Biomaterialer

Hva er biomaterialer?

De Biomaterialer, også kjent som Biokompatible materialer, De er definert som ethvert stoff eller kombinasjon av stoffer, naturlig eller syntetisk, som kan brukes i et biologisk system i en viss tid og med en bestemt funksjon.

Begrepet er mye brukt innen medisinens felt for å definere materialene som brukes til terapeutiske eller diagnostiske formål, og er også allment anerkjent innen biologisk og kjemisk vitenskap, så vel som i materialteknikk.

I nærmeste fremtid vil 3D -skrivere skrive ut organer

Anvendelsen av biomaterialer i medisin er ekstremt bred, og takket være disse materialene har dette feltet opplevd viktige fremskritt, noe som tillater betydelige forbedringer i livskvaliteten til mennesker sammenlignet med tidligere tider.

Tilsvarende har disse materialene også applikasjoner innen andre felt av helsevitenskap som tannbehandling, sykepleie og veterinær. Spesielt brukes biomaterialer i medisin for tiden for:

• Erstatte medlemmer, områder av vev og kroppsorganer.
• Reparere og behandle bein brudd.
• Reparere og erstatte tannstykker.
• Hjelp audition og visjon.
• Helbrede sår, utføre operasjoner, introdusere stoffer for kroppen.
• "Forbedre kroppens utseende" gjennom estetiske operasjoner.
• Forbedre funksjonene til noen organer.
• Rette avvik.

Det er viktig å tydeliggjøre at biomaterialer eller biokompatible materialer skiller seg fra biologiske materialer, som produseres av levende biologiske systemer (hud, brusk, bein, arterier, etc.) og er vanligvis sammensatt av celler eller celleprodukter.

Kjennetegn på biomaterialer

En biioimpressor som er i stand til å trykke levende organer. Kilde: арей иьин, CC0, via Wikimedia Commons

Det er mange egenskaper som biomaterialer har, og i følgende liste er bare noen av dem gruppert:

- De er naturlige eller kunstige stoffer (syntetisk).

- De er systemisk og farmakologisk inerte, noe som betyr at de ikke skal forårsake svar i kroppen og at de ikke påvirker vevet negativt.

- De er spesielle og nøye designet for å bli innlemmet eller implantert i et levende vesen.

- De er i stand til å være i intim kontakt med levende vev (muskel, bein, blod, kroppsvæsker, etc.) Uten å se egenskapene deres (avhengig av hva de var designet for).

- De er ansatt for å erstatte deler av menneskekroppen.

Det kan tjene deg: Winograsky Column

- De er ansatt for å behandle forskjellige sykdommer og sår (suturer, katetre, nåler, plater, etc.).

- De brukes også med diagnostiske og lagringsapplikasjoner.

- Avhengig av type biomateriale, brukes de i variable tidsperioder.

- De kan være metall, keramikk, polymer eller kombinert (forbindelser).

Biokompatibilitet

En av de mest spesielle egenskapene til disse materialene er uten tvil den av biokompatibilitet, som er definert som en kvalitet på noen materialer for å generere positive responser fra det biologiske systemet de kommer i kontakt for å oppfylle spesifikke funksjoner.

Denne kvaliteten er ikke bare fra det biologiske synspunktet, men det er også et kjemisk og mekanisk kjennetegn som favoriserer samspillet mellom disse materialene med levende systemer.

Generelt er disse biomaterialene gjenstand for strenge tester og standardiseringer, nesten alltid avhengig av tid og vev som de potensielt vil være i kontakt, for å unngå avvisning av det biologiske systemet.

Typer biomaterialer

Over tid, takket være fremskritt av vitenskap, medisin og materialteknikk, har utviklingen av nye biomaterialer vært mer og mer.

Den mest aksepterte klassifiseringen for de forskjellige typene biomaterialer tenker på 4 grupper, atskilt i henhold til deres kjemiske og strukturelle egenskaper: polymerer, metaller, keramikk og forbindelser.

Metallbiomaterialer

De er biomaterialene som er sammensatt av ett eller flere metalliske elementer som de fra jerngruppen (Fe), nikkel (Ni), aluminium (Al), kobber (Cu), sink (Zn) og titan (Ti), blandet med liten Mengder av andre ikke -metalliske elementer som karbon (C), nitrogen (N) og oksygen (O).

I metallbiomaterialer eller i sine legeringer er atomene veldig bestilt, forent med hverandre takket være attraktive elektrostatiske krefter mellom de negativt belastede elektroniske skyene og de positivt belastede metallionene, som om de frie elektronene fungerer som et "lim".

Følgelig er disse materialene preget av å være gode ledere av både varme og strøm, så vel som for deres hardhet og duktilitet.

Kan tjene deg: Prioner

De lider imidlertid korrosjonsproblemer når de blir utsatt for fuktighet, saltvann, jord og levende vev, siden metallioner reagerer spontant med oksygen, hydrogen og salter for å danne metalloksider. Av denne grunn avhenger holdbarheten og sysselsettingen av dens korrosjonsmotstand.

Det er flere bruksområder som gis til disse materialene i medisin for å løse problemer med menneskekroppen:

• Tann amalgam.
• Rustfritt stålskruer for beinfesting.
• Pacemaker -deksel laget av titanallierte.
• Stent Koronar laget av en blanding av titan og nikkel.
• Komplett hofteprotese laget av en kobolt alliert.
• Blant andre.

Polymerbiomaterialer

Dette er materialene, naturlige eller syntetiske, organiske eller uorganiske, som dannes av flere repeterende enheter av en type molekyl og er kanskje de som ofte brukes i medisin.

Gode ​​eksempler er nylon, polyetylen, polykarbonat, klorid polyvinyl (PVC), polystyren og silikon.

De er generelt lite reaktive stoffer under en rekke forhold: de har liten elektrisk ledningsevne og er ikke magnetiske. De skiller seg fra metallbiomaterialer i mange egenskaper, spesielt i deres fleksibilitet og mykhet, slik at de kan ta i bruk forskjellige former.

Kontaktlinser er laget av biomaterialer

Imidlertid, ved relativt høye temperaturer, har disse materialene en tendens til å myke og/eller dekomponere eller forringes, så dette aspektet vurderes på tidspunktet for å bruke dem til forskjellige formål.

Blant de vanligste bruksområdene er kontaktlinser, latex kirurgiske hansker og kirurgiske suturer.

Keramiske biomaterialer

De er grunnleggende uorganiske materialer, de er sammensatt av metalliske og ikke -metalliske elementer som oksider, nitrid, karbider, salter, etc. De kan ha en helt eller delvis krystallinsk struktur, selv om de også kan være helt amorfe.

Disse materialene er generelt termiske og elektriske isolatorer, siden de vanligvis ikke har et stort antall førerelektroner. De er også inerte og korrosjonsbestandige enn metaller. De kan imidlertid være utsatt for nedbrytning under visse forhold.

Kan tjene deg: cerebrosider

De er generelt veldig stive og harde, selv om de er betydelig mer skjøre eller sprø enn metaller.

De viktigste medisinske anvendelsene av keramikken inkluderer korrigerende linser, tannimplantater, en del av hofteutskiftningsprotesene, keramiske stillaser for bein, blant andre.

Sammensatte biomaterialer

Dette er biomaterialene dannet av to eller flere materialer fra de tre foregående gruppene: metaller, keramikk og polymerer. De har en kombinasjon av egenskaper og egenskaper, på grunn av blandingen av materialer, som ikke kunne oppnås i hvert materiale separat.

De vanligste anvendelsene av disse biomaterialene er hvite fyllinger for tenner og pasta eller sement som brukes til å slå sammen bein.

Eksempler på biomaterialer

Det er hundrevis av forskjellige biomaterialer som kan siteres som eksempler, la oss se noen av disse og i funksjonene de deltar i:

- Ved utskifting av skadede eller syke deler: Kunstig artikulering av hoften eller total erstatning, dialysemaskin som erstatter funksjonen til nyrene, utskifting av hjerteventil.

Kunstig hofteartikulasjon

- I hjelp under helbredelse: suturer, beinplater, skruer osv.

- For å forbedre funksjonen til noen organer: Hjertepacemaker, intraokulære linser, auditive enheter.

X -ray Bilde av en pacemaker

- For å korrigere estetiske "problemer": implantater for mammoplastikk (økt bryststørrelse), for økningen i hake størrelse, kinnben, etc.

- For å hjelpe i klinisk diagnose: sonder og katetre.

- For å hjelpe behandling av sykdommer: katetre og avløp.

Referanser

1. Chen, q., & Thouas, g. (2014). Biomaterialer: En grunnleggende introduksjon. CRC Press.
2. Kiradzhiyska, d. D., & Mantcheva, r. D. (2019). Oversikt over biokompatible materialer og deres bruk i medisin. Folia Medica, 61 (1), 34-40.
3. Mihov, d., & KATERSKA, B. (2010). Suble biokompatible materialer brukt i medisinsk praksis. Trakia Journal of Sciences, 8 (2), 119-125.
4. Shi, d. (2005). Introduksjon til biomaterialer. Verdens vitenskapelig.
5. Teoh, s. H. (2004). Introduksjon til biomateriale ingeniørvitenskap og prosessering-en oversikt. I ingeniørmateriell for biomedisinske applikasjoner (PP. 1-1).
6. Wong, J. OG., Bronzino, J. D., & Peterson, D. R. (Eds.). (2012). Biomaterialer: prinsipper og praksis. CRC Press.