Biomaterialer: hva de er, typer og egenskaper

Mennesker (og de fleste dyr) har en viss evne til å helbrede sår og skader. Normalt følger åpninger av epidermis ved mekaniske prosesser en medisinsk forutsigbar helbredelsesmekanisme: koageldannelse, betennelse, celleproliferasjon og differensiering av de nye stammene, for å remodellere vevet og returnere det til sin opprinnelige tilstand i størst mulig grad. mulig.

I alle fall er ikke bare overhuden reparert. Benkonsolidering og mobilisering av myocytt-satellittceller (i henholdsvis bein og muskler), er eksempler på andre fysiologiske mekanismer som prøver å helbrede mikrotårer og brudd i vårt apparat lokomotor.

For eksempel, når det er et brudd i et bein, cellelegemene (osteocytter, osteoblaster, osteoklaster og celler osteoprogenitorer) skiller ut og remodellerer benmatrisen, for å oppnå at beinet gjenoppretter sin normale form i den mindreårige mulig tid. Vanligvis, innen 6 til 8 uker, kan betydelig forbedring sees.

Dessverre helbreder ikke alt vev godt, og noen mangler totalt perfekt regenererende kapasitet, slik som hjertet eller andre organer. For å utfordre grensene for menneskelige fysiologiske evner og potensielt redde millioner av liv,

biomaterialer kommer til vår tid. Lær alt om dem, fordi fremtiden til medisinen er minst lovende.

• Relatert artikkel: "Hovedcelletyper i menneskekroppen"

Hva er biomaterialer?

Et biomateriale, fra et medisinsk synspunkt, er ethvert naturlig eller syntetisk materiale beregnet på å bli introdusert i levende vev, spesielt som en del av et kirurgisk element eller implantat. På et fysiologisk nivå har disse materialene unike egenskaper sammenlignet med resten, siden de kan kontakt med levende vev umiddelbart uten å forårsake negative immunresponser i pasient.

I tillegg bør det bemerkes at biomaterialer de oppnår ikke sin funksjon gjennom segregering av farmakologiske stoffer og er ikke avhengig av metabolisering av organismen for å oppnå ønsket effekt (ellers ville vi snakke om medisiner). Deres bare funksjonalitet og magi finnes i å være (og tilpasse seg) på rett sted, siden de ideelt sett tjener til å erstatte hardt eller mykt vev som har fått en type skade. I tillegg til deres typiske bruk, brukes de også i økende grad som diagnostiske metoder og andre kliniske hendelser.

Den første generasjonen av biomaterialer ble unnfanget rundt 1940, med en topp av nytte og funksjon på 1960- og 1970-tallet. Som medisinsk kunnskap og materialer har blitt foredlet, evnene av disse elementene har blitt bedre over tid, noe som gir opphav til forbindelser av den andre og tredje generasjon. Noen av dens ideelle egenskaper er følgende:

• Passende mekaniske egenskaper: et svært stivt biomateriale kan ikke introduseres i et løst naturlig vev, da dets korrekte funksjonalitet vil bli hindret.
• Motstand mot korrosjon i et vandig medium: menneskekroppen består av 60 % vann. Derfor er det viktig at biomaterialet er motstandsdyktig mot vannstress.
• Den skal ikke fremme lokal toksisitet eller kreftfremkallende hendelser i vevet den er plassert i.
• Fra andre generasjon ble det søkt at materialene også var bioaktive. Disse bør indusere en fysiologisk respons som støtter funksjonen og ytelsen til biomaterialet.
• En annen av de nye egenskapene som søkes er at noen av materialene var i stand til å bli reabsorbert. Dette betyr at de forsvinner eller endres drastisk over tid og kan metaboliseres av kroppen.
• Til slutt, i dag er det forventet at noen av dem stimulerer spesifikke responser på cellenivå.

Som du kan forestille deg, de ideelle egenskapene til et biomateriale avhenger helt av funksjonaliteten. For eksempel vil en kirurg ha en skrue påført for å fikse et graft i leddbåndskader for å reabsorberes over tid, slik at pasienten ikke trenger å gripe inn igjen. På den annen side, hvis biomaterialet erstatter en vital struktur, er ideen at det er permanent og motstår alle elementene i kroppens økosystem.

I tillegg, noen biomaterialer er interessante fra et cellulært synspunkt, siden de kan utvikle sin vekst og differensiering. For eksempel er noen tredjegenerasjons bioaktive krystaller designet for å aktivere visse gener i skadede vevsceller, for å fremme rask regenerering. Det virker som en teknologi hentet fra en dystopisk fremtid, men dette er en realitet i dag.

Typer biomaterialer

For at alt det ovennevnte ikke forblir i en serie eteriske konsepter, presenterer vi deg med bevis på nytten av biomaterialer. Vi kan ikke dekke dem alle (siden listen er veldig lang), men vi samler noen av de mest interessante. Ikke gå glipp av det.

1. Kalsiumfosfatkeramikk

Porøs kalsiumfosfatkeramikk kan brukes til å reparere visse intrabony defekter, ettersom de de er ikke giftige, de er biokompatible med organismen og de endrer ikke i vesentlig grad nivåene av kalsium og fosfor i blodet. I alle fall, siden biokeramikk er ekstremt hardt og nedbrytes veldig sakte, er det vanligvis nødvendig å kombinere dem med biologisk nedbrytbare polymerer for å oppnå bedre resultater.

Disse typer implantater brukes for å fremme beingjenoppretting ved for eksempel frakturer. Som et merkelig faktum har det blitt observert at gjennomføring av disse biomaterialene med mesenkymale stamceller kan fremme raskere og bedre vevsregenerering hos visse dyr. Som du kan se, er et biomateriale ikke bare et mineral eller en forbindelse, men en blanding av organiske og uorganiske elementer som prøver å finne den perfekte balansen for å oppnå funksjonaliteten.

2. bioaktive krystaller

Bioaktive krystaller er også ideelle for visse regenerative prosesser på beinnivå, siden deres nedbrytningshastighet kan kontrolleres, de skiller ut visse ioniske materialer med osteogent potensial og de har et mer enn riktig affinitetsmøte med beinvev. For eksempel har flere studier vist at noen bioaktive krystaller fremmer aktiveringen av osteoblaster, beinvevsceller som skiller ut intercellulær matrise som gir bein styrke og funksjonalitet.

• Du kan være interessert i: "De 12 grenene (eller feltene) av psykologi"

3. Resorberbare bikortikale skruer

Resorberbare plater og skruer basert på polymelke- og polyglykolsyrer er dagens orden, siden de erstatter i økende grad de harde titanelementene som ga så mange problemer ved sveiseskader.

For eksempel er polyglykolat et sterkt, ikke-stivt materiale som ikke frynser og gir god sikkerhet som støtte under suturering. Disse materialene overgår titan ved at de forårsaker mye mindre ubehag for pasienten, er rimeligere og ikke krever kirurgisk fjerning.

4. biomateriale flekker

Til nå har vi nevnt biomaterialer som brukes til beinregenerering, men de brukes også i bløtvev. For eksempel utvikler National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering alginatplaster, basert på brunalger, som terapeutiske tetningsmidler for å behandle lungeinfiltrasjoner fra traumer, kirurgi eller tilstander som lungebetennelse og cystisk fibrose.

Resultatene av disse teknologiene er lovende, ettersom alginatlapper ser ut til å reagere godt på trykk som ligner på det som utøves av lungene og hjelper vevsregenerering i disse organene som er så viktige for liv.

5. Hydrogel "bandasje" for brannskader

Personer som lider av alvorlige brannskader opplever virkelig smerte når bandasjene deres håndteres, og dessuten forsinker disse epidermal vekst og vevsregenerering. Ved å bruke hydrogeler som for tiden studeres, kan denne rekken av problemer forsvinne.

Hydrogelen vil fungere som en ideell film for å forhindre infeksjon og nedbrytning forårsaket av miljømessige uheld i såret.. I tillegg kan det løses opp med hastigheten til visse kontrollerte prosedyrer og eksponere lesjonen uten den mekaniske belastningen som dette medfører. Uten tvil ville dette forbedre sykehusoppholdet til pasienter med alvorlige brannskader uendelig.

Sammendrag

Alt vi har fortalt deg er ikke basert på formodninger og hypoteser: mange av disse materialene er allerede i bruk i dag, mens andre er under aktivt utvikling.

Som du kan se, er fremtiden for medisinen mildt sagt lovende. Med oppdagelsen og foredlingen av biomaterialer åpner det seg uendelige muligheter, fra reabsorpsjon av skruer og suturer til integrering av elementer i vevet som fremmer aktivering av helbredende mekanismer egen. Utvilsomt er virkeligheten merkeligere enn fiksjon innen medisin.

Bibliografiske referanser:

• Bhat, S. og Kumar, A. (2013). Biomaterialer og bioteknologi morgendagens helsevesen. Biomatter, 3(3), e24717.
• Biomaterialer, NIH. Samlet 20. mars i https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. g. (2000). Polymere biomaterialer. Act materialia, 48(1), 263-277.
• Hubbell, J. TIL. (1995). Biomaterialer i vevsteknikk. Bio/technology, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O., & Planell, J. TIL. (2008). Biomaterialer i ortopedi. Journal of the Royal Society interface, 5(27), 1137-1158.
• Park, J., & Lakes, R. S. (2007). Biomaterialer: en introduksjon. Springer Science & Business Media.
• Ratner, B. D., & Bryant, S. J. (2004). Biomaterialer: hvor vi har vært og hvor vi skal. Annu. Rev. Biomed. Eng., 6, 41-75.