Биоматериалы: какие они бывают, виды и характеристики

Люди (и большинство животных) обладают некоторой способностью залечивать раны и травмы. В норме механические процессы вскрытия эпидермиса следуют предсказуемому с медицинской точки зрения механизму заживления: образование сгустка, воспаление, клеточная пролиферация и дифференцировка новых штаммов, чтобы максимально реконструировать ткань и вернуть ее в исходное состояние. возможный.

В любом случае восстанавливается не только эпидермис. Консолидация костей и мобилизация сателлитных клеток миоцитов (в костях и мышцах соответственно), являются примерами других физиологических механизмов, которые пытаются залечить микроразрывы и переломы в нашем аппарате локомотор.

Например, при переломе кости тела клеток (остеоциты, остеобласты, остеокласты и клетки остеопредшественники) секретируют и ремоделируют костный матрикс для того, чтобы кость восстанавливала свою нормальную форму в минорных возможное время. Как правило, в течение 6-8 недель можно увидеть значительное улучшение.

К сожалению, не все ткани хорошо заживают, а у некоторых полностью отсутствует совершенная регенеративная способность, например, у сердца или других органов. Чтобы бросить вызов пределам физиологических возможностей человека и потенциально спасти миллионы жизней,

биоматериалы приходят в наше время. Узнайте о них все, потому что будущее медицины наименее перспективно.

• Связанная статья: «Основные типы клеток человеческого тела»

Что такое биоматериалы?

Биоматериал с медицинской точки зрения любой природный или синтетический материал, предназначенный для введения в живую ткань, особенно как часть хирургического элемента или имплантата. На физиологическом уровне эти материалы обладают уникальными свойствами по сравнению с остальными, так как могут непосредственный контакт с живой тканью, не вызывая негативных иммунных реакций у пациент.

Кроме того, следует отметить, что биоматериалы они не достигают своей функции за счет выделения фармакологических веществ и не зависят от метаболизма в организме для достижения нужного эффекта (иначе речь шла бы о наркотиках). Их простая функциональность и магия заключаются в том, что они находятся (и адаптируются) в нужном месте, поскольку они идеально служат для замены любой твердой или мягкой ткани, подвергшейся некоторому повреждению. В дополнение к их обычному использованию, они также все чаще используются в качестве диагностических методов и других клинических событий.

Первое поколение биоматериалов было задумано примерно в 1940 году, а пик полезности и функциональности пришелся на 1960-е и 1970-е годы. По мере совершенствования медицинских знаний и материалов возможности из этих элементов со временем улучшались, давая начало соединениям второго и третьего поколение. Вот некоторые из его идеальных свойств:

• Соответствующие механические свойства: очень жесткий биоматериал нельзя вводить в рыхлую естественную ткань, так как это будет препятствовать его правильному функционированию.
• Стойкость к коррозии в водной среде: тело человека на 60 % состоит из воды. Поэтому важно, чтобы биоматериал был устойчив к водному стрессу.
• Он не должен способствовать местной токсичности или канцерогенным явлениям в ткани, в которую он помещен.
• От второго поколения требовалось, чтобы материалы также были биоактивными. Они должны вызывать физиологический ответ, который поддерживает функцию и производительность биоматериала.
• Еще одна из искомых новых характеристик заключается в том, что некоторые материалы способны реабсорбироваться. Это означает, что они исчезают или резко изменяются с течением времени и могут метаболизироваться в организме.
• Наконец, сегодня ожидается, что некоторые из них стимулируют специфические ответы на клеточном уровне.

Как вы можете себе представить, идеальные свойства биоматериала полностью зависят от функциональности. Например, хирург хочет, чтобы винт, применяемый для фиксации трансплантата при повреждении связок, со временем рассасывался, чтобы пациенту не приходилось снова вмешиваться. С другой стороны, если биоматериал заменяет жизненно важную структуру, идея состоит в том, что она постоянна и сопротивляется всем элементам экосистемы тела.

Кроме, некоторые биоматериалы интересны с клеточной точки зрения, так как они могут развивать свой рост и дифференцировку. Например, некоторые биоактивные кристаллы третьего поколения предназначены для активации определенных генов в поврежденных тканевых клетках, чтобы способствовать быстрой регенерации. Кажется, что технология взята из антиутопического будущего, но сегодня это реальность.

Виды биоматериалов

Чтобы все вышеизложенное не осталось в ряду бесплотных концепций, представляем вам доказательство полезности биоматериалов. Мы не можем охватить их все (так как список очень длинный), но мы собрали некоторые из самых интересных. Не пропусти это.

1. Керамика из фосфата кальция

Пористая керамика из фосфата кальция может использоваться для восстановления некоторых внутрикостных дефектов, поскольку они они не токсичны, биосовместимы с организмом и существенно не изменяют уровень кальция и фосфора в крови. В любом случае, поскольку биокерамика очень твердая и разлагается очень медленно, для достижения лучших результатов обычно необходимо комбинировать ее с биоразлагаемыми полимерами.

Эти типы имплантатов используются, например, для ускорения восстановления кости при переломах. В качестве любопытного факта было замечено, что насыщение этих биоматериалов мезенхимальными стволовыми клетками может способствовать более быстрой и лучшей регенерации тканей у некоторых животных. Как видите, биоматериал — это не просто минерал или соединение, а смесь органических и неорганических элементов, пытающихся найти идеальный баланс для достижения своей функциональности.

2. биоактивные кристаллы

Биоактивные кристаллы также идеально подходят для некоторых регенеративных процессов на костном уровне, поскольку скорость их деградации можно контролировать, они выделяют определенные ионные материалы с остеогенным потенциалом и имеют более чем правильное сродство к костной ткани.. Например, многочисленные исследования показали, что некоторые биоактивные кристаллы способствуют активации остеобласты, клетки костной ткани, секретирующие межклеточный матрикс, придающий костям прочность и функциональность.

• Вас может заинтересовать: «12 ветвей (или областей) психологии»

3. Резорбируемые бикортикальные винты

Резорбируемые пластины и винты на основе полимолочной и полигликолевой кислот пользуются спросом, т.к. они все чаще заменяют жесткие титановые элементы, которые доставляли столько проблем при сварке травм.

Например, полигликолят — это прочный, нежесткий материал, который не изнашивается и обеспечивает хорошую надежность в качестве абатмента во время наложения швов. Эти материалы намного превосходят титан в том, что они вызывают гораздо меньший дискомфорт у пациента, дешевле и не требуют хирургического удаления.

4. пластыри из биоматериала

До сих пор мы упоминали биоматериалы, которые используются для регенерации костей, но они также используются в мягких тканях. Например, Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии разрабатывает альгинатные пластыри на основе бурых водорослей. терапевтические герметики для лечения легочных инфильтратов в результате травм, операций или состояний, таких как пневмония и муковисцидоз..

Результаты этих технологий многообещающие, так как альгинатные пластыри хорошо реагируют на давление, подобное оказываемому легкими, и способствует регенерации тканей в этих органах, столь необходимых для жизнь.

5. Гидрогелевая «повязка» от ожогов

Люди, получившие тяжелые ожоги, испытывают настоящую агонию при прикосновении к повязкам, кроме того, они замедляют рост эпидермиса и регенерацию тканей. При использовании гидрогелей, которые в настоящее время изучаются, этот ряд проблем может быть решен.

Гидрогель будет действовать как идеальная пленка для предотвращения инфекции и деградации, вызванных неблагоприятными условиями окружающей среды в ране.. Кроме того, он может растворяться со скоростью определенных контролируемых процедур и обнажать поражение без связанного с этим механического стресса. Без сомнения, это бесконечно улучшит пребывание в больнице больных с тяжелыми ожогами.

Краткое содержание

Все, что мы вам рассказали, основано не на догадках и гипотезах: многие из этих материалов уже используются сегодня, в то время как другие в настоящее время активно разрабатываются.

Как видите, будущее медицины, мягко говоря, многообещающее. С открытием и усовершенствованием биоматериалов открываются безграничные возможности, начиная с реабсорбции винты и швы для интеграции элементов в ткани, которые способствуют активации механизмов заживления собственный. Несомненно, реальность в области медицины более странна, чем вымысел.

Библиографические ссылки:

• Бхат С. и Кумар А. (2013). Биоматериалы и биоинженерия в здравоохранении завтрашнего дня. Биоматерия, 3(3), e24717.
• Биоматериалы, Национальный институт здравоохранения. Собран 20 марта в г. https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Гриффит, Л. г. (2000). Полимерные биоматериалы. Закон о материалах, 48(1), 263-277.
• Хаббелл, Дж. К. (1995). Биоматериалы в тканевой инженерии. Био/технология, 13(6), 565-576.
• Наварро М., Мичиарди А., Кастано О. и Планелл Дж. К. (2008). Биоматериалы в ортопедии. Журнал интерфейса королевского общества, 5 (27), 1137–1158.
• Парк, Дж., и Лейкс, Р. С. (2007). Биоматериалы: введение. Springer Science & Business Media.
• Ратнер, Б. Д. и Брайант С. Дж. (2004). Биоматериалы: где мы были и куда идем. Анну. преп. Биомед. англ., 6, 41-75.