Biomateriale: ce sunt, tipuri și caracteristici

Ființele umane (și majoritatea animalelor) au o anumită capacitate de a vindeca rănile și rănile. În mod normal, deschiderile epidermei prin procese mecanice urmează un mecanism de vindecare previzibil din punct de vedere medical: formarea cheagurilor, inflamație, proliferarea celulară și diferențierea noilor tulpini, pentru a remodela țesutul și a-l readuce la starea inițială în cea mai mare măsură posibilă. posibil.

În orice caz, nu numai epiderma este reparată. Consolidarea osoasă și mobilizarea celulelor satelit ale miocitelor (în os și respectiv în mușchi), sunt exemple de alte mecanisme fiziologice care încearcă să vindece microlacrimile și fracturile din aparatul nostru locomotor.

De exemplu, atunci când există o fractură într-un os, corpurile celulare (osteocite, osteoblaste, osteoclaste și celule osteoprogenitori) secretă și remodelează matricea osoasă, pentru a realiza ca osul să-și recapete forma normală la minor. timp posibil. De obicei, în decurs de 6 până la 8 săptămâni, se poate observa o îmbunătățire semnificativă.

Din păcate, nu toate țesuturile se vindecă bine și unele le lipsesc total capacitatea de regenerare perfectă, cum ar fi inima sau alte organe. Pentru a contesta limitele capacităților fiziologice umane și, potențial, a salva milioane de vieți, biomaterialele vin în vremurile noastre. Aflați totul despre ei, pentru că viitorul medicinei este cel mai puțin promițător.

• Articol înrudit: „Principalele tipuri de celule ale corpului uman”

Ce sunt biomaterialele?

Un biomaterial, din punct de vedere medical, este orice material natural sau sintetic destinat a fi introdus în țesutul viu, în special ca parte a unui element sau implant chirurgical. La nivel fiziologic, aceste materiale au proprietăți unice în comparație cu restul, deoarece pot contact imediat cu țesutul viu fără a provoca răspunsuri imune negative în rabdator.

În plus, trebuie remarcat faptul că biomaterialele nu își realizează funcția prin segregarea substanțelor farmacologice și nu depind de metabolizarea de către organism pentru a obține efectul dorit (altfel, am vorbi despre medicamente). Simpla lor funcționalitate și magia se găsesc în a fi (și a se adapta) la locul potrivit, deoarece în mod ideal servesc la înlocuirea oricărui țesut dur sau moale care a suferit un anumit tip de deteriorare. Pe lângă utilizarea lor tipică, ele sunt din ce în ce mai folosite ca metode de diagnostic și alte evenimente clinice.

Prima generație de biomateriale a fost concepută în jurul anilor 1940, cu un vârf de utilitate și funcție în anii 1960 și 1970. Pe măsură ce cunoștințele și materialele medicale au fost rafinate, capacitățile dintre aceste elemente s-au îmbunătățit de-a lungul timpului, dând naștere la compuși ai celui de-al doilea și al treilea generaţie. Unele dintre proprietățile sale ideale sunt următoarele:

• Proprietăți mecanice adecvate: un biomaterial foarte rigid nu poate fi introdus într-un țesut natural liber, deoarece funcționalitatea corectă a acestuia ar fi împiedicată.
• Rezistență la coroziune în mediu apos: corpul uman este 60% apă. Prin urmare, este esențial ca biomaterialul să fie rezistent la stresul hidric.
• Nu ar trebui să promoveze toxicitatea locală sau evenimentele carcinogene în țesutul în care este plasat.
• Din a doua generație s-a căutat ca materialele să fie și bioactive. Acestea ar trebui să inducă un răspuns fiziologic care să susțină funcția și performanța biomaterialului.
• O alta dintre noile caracteristici cautate este ca unele dintre materiale au fost capabile sa fie reabsorbite. Aceasta înseamnă că acestea dispar sau se modifică drastic în timp și pot fi metabolizate de organism.
• În sfârșit, astăzi este de așteptat ca unele dintre ele să stimuleze răspunsuri specifice la nivel celular.

După cum vă puteți imagina, proprietățile ideale ale unui biomaterial depind în întregime de funcționalitate. De exemplu, un chirurg dorește să se aplice un șurub pentru a fixa o grefă în leziunile ligamentelor să se reabsorbă în timp, astfel încât pacientul să nu mai fie nevoit să intervină din nou. Pe de altă parte, dacă biomaterialul înlocuiește o structură vitală, ideea este că este permanent și rezistă tuturor elementelor ecosistemului corpului.

In afara de asta, unele biomateriale sunt interesante din punct de vedere celular, deoarece își pot dezvolta creșterea și diferențierea. De exemplu, unele cristale bioactive de a treia generație sunt concepute pentru a activa anumite gene în celulele țesuturilor deteriorate, pentru a promova regenerarea rapidă. Pare o tehnologie preluată dintr-un viitor distopic, dar asta este o realitate astăzi.

Tipuri de biomateriale

Pentru ca toate cele de mai sus să nu rămână într-o serie de concepte eterice, vă prezentăm dovada utilității biomaterialelor. Nu le putem acoperi pe toate (deoarece lista este foarte lungă), dar le colectăm pe unele dintre cele mai interesante. Nu rata.

1. Ceramica cu fosfat de calciu

Ceramica poroasă de fosfat de calciu poate fi folosită pentru a repara anumite defecte intraoase, așa cum acestea nu sunt toxice, sunt biocompatibile cu organismul și nu modifică semnificativ nivelurile de calciu și fosfor din sânge. În orice caz, deoarece bioceramica este extrem de dure și se degradează foarte lent, este de obicei necesară combinarea lor cu polimeri biodegradabili pentru a obține rezultate mai bune.

Aceste tipuri de implanturi sunt folosite pentru a promova recuperarea osoasă în fracturi, de exemplu. Ca fapt curios, s-a observat că impregnarea acestor biomateriale cu celule stem mezenchimale poate promova o regenerare tisulară mai rapidă și mai bună la anumite animale. După cum puteți vedea, un biomaterial nu este doar un mineral sau un compus, ci un amestec de elemente organice și anorganice care încearcă să găsească echilibrul perfect pentru a-și atinge funcționalitatea.

2. cristale bioactive

Cristalele bioactive sunt, de asemenea, ideale pentru anumite procese regenerative la nivel osos, deoarece rata de degradare a acestora poate fi controlata, secreta anumite materiale ionice cu potential osteogen si au o intalnire de afinitate mai mult decat corecta cu tesutul osos.. De exemplu, mai multe studii au arătat că unele cristale bioactive promovează activarea osteoblastele, celulele țesutului osos care secretă matrice intercelulară care conferă oaselor rezistența și funcţionalitate.

• Ați putea fi interesat de: „Cele 12 ramuri (sau domenii) ale psihologiei”

3. Șuruburi bicorticale resorbabile

Plăcile și șuruburile resorbabile pe bază de acizi polilactic și poliglicolic sunt la ordinea zilei, deoarece ele înlocuiesc din ce în ce mai mult elementele de titan dur care au adus atâtea probleme la răni la sudare.

De exemplu, poliglicolatul este un material puternic, non-rigid, care nu se destramă și oferă o bună siguranță ca bont în timpul suturii. Aceste materiale depășesc cu mult titanul prin faptul că provoacă mult mai puțin disconfort pacientului, sunt mai puțin costisitoare și nu necesită îndepărtare chirurgicală.

4. plasturi biomaterial

Pana acum am mentionat biomateriale care sunt folosite pentru regenerarea osoasa, dar sunt folosite si in tesuturile moi. De exemplu, Institutul Național de Imagistica Biomedicală și Bioinginerie dezvoltă plasturi de alginat, pe bază de alge brune, ca etanșanti terapeutici pentru a trata infiltrațiile pulmonare de la traumatisme, intervenții chirurgicale sau afecțiuni precum pneumonia și fibroza chistică.

Rezultatele acestor tehnologii sunt promițătoare, deoarece plasturii de alginat par să răspundă bine la presiuni similare cu cele exercitate de plămâni și ajută la regenerarea țesuturilor din aceste organe atât de esențiale pentru viaţă.

5. „pansament” cu hidrogel pentru arsuri

Persoanele care suferă de arsuri severe suferă o adevărată agonie atunci când le sunt manipulate bandajele și, în plus, acestea întârzie creșterea epidermică și regenerarea țesuturilor. Prin folosirea hidrogelurilor care sunt în prezent studiate, această serie de probleme ar putea dispărea.

Hidrogelul ar acționa ca o peliculă ideală pentru a preveni infecția și degradarea cauzate de inclemențele mediului în rană.. În plus, s-ar putea dizolva în ritmul anumitor proceduri controlate și ar putea expune leziunea fără stresul mecanic pe care acest lucru îl implică. Fără îndoială, acest lucru ar îmbunătăți infinit șederea în spital a pacienților cu arsuri grave.

rezumat

Tot ceea ce v-am spus nu se bazează pe presupuneri și ipoteze: multe dintre aceste materiale sunt deja utilizate astăzi, în timp ce altele sunt în prezent dezvoltate în mod activ.

După cum puteți vedea, viitorul medicinei este, cel puțin, promițător. Odată cu descoperirea și rafinarea biomaterialelor, se deschid posibilități infinite, din reabsorbția șuruburi și suturi la integrarea elementelor în țesuturi care favorizează activarea mecanismelor de vindecare proprii. Fără îndoială, realitatea este mai ciudată decât ficțiunea în domeniul medicinei.

Referințe bibliografice:

• Bhat, S. și Kumar, A. (2013). Biomateriale și bioinginerie asistența medicală de mâine. Biomatter, 3(3), e24717.
• Biomateriale, NIH. Colectat pe 20 martie în https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. g. (2000). Biomateriale polimerice. Act materiala, 48(1), 263-277.
• Hubbell, J. LA. (1995). Biomateriale în ingineria țesuturilor. Bio/technology, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O. și Planell, J. LA. (2008). Biomateriale în ortopedie. Journal of the royal society interface, 5(27), 1137-1158.
• Park, J. și Lakes, R. S. (2007). Biomateriale: o introducere. Springer Science & Business Media.
• Ratner, B. D. și Bryant, S. J. (2004). Biomateriale: unde am fost și unde mergem. Annu. Rev. Biomed. Eng., 6, 41-75.