Biyomalzemeler: ne oldukları, türleri ve özellikleri

İnsanların (ve çoğu hayvanın) yaraları ve yaralanmaları iyileştirme yeteneği vardır. Normal olarak, epidermisin mekanik süreçlerle açılması, tıbbi olarak öngörülebilir bir iyileşme mekanizmasını takip eder: pıhtı oluşumu, iltihaplanma, dokuyu yeniden şekillendirmek ve mümkün olan en büyük ölçüde orijinal durumuna döndürmek için yeni suşların hücre çoğalması ve farklılaşması. olası.

Her durumda, sadece epidermis tamir edilmez. Miyosit uydu hücrelerinin kemik konsolidasyonu ve mobilizasyonu (sırasıyla kemik ve kasta), aparatlarımızdaki mikro yırtıkları ve kırıkları iyileştirmeye çalışan diğer fizyolojik mekanizmalara örnektir. lokomotor.

Örneğin bir kemikte kırık olduğunda hücre gövdeleri (osteositler, osteoblastlar, osteoklastlar ve hücreler) Osteoprogenitörler) minörde kemiğin normal şeklini geri kazanmasını sağlamak için kemik matrisini salgılar ve yeniden şekillendirir. olası zaman. Tipik olarak, 6 ila 8 hafta içinde önemli bir iyileşme görülebilir.

Ne yazık ki, tüm dokular iyi iyileşmez ve kalp veya diğer organlar gibi bazıları mükemmel rejeneratif kapasiteden tamamen yoksundur. İnsanın fizyolojik yeteneklerinin sınırlarını zorlamak ve potansiyel olarak milyonlarca hayatı kurtarmak,

biyomalzemeler zamanımıza geliyor. Onlar hakkında her şeyi öğrenin, çünkü tıbbın geleceği en az umut verici olanıdır.

• İlgili makale: "İnsan Vücudunun Ana Hücre Tipleri"

Biyomateryaller nelerdir?

Tıbbi açıdan bir biyomalzeme, özellikle bir cerrahi elemanın veya implantın parçası olarak canlı dokuya verilmesi amaçlanan herhangi bir doğal veya sentetik malzeme. Fizyolojik düzeyde, bu malzemeler diğerlerine kıyasla benzersiz özelliklere sahiptir, çünkü negatif immun yanıta neden olmadan canlı doku ile hemen temas hasta.

Ayrıca belirtmek gerekir ki biyomalzemeler Farmakolojik maddelerin ayrılması yoluyla işlevlerini yerine getirmezler ve organizma tarafından metabolize edilmelerine bağlı değildirler. istenen etkiyi elde etmek için (aksi takdirde ilaçlardan bahsediyor olurduk). İşlevsellikleri ve sihirleri, ideal olarak bir tür hasar görmüş herhangi bir sert veya yumuşak dokuyu değiştirmeye hizmet ettikleri için doğru yerde olmalarında (ve uyum sağlamalarında) bulunur. Tipik kullanımlarına ek olarak, tanı yöntemleri ve diğer klinik olaylar olarak da giderek daha fazla kullanılmaktadırlar.

İlk nesil biyomalzemeler yaklaşık 1940'ta tasarlandı ve 1960'larda ve 1970'lerde kullanım ve işlev zirvesi ile. Tıbbi bilgi ve materyaller rafine edildikçe, yetenekler Bu elementlerin bir kısmı zamanla gelişiyor ve ikinci ve üçüncü bileşiklerin ortaya çıkmasına neden oluyor. nesil. İdeal özelliklerinden bazıları şunlardır:

• Uygun mekanik özellikler: Doğru işlevselliği engellenebileceğinden, oldukça sert bir biyomateryal gevşek bir doğal dokuya sokulamaz.
• Sulu bir ortamda korozyona karşı direnç: insan vücudunun %60'ı sudur. Bu nedenle biyomateryallerin su stresine karşı dirençli olması esastır.
• Yerleştirildiği dokuda lokal toksisite veya kanserojen olayları teşvik etmemelidir.
• İkinci nesilden itibaren materyallerin de biyoaktif olması aranmıştır. Bunlar, biyomalzemenin işlevini ve performansını destekleyen fizyolojik bir tepkiye neden olmalıdır.
• Aranan yeni özelliklerden bir diğeri, bazı malzemelerin yeniden emilebilmesidir. Bu, zamanla yok oldukları veya büyük ölçüde değiştikleri ve vücut tarafından metabolize edilebilecekleri anlamına gelir.
• Son olarak, günümüzde bazılarının hücresel düzeyde spesifik tepkileri uyarması beklenmektedir.

Tahmin edebileceğiniz gibi Bir biyomalzemenin ideal özellikleri tamamen işlevselliğe bağlıdır.. Örneğin bir cerrah, bağ yaralanmalarında bir grefti sabitlemek için uygulanan bir vidanın zamanla yeniden emilmesini ve böylece hastanın tekrar müdahale etmesine gerek kalmamasını ister. Öte yandan, biyomateryal hayati bir yapının yerini alıyorsa, fikir kalıcıdır ve vücut ekosisteminin tüm unsurlarına direnir.

Ayrıca, bazı biyomalzemeler, büyüme ve farklılaşmalarını geliştirebildikleri için hücresel açıdan ilgi çekicidir.. Örneğin, bazı üçüncü nesil biyoaktif kristaller, hızlı rejenerasyonu desteklemek için hasarlı doku hücrelerinde belirli genleri aktive etmek üzere tasarlanmıştır. Distopik bir gelecekten alınmış bir teknoloji gibi görünse de bu günümüzün bir gerçeği.

Biyomalzeme türleri

Yukarıdakilerin tümü bir dizi eterik kavramda kalmaması için size biyomalzemelerin kullanışlılığının kanıtını sunuyoruz. Hepsini kapsayamayız (liste çok uzun olduğu için), ancak en ilginç olanlardan bazılarını topluyoruz. Kaçırma.

1. Kalsiyum Fosfat Seramikleri

Gözenekli kalsiyum fosfat seramikleri, bazı kemik içi kusurları onarmak için kullanılabilir. toksik değildirler, organizma ile biyolojik olarak uyumludurlar ve kandaki kalsiyum ve fosfor seviyelerini önemli ölçüde değiştirmezler.. Her halükarda, biyoseramikler son derece sert olduğundan ve çok yavaş bozunduğundan, daha iyi sonuçlar elde etmek için genellikle onları biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerle birleştirmek gerekir.

Bu tür implantlar, örneğin kırıklarda kemik iyileşmesini desteklemek için kullanılır. İlginç bir gerçek olarak, bu biyomalzemelere mezenkimal kök hücreler aşılamanın bazı hayvanlarda daha hızlı ve daha iyi doku rejenerasyonunu destekleyebildiği gözlemlenmiştir. Gördüğünüz gibi, bir biyomateryal sadece bir mineral veya bileşik değil, işlevselliğini elde etmek için mükemmel dengeyi bulmaya çalışan organik ve inorganik elementlerin bir karışımıdır.

2. biyoaktif kristaller

Biyoaktif kristaller ayrıca kemik seviyesinde belirli rejeneratif süreçler için idealdir, çünkü bozunma hızları kontrol edilebilir, osteojenik potansiyele sahip bazı iyonik materyalleri salgılarlar ve kemik dokusu ile doğru olandan daha fazla bir afiniteye sahiptirler.. Örneğin, çok sayıda çalışma, bazı biyoaktif kristallerin aşağıdakilerin aktivasyonunu desteklediğini göstermiştir: osteoblastlar, kemiğe güç veren hücreler arası matrisi salgılayan kemik dokusu hücreleri ve işlevsellik.

• İlginizi çekebilir: "Psikolojinin 12 dalı (veya alanı)"

3. Rezorbe olabilen bikortikal vidalar

Polilaktik ve poliglikolik asit bazlı rezorbe olabilen plaklar ve vidalar günün sırasıdır, çünkü kaynak yaralanmalarında pek çok soruna neden olan sert titanyum elemanların yerini giderek daha fazla alıyorlar.

Örneğin, poliglikolat güçlü, rijit olmayan, yıpranmayan ve dikiş sırasında dayanak olarak iyi bir güvenlik sunan bir malzemedir. Bu malzemeler, hastaya çok daha az rahatsızlık vermeleri, daha ucuz olmaları ve cerrahi olarak çıkarılmasını gerektirmemeleri açısından titanyumdan çok daha iyi performans gösterirler.

4. biyomateryal yamalar

Buraya kadar kemik rejenerasyonu için kullanılan biyomalzemelerden bahsetmiştik ancak yumuşak dokularda da kullanılıyorlar. Örneğin, Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü, kahverengi alglere dayanan aljinat yamaları geliştiriyor. travma, cerrahi veya pnömoni ve kistik fibroz gibi durumlardan kaynaklanan akciğer infiltrasyonlarını tedavi etmek için terapötik örtücüler.

Bu teknolojilerin sonuçları ümit vericidir, çünkü aljinat yamalar iyi tepki veriyor gibi görünmektedir. Akciğerler tarafından uygulananlara benzer basınçlar ve bu organlarda doku rejenerasyonuna yardımcı olur. hayat.

5. Yanıklar için hidrojel “bandaj”

Şiddetli yanıklardan mustarip kişiler, bandajlarına dokunulduğunda gerçek bir ıstırap yaşarlar ve ayrıca bunlar, epidermal büyümeyi ve doku rejenerasyonunu geciktirir. Halihazırda incelenmekte olan hidrojellerin kullanılmasıyla bu problemler dizisi ortadan kalkabilir.

Hidrojel, yaradaki çevresel sertliğin neden olduğu enfeksiyon ve bozulmayı önlemek için ideal bir film görevi görecektir.. Ek olarak, belirli kontrollü prosedürler oranında çözülebilir ve bunun gerektirdiği mekanik stres olmadan lezyonu açığa çıkarabilir. Şüphesiz bu, ciddi yanıkları olan hastaların hastanede kalış sürelerini son derece iyileştirebilir.

Özet

Size anlattığımız her şey varsayımlara ve hipotezlere dayanmıyor: Bu malzemelerin çoğu bugün kullanımda, diğerleri ise şu anda aktif olarak geliştiriliyor..

Gördüğünüz gibi, tıbbın geleceği en hafif tabirle umut verici. Biyomalzemelerin keşfi ve rafine edilmesiyle, biyomalzemelerin yeniden emilmesinden sonsuz olasılıklar açılıyor. İyileşme mekanizmalarının aktivasyonunu destekleyen elementlerin dokulara entegrasyonuna yönelik vidalar ve dikişler sahip olmak. Kuşkusuz tıp alanında gerçek, kurgudan daha gariptir.

Bibliyografik referanslar:

• Bhat, S. ve Kumar, A. (2013). Biyomalzemeler ve biyomühendislik yarının sağlık hizmetleri. Biyomadde, 3(3), e24717.
• Biyomalzemeler, NIH. 20 Mart'ta toplandı https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/biomaterials
• Griffith, L. G. (2000). Polimerik biyomalzemeler. Act materyalia, 48(1), 263-277.
• Hubbell, J. İLE. (1995). Doku mühendisliğinde biyomalzemeler. Biyo/teknoloji, 13(6), 565-576.
• Navarro, M., Michiardi, A., Castano, O. ve Planell, J. İLE. (2008). Ortopedide biyomalzemeler. Royal Society arayüzünün günlüğü, 5(27), 1137-1158.
• Park, J. ve Göller, R. S. (2007). Biyomalzemeler: giriş. Springer Bilim ve İş Medyası.
• Ratner, B. D. ve Bryant, S. J. (2004). Biyomateryaller: Neredeydik ve nereye gidiyoruz? Annu. Rev. Biyomed. Müh., 6, 41-75.