生体材料：その種類、種類、特徴
人間 (およびほとんどの動物) には、傷や怪我を治す能力があります。 通常、機械的プロセスによる表皮の開口部は、医学的に予測可能な治癒メカニズムに従います。 新しい株の細胞増殖と分化、組織を再構築し、可能な限り元の状態に戻します。 可能。
いずれにせよ、表皮だけが修復されるわけではありません。 筋細胞サテライト細胞（それぞれ骨と筋肉）の骨の強化と動員、 私たちの装置の微小な裂傷や骨折を治そうとする他の生理学的メカニズムの例です 運動器。
例えば、骨に骨折があると、細胞体（骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、および細胞 骨前駆細胞) を分泌し、骨マトリックスを再構築して、骨が未成年で正常な形状を回復することを達成する 可能な時間。 通常、6 ～ 8 週間以内に大幅な改善が見られます。
残念ながら、すべての組織がうまく治癒するわけではなく、心臓や他の臓器など、一部の組織は完全な再生能力を欠いています. 人間の生理的能力の限界に挑み、潜在的に何百万人もの命を救うために、 生体材料は私たちの時代に来ます. 医学の未来は最も有望ではないため、それらについてすべてを学びましょう。
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生体材料とは
医療の観点から見た生体材料は、 特に外科的要素またはインプラントの一部として、生体組織に導入されることを意図した天然または合成の材料. 生理学的レベルでは、これらの材料は他の材料と比較して独自の特性を持っています。 負の免疫反応を引き起こすことなく、生きた組織とすぐに接触する 忍耐強い。
さらに、注目すべきは生体材料 それらは薬理学的物質の分離によってその機能を達成せず、生物による代謝に依存しません 望ましい効果を達成するために（そうでなければ、私たちは薬について話しているでしょう）. それらの単なる機能と魔法は、適切な場所にある (そして適応する) ことで発見されます。なぜなら、それらは理想的には、何らかの損傷を受けた硬組織または軟組織に取って代わるのに役立つからです。 それらの典型的な用途に加えて、診断方法やその他の臨床イベントとしてもますます使用されています。
第 1 世代の生体材料は 1940 年頃に考案され、1960 年代と 1970 年代に実用性と機能がピークに達しました。 医学の知識と材料が洗練されているので、その能力は これらの要素の 2 番目と 3 番目の化合物を生じさせる、時間の経過とともに改善されています。 世代。 その理想的な特性のいくつかは次のとおりです。
- 適切な機械的特性: 剛性の高い生体材料は、その正しい機能が妨げられるため、ゆるい自然組織に導入することはできません。
- 水性媒体での耐腐食性: 人体の 60% は水分です。 したがって、生体材料が水ストレスに耐性があることが不可欠です。
- 配置された組織で局所的な毒性や発がん性を促進してはなりません。
- 二代目からは素材にも生理活性が求められました。 これらは、生体材料の機能と性能をサポートする生理学的反応を誘発するはずです。
- 求められたもう1つの新しい特性は、一部の材料が再吸収される可能性があることです。 これは、それらが時間の経過とともに大幅に消失または変化し、身体によって代謝される可能性があることを意味します.
- 最後に、今日、それらのいくつかは細胞レベルで特定の反応を刺激することが期待されています.
あなたが想像できるように、 生体材料の理想的な特性は、完全に機能性に依存します. たとえば、外科医は、靭帯損傷の移植片を固定するためにネジを適用して、時間の経過とともに再吸収されるようにしたいと考えています。これにより、患者は再び介入する必要がなくなります。 一方、生体材料が重要な構造を置き換える場合、それは永続的であり、体の生態系のすべての要素に抵抗するという考えです.
そのほか、 一部の生体材料は、細胞の観点から興味深いものです。なぜなら、それらは成長と分化を発達させることができるからです. たとえば、一部の第 3 世代生物活性結晶は、損傷した組織細胞の特定の遺伝子を活性化して、急速な再生を促進するように設計されています。 ディストピアの未来から取った技術のように見えますが、これは今日の現実です.
生体材料の種類
上記のすべてが一連の架空の概念にとどまらないように、生体材料の有用性の証拠を提示します。 すべてを網羅することはできませんが (リストが非常に長いため)、最も興味深いものをいくつか集めています。 見逃さず。
1. リン酸カルシウムセラミックス
多孔質リン酸カルシウム セラミックスは、特定の骨内欠損を修復するために使用できます。 それらは毒性がなく、生物と生体適合性があり、血中のカルシウムとリンのレベルを大幅に変化させません. いずれにせよ、バイオセラミックスは非常に硬く、分解が非常に遅いため、より良い結果を得るには、通常、バイオセラミックスを生分解性ポリマーと組み合わせる必要があります。
これらのタイプのインプラントは、骨折などの骨の回復を促進するために使用されます。 興味深い事実として、これらの生体材料に間葉系幹細胞を注入すると、特定の動物でより速くより良い組織再生を促進できることが観察されています。 ご覧のとおり、生体材料は単なる鉱物や化合物ではなく、その機能を達成するために完璧なバランスを見つけようとする有機要素と無機要素の混合物です.
2. 生理活性結晶
生理活性結晶は、骨レベルでの特定の再生プロセスにも理想的です。 それらの分解速度は制御可能であり、骨形成能を持つ特定のイオン性物質を分泌し、骨組織との正確な親和性を満たす以上のものを持っています。. たとえば、複数の研究により、一部の生理活性結晶が活性化を促進することが示されています 骨芽細胞、骨に強度を与える細胞間マトリックスを分泌する骨組織細胞 機能。
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3. 吸収性バイコーティカルスクリュー
ポリ乳酸とポリグリコール酸をベースにした吸収性のプレートとスクリューが主流です。 それらは、溶接損傷時に非常に多くの問題を引き起こした硬質チタン要素をますます置き換えます.
たとえば、ポリグリコレートは、ほつれず、縫合中のアバットメントとして優れた安全性を提供する、強力で非剛性の材料です。 これらの材料は、患者の不快感がはるかに少なく、安価であり、外科的除去を必要としないという点で、チタンよりもはるかに優れています.
4. 生体材料パッチ
これまで骨再生に使用される生体材料について言及してきましたが、それらは軟部組織にも使用されています。 たとえば、国立生物医学イメージングおよび生物工学研究所は、褐藻類に基づいたアルギン酸パッチを開発しています。 外傷、手術、または肺炎や嚢胞性線維症などの状態からの肺浸潤を治療するための治療用シーラント.
これらの技術の結果は有望です。 肺によって加えられるものと同様の圧力で、これらの器官の組織再生を助けます。 人生。
5. やけどのためのハイドロゲル「包帯」
重度の火傷に苦しむ人々は、包帯を扱うときに本当の苦痛を経験し、さらに、これらは表皮の成長と組織の再生を遅らせます. 現在研究されているハイドロゲルを使えば、この一連の問題が解消されるかもしれません。
ヒドロゲルは、傷の環境の悪条件によって引き起こされる感染や分解を防ぐための理想的なフィルムとして機能します。. さらに、特定の制御された手順の速度で溶解し、これに伴う機械的ストレスなしで病変を露出させることができます. これにより、重度のやけどを負った患者の入院期間が大幅に改善されることは間違いありません。
まとめ
私たちがあなたに言ったことはすべて、推測や仮説に基づいているわけではありません。 これらの材料の多くは現在すでに使用されていますが、現在積極的に開発されているものもあります。.
おわかりのように、医療の未来は控えめに言っても有望です。 生体材料の発見と改良により、再吸収から無限の可能性が開かれます。 治癒メカニズムの活性化を促進する組織内の要素の統合へのネジと縫合 自分の。 間違いなく、現実は医学の分野ではフィクションよりも奇妙です。
参考文献:
- Bhat, S. & Kumar, A. (2013). バイオマテリアルとバイオエンジニアリングで明日のヘルスケアを。 バイオマター、3(3)、e24717。
- バイオマテリアル、NIH。 3月20日収集 https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
- グリフィス、L. g. (2000). 高分子生体材料。 Act materialia、48(1)、263-277。
- ハッベル、J. に。 (1995). 組織工学における生体材料。 バイオ/テクノロジー、13(6)、565-576。
- Navarro, M.、Michiardi, A.、Castano, O.、および Planell, J. に。 (2008). 整形外科における生体材料。 王立協会インターフェースのジャーナル、5(27)、1137-1158。
- Park, J. & Lakes, R. S. (2007). 生体材料：はじめに。 スプリンガー サイエンス & ビジネス メディア。
- ラトナー、B. D.、およびブライアント、S. J. (2004). バイオマテリアル: 私たちはどこにいて、どこへ行くのか. アンヌ。 Rev. バイオメッド。 工学、6、41-75。