Биоматеријали: шта су, врсте и карактеристике

Људска бића (и већина животиња) имају одређену способност да лече ране и повреде. Нормално, отварања епидермиса механичким процесима прате медицински предвидљив механизам зарастања: стварање угрушака, запаљење, пролиферацију ћелија и диференцијацију нових сојева, како би се ткиво ремоделирало и вратило у првобитно стање у највећој могућој мери. могуће.

У сваком случају, не поправља се само епидермис. Консолидација костију и мобилизација сателитских ћелија миоцита (у костима и мишићима, респективно), су примери других физиолошких механизама који покушавају да излече микропукотине и преломе у нашем апарату локомотор.

На пример, када дође до прелома кости, ћелијска тела (остеоцити, остеобласти, остеокласти и ћелије остеопрогенитори) луче и ремоделују коштани матрикс, како би се постигло да кост поврати свој нормалан облик у малом могуће време. Обично се у року од 6 до 8 недеља може видети значајно побољшање.

Нажалост, не зарастају сва ткива добро, а некима потпуно недостаје савршени регенеративни капацитет, као што је срце или други органи. Да изазову границе људских физиолошких способности и потенцијално спасу милионе живота,

биоматеријали долазе у наше време. Сазнајте све о њима, јер будућност медицине најмање обећава.

• Повезани чланак: "Главне врсте ћелија људског тела"

Шта су биоматеријали?

Биоматеријал, са медицинске тачке гледишта, јесте било који природни или синтетички материјал намењен за уношење у живо ткиво, посебно као део хируршког елемента или имплантата. На физиолошком нивоу, ови материјали имају јединствена својства у поређењу са осталима, јер могу одмах у контакту са живим ткивом без изазивања негативних имуних одговора у пацијент.

Поред тога, треба напоменути да биоматеријали не остварују своју функцију сегрегацијом фармаколошких супстанци и не зависе од метаболизма у организму да би се постигао жељени ефекат (иначе бисмо говорили о лековима). Њихова пука функционалност и магија налази се у томе што су (и прилагођавају се) на правом месту, јер идеално служе да замене било које тврдо или меко ткиво које је претрпело неку врсту оштећења. Поред њихове типичне употребе, они се такође све више користе као дијагностичке методе и други клинички догађаји.

Прва генерација биоматеријала замишљена је око 1940. године, са врхунцем корисности и функције у 1960-им и 1970-им. Како су медицинско знање и материјали усавршавани, способности ових елемената су се временом побољшавали, што је довело до једињења другог и трећег генерације. Нека од његових идеалних својстава су следећа:

• Одговарајуће механичке особине: високо крути биоматеријал се не може унети у лабаво природно ткиво, јер би његова исправна функционалност била отежана.
• Отпорност на корозију у воденом медијуму: људско тело је 60% воде. Због тога је неопходно да је биоматеријал отпоран на водени стрес.
• Не би требало да промовише локалну токсичност или канцерогене догађаје у ткиву у које је стављен.
• Од друге генерације се тражило да су и материјали биоактивни. Ово би требало да изазове физиолошки одговор који подржава функцију и перформансе биоматеријала.
• Још једна од нових карактеристика која се тражи је да су неки од материјала могли да се поново апсорбују. То значи да они нестају или се драстично мењају током времена и да их тело може метаболисати.
• Коначно, данас се очекује да неки од њих стимулишу специфичне одговоре на ћелијском нивоу.

Као што можете замислити, идеална својства биоматеријала у потпуности зависе од функционалности. На пример, хирург жели да се причврсти шраф за фиксирање графта у повредама лигамента да би се временом поново апсорбовао, тако да пацијент не мора поново да интервенише. С друге стране, ако биоматеријал замењује виталну структуру, идеја је да је он трајан и отпоран на све елементе екосистема тела.

Осим тога, неки биоматеријали су занимљиви са ћелијске тачке гледишта, јер могу развити свој раст и диференцијацију. На пример, неки биоактивни кристали треће генерације су дизајнирани да активирају одређене гене у оштећеним ћелијама ткива, како би промовисали брзу регенерацију. Чини се као технологија преузета из дистопијске будућности, али то је данас реалност.

Врсте биоматеријала

Како све наведено не би остало у низу етеричних концепата, представљамо вам доказ о корисности биоматеријала. Не можемо их све покрити (пошто је листа веома дуга), али прикупљамо неке од најзанимљивијих. Не пропустите.

1. Керамика од калцијум фосфата

Порозна керамика од калцијум фосфата може се користити за поправку одређених интракоштаних дефеката, јер нису токсични, биокомпатибилни су за организам и не мењају значајно нивое калцијума и фосфора у крви. У сваком случају, како је биокерамика изразито тврда и врло споро се разграђује, обично је потребно комбиновати је са биоразградивим полимерима да би се постигли бољи резултати.

Ове врсте имплантата се користе за подстицање опоравка костију код прелома, на пример. Као занимљива чињеница, примећено је да прожимање ових биоматеријала мезенхималним матичним ћелијама може подстаћи бржу и бољу регенерацију ткива код одређених животиња. Као што видите, биоматеријал није само минерал или једињење, већ мешавина органских и неорганских елемената који покушавају да пронађу савршену равнотежу како би постигли своју функционалност.

2. биоактивни кристали

Биоактивни кристали су такође идеални за одређене регенеративне процесе на нивоу кости, пошто њихова брзина деградације се може контролисати, луче одређене јонске материјале са остеогеним потенцијалом и имају више него исправан афинитет у вези са коштаним ткивом. На пример, више студија је показало да неки биоактивни кристали промовишу активацију остеобласти, ћелије коштаног ткива које луче међућелијски матрикс који костију даје снагу и функционалност.

• Можда ће вас занимати: "12 грана (или области) психологије"

3. Ресорбирајући бикортикални завртњи

Ресорбирајуће плоче и шрафови на бази полимлечне и полигликолне киселине су на дневном реду, јер они све више замењују елементе од тврдог титанијума који су доносили толико проблема приликом повреда заваривања.

На пример, полигликолат је јак, нечврст материјал који се не хаба и нуди добру сигурност као упориште током шивања. Ови материјали далеко надмашују титанијум јер изазивају много мање нелагодности код пацијената, јефтинији су и не захтевају хируршко уклањање.

4. закрпе од биоматеријала

До сада смо помињали биоматеријале који се користе за регенерацију костију, али се користе и у меким ткивима. На пример, Национални институт за биомедицинску слику и биоинжењеринг развија алгинатне фластере, засноване на смеђим алгама, као терапеутски заптивачи за лечење плућних инфилтрација услед трауме, операције или стања као што су пнеумонија и цистична фиброза.

Резултати ових технологија су обећавајући, јер се чини да алгинатни фластери добро реагују притисци слични онима које врше плућа и помажу регенерацију ткива у овим органима тако неопходним за живот.

5. Хидрогел "завој" за опекотине

Људи који пате од тешких опекотина доживљавају праву агонију када им се рукује завојима и, осим тога, они успоравају раст епидерме и регенерацију ткива. Коришћењем хидрогелова који се тренутно проучавају, овај низ проблема могао би нестати.

Хидрогел би деловао као идеалан филм за спречавање инфекције и деградације изазване еколошким непогодама у рани.. Поред тога, могао би се растворити брзином одређених контролисаних процедура и изложити лезију без механичког стреса који то подразумева. Без сумње, ово би бесконачно побољшало боравак у болници пацијената са тешким опекотинама.

Резиме

Све што смо вам рекли није засновано на претпоставкама и хипотезама: многи од ових материјала су већ у употреби данас, док се други тренутно активно развијају.

Као што видите, будућност медицине је, у најмању руку, обећавајућа. Са открићем и усавршавањем биоматеријала, отварају се бесконачне могућности, од реапсорпције шрафови и шавови за интеграцију елемената у ткивима који промовишу активирање механизама зарастања сопствени. Несумњиво, стварност је чуднија од фикције у области медицине.

Библиографске референце:

• Бхат, С. и Кумар, А. (2013). Биоматеријали и биоинжењеринг сутрашња здравствена заштита. Биоматерија, 3(3), е24717.
• Биоматеријали, НИХ. Сакупљено 20. марта у https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Грифит, Л. г. (2000). Полимерни биоматеријали. Ацт материалиа, 48(1), 263-277.
• Хабел, Ј. ДО. (1995). Биоматеријали у ткивном инжењерству. Био/тецхнологи, 13(6), 565-576.
• Наваро, М., Мицхиарди, А., Цастано, О., & Планелл, Ј. ДО. (2008). Биоматеријали у ортопедији. Часопис о интерфејсу краљевског друштва, 5(27), 1137-1158.
• Парк, Ј., & Лакес, Р. С. (2007). Биоматеријали: увод. Спрингер Сциенце & Бусинесс Медиа.
• Ратнер, Б. Д., и Брајант, С. Ј. (2004). Биоматеријали: где смо били и куда идемо. Анну. Рев. Биомед. инж., 6, 41-75.