Biomaterijali: što su, vrste i karakteristike

Ljudska bića (i većina životinja) imaju određenu sposobnost zacjeljivanja rana i ozljeda. Normalno, otvori epidermisa mehaničkim procesima slijede medicinski predvidljiv mehanizam zacjeljivanja: stvaranje ugruška, upala, staničnu proliferaciju i diferencijaciju novih sojeva, kako bi se tkivo remodeliralo i vratilo u što većoj mjeri u prvobitno stanje. moguće.

U svakom slučaju, ne obnavlja se samo epiderma. Konsolidacija kostiju i mobilizacija satelitskih stanica miocita (u kostima i mišićima), su primjeri drugih fizioloških mehanizama koji pokušavaju zacijeliti mikropukotine i prijelome u našem aparatu lokomotorni.

Na primjer, kada dođe do prijeloma kosti, stanična tijela (osteociti, osteoblasti, osteoklasti i stanice osteoprogenitori) izlučuju i remodeliraju koštani matriks, kako bi se postiglo da kost povrati svoj normalni oblik kod maloljetnika moguće vrijeme. Tipično, unutar 6 do 8 tjedana, može se vidjeti značajno poboljšanje.

Nažalost, ne zacjeljuju sva tkiva dobro, a nekima u potpunosti nedostaje savršena sposobnost regeneracije, poput srca ili drugih organa. Da izazovemo granice ljudskih fizioloških sposobnosti i potencijalno spasimo milijune života,

biomaterijali dolaze u naše vrijeme. Naučite sve o njima, jer budućnost medicine najmanje obećava.

• Povezani članak: "Glavne vrste stanica ljudskog tijela"

Što su biomaterijali?

Biomaterijal, s medicinske točke gledišta, jest bilo koji prirodni ili sintetski materijal namijenjen za uvođenje u živo tkivo, posebno kao dio kirurškog elementa ili implantata. Na fiziološkoj razini, ovi materijali imaju jedinstvena svojstva u usporedbi s ostalima, jer mogu kontakt sa živim tkivom odmah bez izazivanja negativnih imunoloških odgovora u pacijent.

Uz to treba napomenuti da biomaterijali ne ostvaruju svoju funkciju odvajanjem farmakoloških tvari i ne ovise o metabolizmu u organizmu postići željeni učinak (inače bismo govorili o lijekovima). Njihova puka funkcionalnost i magija nalazi se u tome da budu (i prilagode se) na pravom mjestu, budući da idealno služe za zamjenu tvrdog ili mekog tkiva koje je pretrpjelo neku vrstu oštećenja. Uz tipičnu primjenu, sve se više koriste i kao dijagnostičke metode i druge kliničke pojave.

Prva generacija biomaterijala začeta je oko 1940. godine, s vrhuncem korisnosti i funkcije u 1960-im i 1970-im godinama. Kako su medicinsko znanje i materijali usavršavani, mogućnosti ovih elemenata su se poboljšavali tijekom vremena, što je dovelo do spojeva drugog i trećeg generacija. Neka od njegovih idealnih svojstava su sljedeća:

• Odgovarajuća mehanička svojstva: visoko kruti biomaterijal ne može se uvesti u rastresito prirodno tkivo jer bi njegova pravilna funkcionalnost bila onemogućena.
• Otpornost na koroziju u vodenom mediju: ljudsko tijelo sastoji se od 60% vode. Stoga je ključno da biomaterijal bude otporan na pritisak vode.
• Ne smije promicati lokalnu toksičnost ili kancerogene događaje u tkivu u koje se nalazi.
• Od druge generacije tražilo se da materijali budu i bioaktivni. Oni bi trebali potaknuti fiziološki odgovor koji podržava funkciju i izvedbu biomaterijala.
• Još jedna od traženih novih karakteristika je da su se neki materijali mogli ponovno apsorbirati. To znači da s vremenom nestaju ili se drastično mijenjaju i tijelo ih može metabolizirati.
• Konačno, danas se očekuje da neki od njih potiču specifične odgovore na staničnoj razini.

Kao što možete zamisliti, idealna svojstva biomaterijala u potpunosti ovise o funkcionalnosti. Na primjer, kirurg želi da se vijak koji se koristi za fiksiranje transplantata kod ozljeda ligamenta ponovno apsorbira tijekom vremena, tako da pacijent ne mora ponovno intervenirati. S druge strane, ako biomaterijal zamjenjuje vitalnu strukturu, ideja je da je on trajan i otporan na sve elemente tjelesnog ekosustava.

Osim, neki su biomaterijali zanimljivi sa stanične točke gledišta, budući da mogu razviti svoj rast i diferencijaciju. Na primjer, neki bioaktivni kristali treće generacije dizajnirani su za aktiviranje određenih gena u oštećenim stanicama tkiva, kako bi se pospješila brza regeneracija. Čini se kao tehnologija preuzeta iz distopijske budućnosti, ali to je danas stvarnost.

Vrste biomaterijala

Kako sve navedeno ne bi ostalo u nizu eteričnih pojmova, predstavljamo vam dokaz korisnosti biomaterijala. Ne možemo ih sve pokriti (jer je popis jako dugačak), ali prikupljamo neke od najzanimljivijih. Nemoj propustiti.

1. Keramika s kalcijevim fosfatom

Porozna kalcijeva fosfatna keramika može se koristiti za popravak određenih intrakoštanih defekata, jer nisu toksični, biokompatibilni su s organizmom i ne mijenjaju značajno razinu kalcija i fosfora u krvi. U svakom slučaju, kako je biokeramika izrazito tvrda i vrlo se sporo razgrađuje, obično ju je potrebno kombinirati s biorazgradivim polimerima kako bi se postigli bolji rezultati.

Ove vrste implantata koriste se za poticanje oporavka kostiju kod prijeloma, na primjer. Kao zanimljiva činjenica, primijećeno je da prožimanje ovih biomaterijala mezenhimalnim matičnim stanicama može potaknuti bržu i bolju regeneraciju tkiva kod određenih životinja. Kao što vidite, biomaterijal nije samo mineral ili spoj, već mješavina organskih i anorganskih elemenata koji pokušavaju pronaći savršenu ravnotežu kako bi postigli svoju funkcionalnost.

2. bioaktivni kristali

Bioaktivni kristali također su idealni za određene regenerativne procese na razini kostiju, jer njihova se brzina razgradnje može kontrolirati, luče određene ionske materijale s osteogenim potencijalom i imaju više nego korektan afinitet susreta s koštanim tkivom. Na primjer, više studija pokazalo je da neki bioaktivni kristali potiču aktivaciju osteoblasti, stanice koštanog tkiva koje izlučuju međustanični matriks koji kosti daje čvrstoću i funkcionalnost.

• Možda će vas zanimati: "12 grana (ili polja) psihologije"

3. Resorptivni bikortikalni vijci

Resorptivne pločice i vijci na bazi polilaktične i poliglikolne kiseline su redoslijed dana, jer sve više zamjenjuju elemente od tvrdog titana koji su donosili toliko problema prilikom ozljeda pri zavarivanju.

Na primjer, poliglikolat je čvrst, nekrut materijal koji se ne haba i nudi dobru sigurnost kao uporište tijekom šivanja. Ovi materijali daleko nadmašuju titan jer uzrokuju mnogo manje nelagode pacijenta, jeftiniji su i ne zahtijevaju kirurško uklanjanje.

4. flasteri od biomaterijala

Do sada smo spominjali biomaterijale koji se koriste za regeneraciju kostiju, ali se koriste iu mekim tkivima. Na primjer, Nacionalni institut za biomedicinsko snimanje i bioinženjering razvija alginatne flastere, temeljene na smeđim algama, kao terapeutska brtvila za liječenje plućnih infiltracija od traume, operacije ili stanja kao što su upala pluća i cistična fibroza.

Rezultati ovih tehnologija su obećavajući, jer se čini da alginatni flasteri dobro reagiraju na njih pritiske slične onima koje vrše pluća i pomažu regeneraciju tkiva u tim organima koji su toliko bitni za život.

5. Hidrogel "zavoj" za opekline

Osobe koje pate od teških opeklina doživljavaju pravu agoniju kada se rukuje njihovim zavojima, štoviše, oni usporavaju rast epiderme i regeneraciju tkiva. Korištenjem hidrogelova koji se trenutno proučavaju ovaj niz problema mogao bi nestati.

Hidrogel bi djelovao kao idealan film za sprječavanje infekcije i degradacije uzrokovane nepovoljnim okolišem u rani.. Osim toga, mogao bi se otopiti brzinom određenih kontroliranih postupaka i otkriti leziju bez mehaničkog stresa koji to podrazumijeva. Bez sumnje, to bi beskrajno poboljšalo boravak pacijenata s teškim opeklinama u bolnici.

Sažetak

Sve što smo vam rekli ne temelji se na nagađanjima i hipotezama: mnogi od ovih materijala već se danas koriste, dok se drugi trenutno aktivno razvijaju.

Kao što vidite, budućnost medicine je, u najmanju ruku, obećavajuća. S otkrićem i usavršavanjem biomaterijala, otvaraju se beskonačne mogućnosti, od reapsorpcije vijci i šavovi za integraciju elemenata u tkivima koji potiču aktivaciju mehanizama zacjeljivanja vlastiti. Bez sumnje, stvarnost je čudnija od fikcije u području medicine.

Bibliografske reference:

• Bhat, S. i Kumar, A. (2013). Biomaterijali i bioinženjering sutrašnje zdravstvene zaštite. Biomaterija, 3(3), e24717.
• Biomaterijali, NIH. Sabrano 20. ožujka god https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. g. (2000). Polimerni biomaterijali. Act materialia, 48 (1), 263-277.
• Hubbell, J. DO. (1995). Biomaterijali u inženjerstvu tkiva. Bio/tehnologija, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O., & Planell, J. DO. (2008). Biomaterijali u ortopediji. Journal of the Royal Society Interface, 5(27), 1137-1158.
• Park, J., & Lakes, R. S. (2007). Biomaterijali: uvod. Springer Science & Business Media.
• Ratner, B. D. i Bryant, S. J. (2004). Biomaterijali: gdje smo bili i kamo idemo. Annu. vlč. Biomed. Eng., 6, 41-75.