Biomedžiagos: kas tai yra, rūšys ir savybės

Žmonės (ir dauguma gyvūnų) turi tam tikrą gebėjimą išgydyti žaizdas ir sužalojimus. Paprastai epidermio angos mechaniniais procesais vyksta pagal mediciniškai nuspėjamą gijimo mechanizmą: krešulių susidarymą, uždegimą, ląstelių proliferaciją ir naujų padermių diferenciaciją, kad audinys būtų pertvarkytas ir kuo labiau sugrąžintas į pradinę būseną. galima.

Bet kokiu atveju taisomas ne tik epidermis. Kaulų konsolidacija ir miocitų palydovinių ląstelių mobilizacija (atitinkamai kauluose ir raumenyse), yra kitų fiziologinių mechanizmų, kurie bando išgydyti mikroplyšimus ir mūsų aparato lūžius, pavyzdžiai judėjimo.

Pavyzdžiui, kai yra kaulų lūžis, ląstelių kūnai (osteocitai, osteoblastai, osteoklastai ir ląstelės osteoprogenitoriai) išskiria ir pertvarko kaulo matricą, kad mažame kaulas atgautų normalią formą. galimo laiko. Paprastai per 6–8 savaites galima pastebėti reikšmingą pagerėjimą.

Deja, ne visi audiniai gerai gyja, o kai kuriems visiškai trūksta tobulų regeneracinių gebėjimų, pavyzdžiui, širdies ar kitų organų. Norėdami mesti iššūkį žmogaus fiziologinių galimybių riboms ir potencialiai išgelbėti milijonus gyvybių,

biomedžiagos ateina į mūsų laikus. Sužinokite viską apie juos, nes medicinos ateitis yra mažiausiai perspektyvi.

• Susijęs straipsnis: „Pagrindiniai žmogaus kūno ląstelių tipai“

Kas yra biomedžiagos?

Biomedžiaga medicinos požiūriu yra bet kokia natūrali arba sintetinė medžiaga, skirta įterpti į gyvus audinius, ypač kaip chirurginio elemento arba implanto dalis. Fiziologiniu lygmeniu šios medžiagos turi unikalių savybių, palyginti su kitomis, nes jos gali nedelsdamas kontaktas su gyvu audiniu, nesukeldamas neigiamo imuninio atsako kantrus.

Be to, reikia pažymėti, kad biomedžiagos jie neatlieka savo funkcijos atskirdami farmakologines medžiagas ir nepriklauso nuo organizmo metabolizmo norint pasiekti norimą efektą (kitaip kalbėtume apie vaistus). Vien tik jų funkcionalumas ir magija yra buvimas (ir prisitaikymas) tinkamoje vietoje, nes jie idealiai padeda pakeisti bet kokius kietuosius ar minkštuosius audinius, kurie buvo pažeisti. Be įprasto naudojimo, jie vis dažniau naudojami kaip diagnostikos metodai ir kiti klinikiniai reiškiniai.

Pirmoji biomedžiagų karta buvo sumanyta apie 1940 m., o naudingumo ir veikimo pikas – septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose. Tobulinus medicinos žinias ir medžiagas, galimybes šių elementų dalis laikui bėgant tobulėjo, todėl atsirado antrojo ir trečiojo junginiai karta. Kai kurios jo idealios savybės yra šios:

• Tinkamos mechaninės savybės: labai standžios biomedžiagos negalima įterpti į laisvą natūralų audinį, nes būtų trukdoma tinkamai funkcionuoti.
• Atsparumas korozijai vandeninėje terpėje: žmogaus kūnas yra 60% vandens. Todėl labai svarbu, kad biomedžiaga būtų atspari vandens poveikiui.
• Jis neturėtų skatinti vietinio toksiškumo ar kancerogeninių reiškinių audinyje, į kurį jis dedamas.
• Nuo antros kartos buvo siekiama, kad medžiagos būtų ir bioaktyvios. Tai turėtų sukelti fiziologinį atsaką, kuris palaiko biomedžiagos funkciją ir veikimą.
• Dar viena iš naujų savybių, kurių siekta, yra ta, kad kai kurios medžiagos galėjo būti absorbuojamos. Tai reiškia, kad laikui bėgant jie išnyksta arba smarkiai pasikeičia ir gali būti metabolizuojami organizme.
• Galiausiai šiandien tikimasi, kad kai kurie iš jų stimuliuoja specifines reakcijas ląstelių lygiu.

Kaip galite įsivaizduoti, idealios biomedžiagos savybės visiškai priklauso nuo funkcionalumo. Pavyzdžiui, chirurgas nori, kad raiščių sužalojimų transplantatui pritvirtintas varžtas ilgainiui reabsorbuotųsi, todėl pacientui nereikėtų vėl kištis. Kita vertus, jei biomedžiaga pakeičia gyvybiškai svarbią struktūrą, manoma, kad ji yra nuolatinė ir priešinasi visiems kūno ekosistemos elementams.

Be to, kai kurios biomedžiagos yra įdomios ląstelių požiūriu, nes gali vystyti jų augimą ir diferenciaciją. Pavyzdžiui, kai kurie trečios kartos bioaktyvūs kristalai yra skirti aktyvuoti tam tikrus genus pažeistose audinių ląstelėse, kad būtų skatinamas greitas regeneravimas. Atrodo, kad tai technologija, paimta iš distopinės ateities, tačiau tai yra šiandienos realybė.

Biomedžiagų rūšys

Kad visa tai, kas išdėstyta pirmiau, neliktų eterinių sąvokų serijoje, pateikiame jums biomedžiagų naudingumo įrodymą. Negalime jų visų aprėpti (nes sąrašas labai ilgas), tačiau renkame keletą įdomiausių. Nepraleiskite to.

1. Kalcio fosfato keramika

Akyta kalcio fosfato keramika gali būti naudojama tam tikriems kaulų defektams ištaisyti, nes jie jie nėra toksiški, yra biologiškai suderinami su organizmu ir reikšmingai nekeičia kalcio ir fosforo kiekio kraujyje. Bet kokiu atveju, kadangi biokeramika yra ypač kieta ir labai lėtai skaidosi, norint pasiekti geresnių rezultatų, paprastai būtina ją derinti su biologiškai skaidomais polimerais.

Tokio tipo implantai naudojami, pavyzdžiui, skatinant kaulų atsigavimą po lūžių. Įdomus faktas, kad buvo pastebėta, kad šių biomedžiagų prisotinimas mezenchiminėmis kamieninėmis ląstelėmis gali paskatinti greitesnį ir geresnį tam tikrų gyvūnų audinių regeneraciją. Kaip matote, biomedžiaga yra ne tik mineralas ar junginys, bet ir organinių ir neorganinių elementų mišinys, kuris bando rasti tobulą pusiausvyrą, kad pasiektų savo funkcionalumą.

2. bioaktyvūs kristalai

Bioaktyvūs kristalai taip pat idealiai tinka tam tikriems regeneraciniams procesams kaulų lygyje, nes jų skilimo greitis gali būti kontroliuojamas, jie išskiria tam tikras jonines medžiagas, turinčias osteogeninį potencialą ir turi daugiau nei teisingą giminingumą su kauliniu audiniu.. Pavyzdžiui, keli tyrimai parodė, kad kai kurie bioaktyvūs kristalai skatina aktyvuoti osteoblastai, kaulinio audinio ląstelės, išskiriančios tarpląstelinę matricą, suteikiančios kaului tvirtumo ir funkcionalumą.

• Galbūt jus domina: „12 psichologijos šakų (arba sričių)“

3. Rezorbuojami bikortikiniai varžtai

Rezorbuojamos plokštelės ir varžtai polipieno ir poliglikolio rūgščių pagrindu yra kasdienybė, nes jie vis dažniau pakeičia kietus titano elementus, kurie sukėlė tiek daug problemų suvirinant.

Pavyzdžiui, poliglikolatas yra tvirta, nestandžia medžiaga, kuri nesitrina ir užtikrina gerą apsaugą kaip atramą siuvant. Šios medžiagos gerokai lenkia titaną, nes sukelia daug mažiau pacientų diskomforto, yra pigesnės ir nereikalauja chirurginio pašalinimo.

4. biomedžiagos pleistrai

Iki šiol minėjome biomedžiagas, kurios naudojamos kaulų regeneracijai, tačiau jos naudojamos ir minkštuosiuose audiniuose. Pavyzdžiui, Nacionalinis biomedicininės vaizdų gavimo ir bioinžinerijos institutas kuria rudųjų dumblių pagrindu sukurtus alginato pleistrus. terapiniai sandarikliai, skirti gydyti plaučių infiltracijas po traumų, operacijų ar būklių, tokių kaip pneumonija ir cistinė fibrozė.

Šių technologijų rezultatai yra daug žadantys, nes atrodo, kad alginato pleistrai gerai reaguoja spaudimą, panašų į plaučius, ir padeda šių organų audiniams atsinaujinti gyvenimą.

5. Hidrogelio "tvarsčiai" nudegimams

Žmonės, kurie kenčia nuo stiprių nudegimų, patiria tikrą kančią, kai yra tvarkomi tvarsčiai, be to, jie stabdo epidermio augimą ir audinių regeneraciją. Naudojant hidrogelius, kurie šiuo metu tiriami, ši problemų serija gali išnykti.

Hidrogelis veiktų kaip ideali plėvelė, užkertanti kelią infekcijai ir degradacijai, kurią sukelia aplinkos nepalankios žaizdos.. Be to, jis gali ištirpti tam tikrų kontroliuojamų procedūrų greičiu ir atskleisti pažeidimą be mechaninio įtempimo, kurį tai sukelia. Be jokios abejonės, tai be galo pagerintų sunkius nudegimus patyrusių pacientų buvimą ligoninėje.

Santrauka

Viskas, ką jums pasakėme, nėra pagrįsta spėlionėmis ir hipotezėmis: daugelis šių medžiagų jau naudojamos šiandien, o kitos šiuo metu aktyviai kuriamos.

Kaip matote, medicinos ateitis, švelniai tariant, yra daug žadanti. Atrandant ir tobulinant biomedžiagas, atsiveria begalinės galimybės, atsirandančios dėl jų reabsorbcijos. sraigtai ir siūlės į elementų integravimą audiniuose, skatinančius gijimo mechanizmų aktyvavimą savo. Be jokios abejonės, realybė medicinos srityje yra keistesnė nei fikcija.

Bibliografinės nuorodos:

• Bhat, S. ir Kumar, A. (2013). Biomedžiagos ir bioinžinerija rytojaus sveikatos priežiūra. Biomedžiaga, 3(3), e24717.
• Biomedžiagos, NIH. Surinkta kovo 20 d https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffithas, L. g. (2000). Polimerinės biomedžiagos. Act materialia, 48(1), 263-277.
• Habelas, J. KAM. (1995). Biomedžiagos audinių inžinerijoje. Bio/technology, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O. ir Planell, J. KAM. (2008). Biomedžiagos ortopedijoje. Karališkosios visuomenės sąsajos žurnalas, 5(27), 1137-1158.
• Park, J. ir Lakes, R. S. (2007). Biomedžiagos: įvadas. Springer mokslo ir verslo žiniasklaida.
• Ratneris, B. D. ir Bryantas, S. J. (2004). Biomedžiagos: kur mes buvome ir kur einame. Annu. Rev. Biomed. Eng., 6, 41-75.