Biomateriali

Kaj so biomateriali?

The biomateriali, poznan tudi kot Biokompatibilni materiali, Opredeljeni so kot vsaka snov ali kombinacija snovi, naravne ali sintetične, ki jih lahko v biološkem sistemu uporabljamo za določen čas in z določeno funkcijo.

Izraz se pogosto uporablja na področju medicine za opredelitev materialov, ki se uporabljajo v terapevtske ali diagnostične namene, in je tudi široko prepoznan na področju bioloških in kemijskih znanosti, pa tudi v materialnem inženirstvu.

V bližnji prihodnosti bodo 3D tiskalniki natisnili organe

Uporaba biomaterialov v medicini je izjemno široka in zaradi teh materialov je to področje doživelo pomemben napredek, kar omogoča znatne izboljšave kakovosti življenja ljudi v primerjavi s preteklimi časi.

Podobno imajo ti materiali tudi aplikacije na drugih področjih zdravstvenih ved, kot so zobozdravstvo, zdravstvena nega in veterina. Natančneje, v medicini se trenutno uporabljajo biomateriali za:

• Zamenjajte člane, območja tkiv in telesnih organov.
• Popravili in zdravite zlome kosti.
• Popravite in zamenjajte zobne koščke.
• Pomagajte avdiciji in viziji.
• Zdravi rane, izvajajo operacije, v telo uvajajo snovi.
• "Izboljšajte videz telesa" z estetskimi operacijami.
• Izboljšati funkcije nekaterih organov.
• Popravite anomalije.

Pomembno je razjasniti, da se biomateriali ali biokompatibilni materiali razlikujejo od bioloških materialov, ki jih proizvajajo živi biološki sistemi (koža, hrustanec, kost, arterije itd.) in so na splošno sestavljeni iz celic ali celičnih produktov.

Značilnosti biomaterialov

Bioimpresor, ki je sposoben tiskati žive organe. Vir: ANDREй °ina, CC0, prek Wikimedia Commons

Obstaja veliko značilnosti, ki jih imajo biomateriali, na naslednjem seznamu pa so združeni le nekateri:

- So naravne ali umetne snovi (sintetične).

- So sistemsko in farmakološko inertne, kar pomeni, da ne bi smeli povzročiti odziva v telesu in da ne vplivajo na svoje tkive.

- So posebne in skrbno zasnovane tako, da jih v živo bitje vključijo ali vsadijo.

- Lahko so v intimnem stiku z živimi tkivi (mišica, kost, kri, telesne tekočine itd.), Ne da bi videli njihove lastnosti (odvisno od tega, za kaj so bile zasnovane).

- Zamenjajo se za nadomeščanje delov človeškega telesa.

Lahko vam služi: stolpec Winograsky

- Uporabljajo se za zdravljenje različnih bolezni in ran (šivov, katetrov, igel, krožnikov itd.).

- Uporabljajo se tudi pri diagnostičnih in shranjevalnih aplikacijah.

- Glede na vrsto biomateriala se uporabljajo za spremenljiva časovna obdobja.

- Lahko so kovinski, keramični, polimerni ali kombinirani (spojine).

Biokompatibilnost

Ena najbolj posebnih značilnosti teh materialov je brez dvoma biokompatibilnost, ki je opredeljena kot kakovost nekaterih materialov za ustvarjanje pozitivnih odzivov z biološkim sistemom, s katerim pridejo v stik, da izpolnijo določene funkcije.

Ta kakovost ni samo z biološkega vidika, ampak je tudi kemična in mehanska značilnost, ki daje prednost interakciji teh materialov z živimi sistemi.

Na splošno so ti biomateriali podvrženi strogim testom in standardizacijam, skoraj vedno odvisno od časa in tkiv, s katerimi bodo potencialno v stiku, da se prepreči zavrnitev biološkega sistema.

Vrste biomaterialov

Sčasoma, zahvaljujoč napredku znanosti, medicine in materialnega inženiringa, je bil razvoj novih biomaterialov vedno bolj in bolj.

Najpogosteje sprejeta klasifikacija za različne vrste biomaterialov predvideva 4 skupine, ločene glede na njihove kemijske in strukturne značilnosti: polimeri, kovine, keramika in spojine.

Kovinski biomateriali

So biomateriali, sestavljeni iz enega ali več kovinskih elementov, kot so železna skupina (Fe), nikelj (Ni), aluminij (AL), baker (Cu), cink (Zn) in titanium (Ti), pomešana z majhnimi Količine drugih nemetalnih elementov, kot so ogljik (C), dušik (N) in kisik (O).

V kovinskih biomaterialih ali v njihovih zlitinah so atomi zelo urejeni, združeni med seboj zahvaljujoč privlačnim elektrostatičnim silam med negativno obremenjenimi elektronskimi oblaki in pozitivno obremenjenimi kovinskimi ioni, kot da prosti elektroni delujejo kot "lepilo".

Posledično je za te materiale značilen, da so dobri vodniki tako toplote kot električne energije, pa tudi za njihovo trdoto in duktilnost.

Vam lahko služi: prions

Vendar trpijo težave s korozijo, ko so izpostavljeni vlagi, slani vodi, zemelj in živih tkivih, saj kovinski ioni spontano reagirajo s kisikom, vodikom in soli, da tvorijo kovinske okside. Zaradi tega sta njena vzdržljivost in zaposlitev odvisna od njegove korozijske odpornosti.

Obstaja več načinov uporabe teh materialov v medicini za reševanje težav s človeškim telesom:

• Zobni amalgami.
• Vijaki iz nerjavečega jekla za pritrditev kosti.
• Pokrov za spodbujevalnik, narejen iz zaveznikov iz titana.
• Stent koronarna iz mešanice titana in niklja.
• Popolna proteza kolkov, narejena iz kobaltnega zaveznika.
• Med ostalimi.

Polimerni biomateriali

To so materiali, naravni ali sintetični, organski ali anorganski, ki jih tvorijo več ponavljajočih se enot vrste molekule in so morda tisti, ki se najpogosteje uporabljajo v medicini.

Dobri primeri so najlon, polietilen, polikarbonat, kloridni polivinil (PVC), polistiren in silikon.

Na splošno so v različnih pogojih malo reaktivnih snovi: imajo malo električne prevodnosti in niso magnetne. V mnogih značilnostih se razlikujejo od kovinskih biomaterialov, zlasti v njihovi prožnosti in mehkobi, tako da lahko sprejmejo različne oblike.

Kontaktne leče so narejene iz biomaterialov

Vendar se pri razmeroma visokih temperaturah ti materiali ponavadi zmehčajo in/ali razgradijo ali razgradijo, zato se ta vidik upošteva v času, ko jih uporabljamo za različne namene.

Med njenimi najpogostejšimi aplikacijami so kontaktne leče, kirurške rokavice iz lateksa in kirurški šivi.

Keramični biomateriali

So v bistvu anorganski materiali, sestavljeni so iz kovinskih in nemetalnih elementov, kot so oksidi, nitrid, karbidi, soli itd. Imajo lahko popolnoma ali delno kristalno strukturo, čeprav so lahko tudi popolnoma amorfni.

Ti materiali so na splošno toplotni in električni izolatorji, saj običajno nimajo velikega števila vozniških elektronov. So tudi inertni in korozijski odporni kot kovine. Vendar so lahko pod določenimi pogoji nagnjeni k degradaciji.

Vam lahko služi: cerebrosides

Na splošno so zelo toge in trde, čeprav bistveno bolj krhke ali krhke kot kovine.

Glavne medicinske uporabe keramike vključujejo korektivne leče, zobne vsadke, del nadomestnih protez za kolke, keramične odri za kosti.

Sestavljeni biomateriali

To so biomateriali, ki jih tvorita dva ali več materialov iz treh prejšnjih skupin: kovine, keramika in polimeri. Zaradi mešanice materialov imajo kombinacijo lastnosti in značilnosti, ki jih v vsakem materialu ni bilo mogoče dobiti posebej.

Najpogostejše aplikacije teh biomaterialov so bela nadeva za zobe in testenine ali cemente, ki se uporabljajo za združevanje kosti.

Primeri biomaterialov

Obstaja na stotine različnih biomaterialov, ki jih je mogoče navesti kot primere, poglejmo nekaj teh in v funkcijah, v katerih sodelujejo:

- Pri zamenjavi poškodovanih ali bolnih delov: umetna artikulacija kolka ali skupne zamenjave, dializni stroj, ki nadomešča delovanje ledvic, zamenjava srčnega ventila.

Umetna artikulacija kolkov

- V pomoči med celjenjem: šivi, kostne plošče, vijaki itd.

- Za izboljšanje funkcije nekaterih organov: srčni spodbujevalnik, intraokularne leče, slušne naprave.

X -ray slika spodbujevalnika

- Za odpravljanje estetskih "težav": vsadki za mamoplastiko (povečana velikost dojk) za povečanje velikosti brade, ličnic itd.

- Za pomoč pri klinični diagnozi: sonde in katetri.

- Za pomoč pri zdravljenju bolezni: katetri in odtoki.

Reference

1. Chen, q., & Thouas, g. (2014). Biomateriali: osnovni uvod. CRC Press.
2. Kiradzhiyska, d. D., & Mantcheva, r. D. (2019). Pregled biokompatibilnih materialov in njihove uporabe v medicini. Folia Medica, 61 (1), 34–40.
3. Mihov, d., & Katerska, b. (2010). Predložite biokompatibilne materiale, ki se uporabljajo v medicinski praksi. Trakia Journal of Sciences, 8 (2), 119-125.
4. Shi, d. (2005). Uvod v biomateriale. Svetovni znanstveni.
5. Teoh, s. H. (2004). Uvod v inženiring in predelava biomaterialov-Pregled. V inženirskih materialih za biomedicinske aplikacije (PP. 1-1).
6. Wong, J. In., Bronzino, J. D., & Peterson, D. R. (Eds.). (2012). Biomateriali: načela in praksa. CRC Press.