériau n'est pas seulement un minéral ou un composé, mais un mélange d'éléments organiques et inorganiques qui tentent de trouver l'équilibre parfait pour atteindre sa fonctionnalité.

2. cristaux bioactifs

Les cristaux bioactifs sont également idéaux pour certains processus de régénération au niveau osseux, car leur vitesse de dégradation peut être contrôlée, ils sécrètent certains matériaux ioniques à potentiel ostéogénique et ils ont une affinité plus que correcte rencontrant le tissu osseux. Par exemple, plusieurs études ont montré que certains cristaux bioactifs favorisent l'activation de les ostéoblastes, cellules du tissu osseux qui sécrètent la matrice intercellulaire qui donne à l'os sa force et Fonctionnalité.

• Vous etes peut etre intéressé: "Les 12 branches (ou domaines) de la psychologie"

3. Vis bicorticales résorbables

Les plaques et vis résorbables à base d'acides polylactiques et polyglycoliques sont à l'ordre du jour, car ils remplacent de plus en plus les éléments en titane dur qui posaient tant de problèmes lors des blessures de soudage.

Par exemple, le polyglycolate est un matériau solide, non rigide qui ne s'effiloche pas et offre une bonne sécurité comme butée lors de la suture. Ces matériaux surpassent de loin le titane en ce qu'ils causent beaucoup moins d'inconfort au patient, sont moins chers et ne nécessitent pas d'ablation chirurgicale.

4. patchs biomatériaux

Jusqu'à présent, nous avons mentionné les biomatériaux utilisés pour la régénération osseuse, mais ils sont également utilisés dans les tissus mous. Par exemple, l'Institut national d'imagerie biomédicale et de bioingénierie développe des patchs d'alginate, à base d'algues brunes, comme scellants thérapeutiques pour traiter les infiltrations pulmonaires causées par un traumatisme, une intervention chirurgicale ou des affections telles que la pneumonie et la fibrose kystique.

Les résultats de ces technologies sont prometteurs, car les patchs d'alginate semblent bien répondre aux pressions similaires à celles exercées par les poumons et aident à la régénération des tissus de ces organes si essentiels pour la vie.

5. "Bandage" hydrogel pour les brûlures

Les personnes qui souffrent de brûlures graves vivent une véritable agonie lors de la manipulation de leurs pansements et, de plus, ceux-ci retardent la croissance épidermique et la régénération des tissus. En utilisant des hydrogels actuellement à l'étude, cette série de problèmes pourrait disparaître.

L'hydrogel agirait comme un film idéal pour prévenir l'infection et la dégradation causées par les intempéries de la plaie.. De plus, il pourrait se dissoudre au rythme de certaines procédures contrôlées et exposer la lésion sans le stress mécanique que cela entraîne. Sans aucun doute, cela améliorerait infiniment le séjour à l'hôpital des patients gravement brûlés.

résumé

Tout ce que nous vous avons dit n'est pas basé sur des conjectures et des hypothèses: nombre de ces matériaux sont déjà utilisés aujourd'hui, tandis que d'autres sont actuellement activement développés.

Comme vous pouvez le constater, l'avenir de la médecine est pour le moins prometteur. Avec la découverte et le raffinement des biomatériaux, des possibilités infinies s'ouvrent, de la réabsorption de vis et sutures à l'intégration d'éléments dans les tissus qui favorisent l'activation des mécanismes de cicatrisation posséder. Sans aucun doute, la réalité est plus étrange que la fiction dans le domaine de la médecine.

Références bibliographiques:

• Bhat, S., & Kumar, A. (2013). Biomatériaux et bioingénierie, la santé de demain. Biomatière, 3(3), e24717.
• Biomatériaux, NIH. Récolté le 20 mars à https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. g. (2000). Biomatériaux polymères. Acte materialia, 48(1), 263-277.
• Hubbell, J. POUR. (1995). Biomatériaux en ingénierie tissulaire. Bio/technologie, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O. et Planell, J. POUR. (2008). Biomatériaux en orthopédie. Journal de l'interface de la société royale, 5(27), 1137-1158.
• Park, J., & Lakes, R. S (2007). Biomatériaux: une introduction. Springer Science et médias d'affaires.
• Ratner, B. D., & Bryant, S. J (2004). Biomatériaux: d'où nous venons et où nous allons. Annu. Tour. Biomédical. Eng., 6, 41-75.