Biomaterial: vad de är, typer och egenskaper

Människor (och de flesta djur) har en viss förmåga att läka sår och skador. Normalt följer öppningar av epidermis genom mekaniska processer en medicinskt förutsägbar läkningsmekanism: koagelbildning, inflammation, cellproliferation och differentiering av de nya stammarna, för att omforma vävnaden och återställa den till sitt ursprungliga tillstånd i största möjliga utsträckning. möjlig.

I alla fall repareras inte bara epidermis. Benkonsolidering och mobilisering av myocytsatellitceller (i ben respektive muskler), är exempel på andra fysiologiska mekanismer som försöker läka mikrotårar och frakturer i vår apparat lokomotor.

Till exempel, när det finns en fraktur i ett ben, cellkropparna (osteocyter, osteoblaster, osteoklaster och celler) osteoprogenitorer) utsöndrar och omformar benmatrisen, för att uppnå att benet återställer sin normala form i den minderåriga möjlig tid. Vanligtvis kan betydande förbättringar ses inom 6 till 8 veckor.

Tyvärr läker inte alla vävnader bra och vissa saknar helt perfekt regenerativ förmåga, såsom hjärtat eller andra organ. Att utmana gränserna för mänskliga fysiologiska förmågor och potentiellt rädda miljontals liv,

biomaterial kommer till vår tid. Lär dig allt om dem, för medicinens framtid är minst lovande.

• Relaterad artikel: "Huvudcellstyperna i människokroppen"

Vad är biomaterial?

Ett biomaterial, ur medicinsk synvinkel, är alla naturliga eller syntetiska material som är avsedda att införas i levande vävnad, särskilt som en del av ett kirurgiskt element eller implantat. På en fysiologisk nivå har dessa material unika egenskaper jämfört med resten, eftersom de kan kontakt med levande vävnad omedelbart utan att orsaka negativa immunsvar i patient.

Dessutom bör det noteras att biomaterial de uppnår inte sin funktion genom segregering av farmakologiska substanser och är inte beroende av metabolisering av organismen för att uppnå önskad effekt (annars skulle vi prata om droger). Deras funktionalitet och magi ligger i att vara (och anpassa sig) på rätt plats, eftersom de helst tjänar till att ersätta hård eller mjuk vävnad som har lidit av någon typ av skada. Utöver deras typiska användning används de också i allt större utsträckning som diagnostiska metoder och andra kliniska händelser.

Den första generationen av biomaterial skapades omkring 1940, med en topp av användbarhet och funktion på 1960- och 1970-talen. Som medicinsk kunskap och material har förfinats, kapaciteten av dessa element har förbättrats över tiden, vilket ger upphov till föreningar av den andra och tredje generation. Några av dess idealiska egenskaper är följande:

• Lämpliga mekaniska egenskaper: ett mycket styvt biomaterial kan inte införas i en lös naturlig vävnad, eftersom dess korrekta funktion skulle försvåras.
• Beständighet mot korrosion i ett vattenhaltigt medium: människokroppen är 60% vatten. Därför är det viktigt att biomaterialet är resistent mot vattenstress.
• Det bör inte främja lokal toxicitet eller cancerframkallande händelser i vävnaden där den är placerad.
• Från andra generationen eftersträvades att materialen också var bioaktiva. Dessa bör inducera ett fysiologiskt svar som stödjer biomaterialets funktion och prestanda.
• En annan av de nya egenskaper som eftersträvas är att en del av materialen kunde återupptas. Det betyder att de försvinner eller förändras drastiskt över tiden och kan metaboliseras av kroppen.
• Slutligen, idag förväntas det att vissa av dem stimulerar specifika svar på cellnivå.

Som du kan föreställa dig, de ideala egenskaperna hos ett biomaterial beror helt på funktionaliteten. Till exempel vill en kirurg att en skruv appliceras för att fixera ett transplantat i ligamentskador för att återabsorberas över tid, så att patienten inte behöver ingripa igen. Å andra sidan, om biomaterialet ersätter en vital struktur, är tanken att det är permanent och motstår alla element i kroppens ekosystem.

Förutom, vissa biomaterial är intressanta ur cellsynpunkt, eftersom de kan utveckla sin tillväxt och differentiering. Till exempel är vissa tredje generationens bioaktiva kristaller utformade för att aktivera vissa gener i skadade vävnadsceller, för att främja snabb regenerering. Det verkar som en teknik hämtad från en dystopisk framtid, men detta är verklighet idag.

Typer av biomaterial

För att allt ovanstående inte ska finnas kvar i en serie eteriska koncept, presenterar vi dig med bevis på användbarheten av biomaterial. Vi kan inte täcka dem alla (eftersom listan är väldigt lång), men vi samlar några av de mest intressanta. Missa det inte.

1. Kalciumfosfatkeramik

Porös kalciumfosfatkeramik kan användas för att reparera vissa intrabeniga defekter, eftersom de de är inte giftiga, de är biokompatibla med organismen och de förändrar inte nämnvärt nivåerna av kalcium och fosfor i blodet. I vilket fall som helst, eftersom biokeramer är utomordentligt hårda och bryts ned mycket långsamt, är det vanligtvis nödvändigt att kombinera dem med biologiskt nedbrytbara polymerer för att uppnå bättre resultat.

Dessa typer av implantat används för att främja benåtervinning vid till exempel frakturer. Som ett märkligt faktum har det observerats att genomsyra av dessa biomaterial med mesenkymala stamceller kan främja snabbare och bättre vävnadsregenerering hos vissa djur. Som du kan se är ett biomaterial inte bara ett mineral eller en förening, utan en blandning av organiska och oorganiska element som försöker hitta den perfekta balansen för att uppnå dess funktionalitet.

2. bioaktiva kristaller

Bioaktiva kristaller är också idealiska för vissa regenerativa processer på bennivå, eftersom deras nedbrytningshastighet kan kontrolleras, de utsöndrar vissa joniska material med osteogen potential och de har en mer än korrekt affinitetsmöte med benvävnad. Till exempel har flera studier visat att vissa bioaktiva kristaller främjar aktiveringen av osteoblaster, benvävnadsceller som utsöndrar intercellulär matris som ger benet dess styrka och funktionalitet.

• Du kanske är intresserad av: "Psykologins 12 grenar (eller fält)"

3. Resorberbara bikortikala skruvar

Resorberbara plattor och skruvar baserade på polymjölk- och polyglykolsyror är dagens ordning, eftersom de ersätter i allt högre grad de hårda titanelementen som gav så många problem vid svetsskador.

Till exempel är polyglykolat ett starkt, icke-styvt material som inte fransar och ger bra säkerhet som stöd vid suturering. Dessa material överträffar mycket titan genom att de orsakar mycket mindre obehag för patienten, är billigare och inte kräver kirurgiskt avlägsnande.

4. biomaterialplåster

Hittills har vi nämnt biomaterial som används för benregenerering, men de används även i mjuka vävnader. Till exempel utvecklar National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering alginatplåster, baserade på brunalger, som terapeutiska tätningsmedel för att behandla lunginfiltrationer från trauma, kirurgi eller tillstånd som lunginflammation och cystisk fibros.

Resultaten av dessa tekniker är lovande, eftersom alginatplåster verkar svara bra på tryck liknande de som utövas av lungorna och hjälper vävnadsregenerering i dessa organ så viktigt för liv.

5. Hydrogel "bandage" för brännskador

Människor som lider av svåra brännskador upplever verklig smärta när deras bandage hanteras och dessutom fördröjer dessa epidermal tillväxt och vävnadsregenerering. Genom att använda hydrogeler som för närvarande studeras kan denna serie problem försvinna.

Hydrogelen skulle fungera som en idealisk film för att förhindra infektion och nedbrytning orsakad av miljömässiga ojämnheter i såret.. Dessutom skulle det kunna lösas upp i takt med vissa kontrollerade procedurer och exponera lesionen utan den mekaniska påfrestning som detta medför. Utan tvekan skulle detta oändligt förbättra sjukhusvistelsen för patienter med svåra brännskador.

Sammanfattning

Allt vi har berättat är inte baserat på gissningar och hypoteser: många av dessa material används redan idag, medan andra för närvarande aktivt utvecklas.

Som ni ser är medicinens framtid minst sagt lovande. Med upptäckten och förfining av biomaterial öppnar sig oändliga möjligheter, från återupptag av skruvar och suturer för att integrera element i vävnaderna som främjar aktiveringen av läkningsmekanismer egen. Verkligheten är utan tvekan konstigare än fiktionen inom medicinområdet.

Bibliografiska referenser:

• Bhat, S., & Kumar, A. (2013). Biomaterial och bioteknik morgondagens sjukvård. Biomatter, 3(3), e24717.
• Biomaterials, NIH. Hämtas den 20 mars in https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. g. (2000). Polymera biomaterial. Act materialia, 48(1), 263-277.
• Hubbell, J. TILL. (1995). Biomaterial inom vävnadsteknik. Bio/technology, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O., & Planell, J. TILL. (2008). Biomaterial inom ortopedi. Journal of the Royal Society interface, 5(27), 1137-1158.
• Park, J., & Lakes, R. S. (2007). Biomaterial: en introduktion. Springer Science & Business Media.
• Ratner, B. D., & Bryant, S. J. (2004). Biomaterial: var vi har varit och vart vi är på väg. Annu. Varv. Biomed. Eng., 6, 41-75.