Biomaterialen: wat ze zijn, soorten en kenmerken

Mensen (en de meeste dieren) hebben enig vermogen om wonden en verwondingen te genezen. Normaal gesproken volgen openingen van de opperhuid door mechanische processen een medisch voorspelbaar genezingsmechanisme: stolselvorming, ontsteking, celproliferatie en differentiatie van de nieuwe stammen, om het weefsel te hermodelleren en zoveel mogelijk in zijn oorspronkelijke staat terug te brengen. mogelijk.

In ieder geval wordt niet alleen de opperhuid hersteld. Botconsolidatie en mobilisatie van satellietcellen van myocyten (respectievelijk in botten en spieren), zijn voorbeelden van andere fysiologische mechanismen die microscheurtjes en breuken in ons apparaat proberen te genezen bewegingsapparaat.

Als er bijvoorbeeld een botbreuk is, worden de cellichamen (osteocyten, osteoblasten, osteoclasten en cellen osteoprogenitors) scheiden de botmatrix af en hermodelleren deze om te bereiken dat het bot zijn normale vorm terugkrijgt in de minor mogelijke tijd. Meestal is binnen 6 tot 8 weken een significante verbetering te zien.

Helaas genezen niet alle weefsels goed en sommige hebben totaal geen perfect regenererend vermogen, zoals het hart of andere organen. Om de grenzen van de menselijke fysiologische mogelijkheden uit te dagen en mogelijk miljoenen levens te redden, biomaterialen komen naar onze tijd. Leer er alles over, want de toekomst van de geneeskunde is het minst veelbelovend.

• Gerelateerd artikel: "Belangrijkste celtypen van het menselijk lichaam"

Wat zijn biomaterialen?

Een biomateriaal, vanuit medisch oogpunt, is elk natuurlijk of synthetisch materiaal dat bedoeld is om in levend weefsel te worden ingebracht, vooral als onderdeel van een chirurgisch element of implantaat. Op fysiologisch niveau hebben deze materialen unieke eigenschappen in vergelijking met de rest, aangezien ze dat wel kunnen onmiddellijk contact met levend weefsel zonder negatieve immuunresponsen te veroorzaken in de geduldig.

Bovendien moet worden opgemerkt dat biomaterialen ze bereiken hun functie niet door de scheiding van farmacologische stoffen en zijn niet afhankelijk van metabolisatie door het organisme om het gewenste effect te bereiken (anders zouden we het over drugs hebben). Hun loutere functionaliteit en magie wordt gevonden in het op de juiste plaats zijn (en zich aanpassen), aangezien ze idealiter dienen om elk hard of zacht weefsel te vervangen dat een of andere vorm van schade heeft opgelopen. Naast hun typische gebruik, worden ze ook steeds vaker gebruikt als diagnostische methoden en andere klinische evenementen.

De eerste generatie biomaterialen werd bedacht rond 1940, met een piek in bruikbaarheid en functie in de jaren zestig en zeventig. Naarmate medische kennis en materialen zijn verfijnd, zijn de mogelijkheden van deze elementen is in de loop van de tijd verbeterd, wat aanleiding heeft gegeven tot verbindingen van de tweede en derde generatie. Enkele van de ideale eigenschappen zijn de volgende:

• Passende mechanische eigenschappen: een zeer rigide biomateriaal kan niet worden ingebracht in een los natuurlijk weefsel, omdat de correcte functionaliteit ervan wordt belemmerd.
• Weerstand tegen corrosie in een waterig medium: het menselijk lichaam bestaat voor 60% uit water. Daarom is het essentieel dat het biomateriaal bestand is tegen waterstress.
• Het mag geen lokale toxiciteit of kankerverwekkende effecten bevorderen in het weefsel waarin het is geplaatst.
• Vanaf de tweede generatie werd gezocht of de materialen ook bioactief waren. Deze zouden een fysiologische reactie moeten opwekken die de functie en prestatie van het biomateriaal ondersteunt.
• Een ander van de nieuwe gezochte kenmerken is dat sommige materialen opnieuw kunnen worden opgenomen. Dit betekent dat ze in de loop van de tijd verdwijnen of drastisch veranderen en door het lichaam kunnen worden gemetaboliseerd.
• Ten slotte wordt vandaag verwacht dat sommigen van hen specifieke reacties op cellulair niveau stimuleren.

Zoals u zich kunt voorstellen, de ideale eigenschappen van een biomateriaal hangen volledig af van de functionaliteit. Een chirurg wil bijvoorbeeld dat een schroef wordt aangebracht om een ​​transplantaat in ligamentische verwondingen te fixeren om na verloop van tijd weer te absorberen, zodat de patiënt niet opnieuw hoeft in te grijpen. Aan de andere kant, als het biomateriaal een vitale structuur vervangt, is het idee dat het permanent is en bestand is tegen alle elementen van het lichaamsecosysteem.

Daarnaast, sommige biomaterialen zijn interessant vanuit cellulair oogpunt, omdat ze hun groei en differentiatie kunnen ontwikkelen. Sommige bioactieve kristallen van de derde generatie zijn bijvoorbeeld ontworpen om bepaalde genen in beschadigde weefselcellen te activeren om een ​​snelle regeneratie te bevorderen. Het lijkt een technologie uit een dystopische toekomst, maar dit is vandaag de dag realiteit.

Soorten biomaterialen

Zodat al het bovenstaande niet in een reeks etherische concepten blijft, presenteren we u het bewijs van het nut van biomaterialen. We kunnen ze niet allemaal behandelen (aangezien de lijst erg lang is), maar we verzamelen enkele van de meest interessante. Mis het niet.

1. Calciumfosfaat Keramiek

Poreus calciumfosfaatkeramiek kan worden gebruikt om bepaalde botdefecten te repareren, zoals ze ze zijn niet giftig, ze zijn biocompatibel met het organisme en ze veranderen de niveaus van calcium en fosfor in het bloed niet significant. Hoe dan ook, aangezien biokeramiek bij uitstek hard is en zeer langzaam afbreekt, is het meestal nodig om ze te combineren met biologisch afbreekbare polymeren om betere resultaten te bereiken.

Dit soort implantaten worden gebruikt om botherstel bij bijvoorbeeld breuken te bevorderen. Als merkwaardig feit is waargenomen dat het doordrenken van deze biomaterialen met mesenchymale stamcellen een snellere en betere weefselregeneratie bij bepaalde dieren kan bevorderen. Zoals je kunt zien, is een biomateriaal niet alleen een mineraal of verbinding, maar een mengsel van organische en anorganische elementen die de perfecte balans proberen te vinden om zijn functionaliteit te bereiken.

2. bioactieve kristallen

Bioactieve kristallen zijn sindsdien ook ideaal voor bepaalde regeneratieve processen op botniveau hun afbraaksnelheid kan worden gecontroleerd, ze scheiden bepaalde ionische materialen af ​​met osteogeen potentieel en ze hebben een meer dan correcte affiniteit met botweefsel. Zo hebben meerdere onderzoeken aangetoond dat sommige bioactieve kristallen de activering van osteoblasten, botweefselcellen die intercellulaire matrix afscheiden die bot zijn kracht en kracht geeft functionaliteit.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De 12 takken (of velden) van de psychologie"

3. Resorbeerbare bicorticale schroeven

Resorbeerbare platen en schroeven op basis van polymelkzuur en polyglycolzuur zijn sindsdien aan de orde van de dag ze vervangen steeds vaker de harde titanium elementen die zoveel problemen opleverden bij lasblessures.

Polyglycollaat is bijvoorbeeld een sterk, niet-stijf materiaal dat niet rafelt en een goede veiligheid biedt als abutment tijdens het hechten. Deze materialen presteren veel beter dan titanium doordat ze veel minder ongemak voor de patiënt veroorzaken, minder duur zijn en geen chirurgische verwijdering vereisen.

4. biomateriaal pleisters

Tot nu toe hebben we biomaterialen genoemd die worden gebruikt voor botregeneratie, maar ze worden ook gebruikt in zachte weefsels. Zo ontwikkelt het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering alginaatpleisters, gebaseerd op bruine algen, als therapeutische afdichtingsmiddelen voor de behandeling van longinfiltraties door trauma, chirurgie of aandoeningen zoals longontsteking en cystische fibrose.

De resultaten van deze technologieën zijn veelbelovend, aangezien alginaatpleisters er goed op lijken te reageren drukken vergelijkbaar met die uitgeoefend door de longen en helpen weefselregeneratie in deze organen die zo essentieel zijn voor leven.

5. Hydrogel "verband" voor brandwonden

Mensen die aan ernstige brandwonden lijden, ervaren echte pijn wanneer hun verband wordt gehanteerd en bovendien vertragen deze epidermale groei en weefselregeneratie. Door hydrogels te gebruiken die momenteel worden bestudeerd, zou deze reeks problemen kunnen verdwijnen.

De hydrogel zou fungeren als een ideale film om infectie en afbraak veroorzaakt door omgevingsinvloeden in de wond te voorkomen.. Bovendien zou het kunnen oplossen met de snelheid van bepaalde gecontroleerde procedures en de laesie blootleggen zonder de mechanische belasting die dit met zich meebrengt. Dit zou ongetwijfeld het verblijf in het ziekenhuis van patiënten met ernstige brandwonden oneindig verbeteren.

Samenvatting

Alles wat we u hebben verteld, is niet gebaseerd op vermoedens en hypothesen: veel van deze materialen zijn vandaag al in gebruik, terwijl andere momenteel actief worden ontwikkeld.

Zoals u kunt zien, is de toekomst van de geneeskunde op zijn zachtst gezegd veelbelovend. Met de ontdekking en verfijning van biomaterialen openen zich oneindige mogelijkheden, van de reabsorptie van schroeven en hechtingen voor de integratie van elementen in de weefsels die de activering van genezingsmechanismen bevorderen eigen. Ongetwijfeld is de realiteit vreemder dan fictie op het gebied van geneeskunde.

Bibliografische referenties:

• Bhat, S., & Kumar, A. (2013). Biomaterialen en bio-engineering de gezondheidszorg van morgen. Biomatter, 3(3), e24717.
• Biomaterialen, NIH. Verzameld op 20 maart in https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. G. (2000). Polymere biomaterialen. Act materialia, 48(1), 263-277.
• Hubbel, J. NAAR. (1995). Biomaterialen in tissue engineering. Bio/technologie, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O., & Planell, J. NAAR. (2008). Biomaterialen in de orthopedie. Journal of the Royal Society-interface, 5(27), 1137-1158.
• Park, J., & Meren, R. S. (2007). Biomaterialen: een introductie. Springer wetenschap en zakelijke media.
• Ratner, B. D., & Bryant, S. J. (2004). Biomaterialen: waar we zijn geweest en waar we naartoe gaan. Annu. ds. Biomed. Eng., 6, 41-75.