Biomateriały

Jakie są biomateriały?

biomateriały, znany również jako Materiały biokompatybilne, Są one zdefiniowane jako każda substancja lub kombinacja substancji, naturalna lub syntetyczna, którą można stosować w układzie biologicznym przez określony czas i przy określonej funkcji.

Termin ten jest szeroko stosowany w dziedzinie medycyny do definiowania materiałów stosowanych do celów terapeutycznych lub diagnostycznych, a także jest powszechnie rozpoznawany w dziedzinie nauk biologicznych i chemicznych, a także w inżynierii materiałowej.

W najbliższej przyszłości drukarki 3D wydrują narządy

Zastosowanie biomateriałów w medycynie jest wyjątkowo szerokie, a dzięki tym materiałom ta dziedzina doświadczyła ważnych postępów, umożliwiając znaczną poprawę jakości życia ludzi w porównaniu z przeszłymi czasami.

Podobnie materiały te mają również zastosowania w innych dziedzinach nauk o zdrowiu, takich jak stomatologia, pielęgniarstwo i weterynary. W szczególności w biomateriałach medycyny są obecnie stosowane dla:

• Zastąpić członków, obszary tkanek i narządów ciała.
• Naprawy i leczenie złamań kości.
• Napraw i wymień elementy dentystyczne.
• Pomoc w przesłuchaniu i wizji.
• Lecz rany, wykonuj operacje, wprowadzaj substancje do ciała.
• „Popraw wygląd ciała” poprzez operacje estetyczne.
• Popraw funkcje niektórych narządów.
• Prawidłowe anomalie.

Ważne jest, aby wyjaśnić, że biomateriały lub materiały biokompatybilne różnią się od materiałów biologicznych, które są wytwarzane przez żywe układy biologiczne (skóra, chrząstka, kości, tętnice itp.) i ogólnie składają się z komórek lub produktów komórkowych.

Charakterystyka biomateriałów

Bioimpresor zdolny do drukowania narządów żywych. Źródło: андрей иьин, CC0, Via Wikimedia Commons

Istnieje wiele cech, które mają biomateriały i na poniższej liście tylko niektóre z nich są pogrupowane:

- Są to substancje naturalne lub sztuczne (syntetyczne).

- Są one systemowo i farmakologicznie bezwładne, co oznacza, że ​​nie powinny powodować odpowiedzi w ciele i że nie wpływają negatywnie.

- Są wyjątkowe i starannie zaprojektowane do włączenia lub wszczepiania się w żywej istocie.

- Są w stanie być w intymnym kontakcie z żywymi tkankami (mięśnie, kości, krew, płyny ustrojowe itp.) Nie widząc ich właściwości (w zależności od tego, do czego zostały zaprojektowane).

- Są zatrudnione do zastąpienia części ludzkiego ciała.

Może ci służyć: kolumna Winograsky

- Są zatrudnione w leczeniu różnych chorób i ran (szwy, cewniki, igły, talerze itp.).

- Są również używane z aplikacjami diagnostycznymi i pamięciami pamięci.

- W zależności od rodzaju biomateriału, są one używane dla zmiennych okresów.

- Mogą być metaliczne, ceramiczne, polimerowe lub połączone (związki).

Biokompatybilność

Jedną z najbardziej szczególnych cech tych materiałów jest bez wątpienia biokompatybilność, która jest zdefiniowana jako jakość niektórych materiałów w celu wygenerowania pozytywnych reakcji systemu biologicznego, z którym się kontaktują, aby spełnić określone funkcje.

Ta jakość pochodzi nie tylko z biologicznego punktu widzenia, ale także cecha chemiczna i mechaniczna, która sprzyja interakcji tych materiałów z systemami żywych.

Zasadniczo biomateriały te podlegają rygorystycznym testom i standaryzacjom, prawie zawsze w zależności od czasu i tkanek, z którymi będą potencjalnie kontaktować się, aby uniknąć odrzucenia przez układ biologiczny.

Rodzaje biomateriałów

Z czasem, dzięki postępom nauki, medycyny i inżynierii materiałowej, rozwój nowych biomateriałów był coraz bardziej.

Najczęściej akceptowana klasyfikacja różnych rodzajów biomateriałów rozważa 4 grupy, oddzielone według ich chemicznych i strukturalnych cech: polimery, metale, ceramika i związki.

Biomateriały metalowe

Są to biomateriały złożone z jednego lub więcej metalowych elementów, takich jak grupa żelaza (Fe), nikiel (Ni), aluminium (AL), miedzi (Cu), cynku (Zn) i tytan (ti), zmieszane z małymi Ilości innych elementów niemetalicznych, takich jak węgiel (C), azot (N) i tlen (O).

W biomateriałach metali lub w ich stopach atomy są bardzo uporządkowane, zjednoczone ze sobą dzięki atrakcyjnym siłom elektrostatycznym między negatywnie obciążonymi chmurami elektronicznymi i dodatnio obciążonymi jonami metali, jakby wolne elektrony działały jako „klej”.

W związku z tym materiały te charakteryzują się byciem dobrym przewodnikiem zarówno ciepła, jak i elektryczności, a także ze względu na ich twardość i ciągliwość.

Może ci służyć: prions

Cierpią jednak problemy z korozją, gdy są narażone na wilgoć, słoną wodę, ziemię i tkanki żywe, ponieważ jony metali reagują spontanicznie z tlenem, wodorem i solami, tworząc tlenki metaliczne. Z tego powodu jego trwałość i zatrudnienie zależą od odporności na korozję.

Istnieje wiele zastosowań tych materiałów w medycynie w celu rozwiązania problemów z ludzkim ciałem:

• Amalgamaty dentystyczne.
• Śruby ze stali nierdzewnej do mocowania kości.
• Pokrowa stymulatora wykonana z tytanowych sojuszników.
• Stent wieńcowy z mieszanki tytanu i niklu.
• Kompletna proteza bioder wykonana z kobaltu sojusznika.
• Pośród innych.

Polimerowe biomateriały

Są to materiały, naturalne lub syntetyczne, organiczne lub nieorganiczne, które są tworzone przez wiele powtarzających się jednostek rodzaju cząsteczki i być może te, które są najczęściej stosowane w medycynie.

Dobre przykłady to nylon, polietylen, poliwęglan, chlorek poliwinylu (PVC), polistyren i silikon.

Są to na ogół małe substancje reaktywne w różnych warunkach: mają niewielką przewodność elektryczną i nie są magnetyczne. Różnią się od biomateriałów metali w wielu cechach, szczególnie w ich elastyczności i miękkości, dzięki czemu mogą przyjmować różne formy.

Soczewki kontaktowe są wykonane z biomateriałów

Jednak w stosunkowo wysokich temperaturach materiały te mają tendencję do zmiękczania i/lub rozkładu lub degradacji, więc ten aspekt jest rozważany w momencie używania ich do różnych celów.

Do jego najczęstszych zastosowań są soczewki kontaktowe, rękawiczki chirurgiczne lateksowe i szwy chirurgiczne.

Biomateriały ceramiczne

Są zasadniczo materiałami nieorganicznymi, składają się z elementów metalicznych i niemetalicznych, takich jak tlenki, azotek, węgliki, sole itp. Mogą mieć całkowicie lub częściowo krystaliczną strukturę, chociaż mogą być również całkowicie amorficzne.

Materiały te są ogólnie izolatorami termicznymi i elektrycznymi, ponieważ zwykle nie mają dużej liczby elektronów kierowcy. Są również obojętne i odporne na korozję niż metale. Mogą jednak być podatne na degradację w określonych warunkach.

Może ci służyć: mózg

Są na ogół bardzo sztywne i twarde, choć znacznie bardziej kruche lub kruche niż metale.

Główne medyczne zastosowania ceramiki obejmują soczewki korekcyjne, implanty dentystyczne, część protez zastępczych bioder, rusztowanie ceramiczne kości, między innymi.

Złożone biomateriały

Są to biomateriały utworzone przez dwa lub więcej materiałów z trzech poprzednich grup: metale, ceramiki i polimery. Mają kombinację właściwości i cech, ze względu na mieszaninę materiałów, których nie można było uzyskać w każdym materiale.

Najczęstsze zastosowania tych biomateriałów to białe wypełnienia zębów i makaronu lub cementów, które są używane do łączenia kości.

Przykłady biomateriałów

Istnieją setki różnych biomateriałów, które można cytować jako przykłady, zobaczmy niektóre z nich oraz w funkcjach, w których uczestniczą:

- W wymianie uszkodzonych lub chorych części: Sztuczna artykulacja biodra lub całkowita wymiana, maszyna do dializy, która zastępuje funkcję nerek, wymiana zastawki serca.

Sztuczna artykulacja bioder

- Przy pomocy podczas leczenia: szwy, płyty kostne, śruby itp.

- Aby poprawić funkcję niektórych narządów: rozrusznik serca, soczewki wewnątrzgałkowe, urządzenia słuchowe.

X -ray Obraz serca

- Aby poprawić estetyczne „problemy”: implanty dla mammoplastyki (zwiększony rozmiar piersi), dla wzrostu wielkości podbródka, kości policzkowych itp.

- Aby pomóc w diagnozie klinicznej: sondy i cewniki.

- Aby pomóc w leczeniu chorób: cewniki i odpływy.

Bibliografia

1. Chen, q., & Thouas, g. (2014). Biomateriały: podstawowe wprowadzenie. CRC Press.
2. Kiradzhiyska, zm. D., & Mantcheva, r. D. (2019). Przegląd materiałów biokompatybilnych i ich stosowania w medycynie. Folia Medica, 61 (1), 34-40.
3. Mihov, zm., & Katerska, b. (2010). Prześlij materiały biokompatybilne stosowane w praktyce medycznej. Trakia Journal of Sciences, 8 (2), 119-125.
4. Shi, d. (2005). Wprowadzenie do biomateriałów. Światowe naukowe.
5. Teoh, s. H. (2004). Wprowadzenie do inżynierii i przetwarzania biomateriałów. W materiałach inżynierskich do zastosowań biomedycznych (PP. 1-1).
6. Wong, J. I., Bronzino, J. D., & Peterson, D. R. (Eds.). (2012). Biomateriały: zasady i praktyka. CRC Press.