Biomaterial

Vad är biomaterial?

De biomaterial, också känd som biokompatibla material, De definieras som något ämne eller kombination av ämnen, naturliga eller syntetiska, som kan användas i ett biologiskt system under en viss tid och med en viss funktion.

Termen används allmänt inom medicinområdet för att definiera de material som används för terapeutiska eller diagnostiska ändamål, och är också allmänt erkänt inom biologiska och kemiska vetenskaper, liksom inom materialteknik.

Inom en snar framtid kommer 3D -skrivare att skriva ut organ

Tillämpningen av biomaterial i medicinen är extremt bred och tack vare dessa material har detta fält upplevt viktiga framsteg, vilket möjliggör betydande förbättringar i livskvaliteten för människor jämfört med tidigare tider.

På liknande sätt har dessa material också applikationer inom andra områden inom hälsovetenskaper som tandvård, omvårdnad och veterinär. Specifikt används biomaterial i medicin för närvarande för:

• Ersätta medlemmar, områden med vävnader och kroppsorgan.
• Reparera och behandla benfrakturer.
• Reparera och ersätta tandläkare.
• Hjälp audition och vision.
• Läka sår, utföra operationer, introducera ämnen i kroppen.
• "Förbättra kroppens utseende" genom estetiska operationer.
• Förbättra funktionerna hos vissa organ.
• Rätt avvikelser.

Det är viktigt att klargöra att biomaterial eller biokompatibla material skiljer sig från biologiska material, som produceras av levande biologiska system (hud, brosk, ben, artärer, etc.) och består i allmänhet av celler eller cellprodukter.

Egenskaper hos biomaterial

En bioimpressor som kan skriva ut levande organ. Källa: андрей иьин, CC0, via Wikimedia Commons

Det finns många egenskaper som biomaterial har och i följande lista är bara några av dem grupperade:

- De är naturliga eller konstgjorda ämnen (syntetiska).

- De är systemiskt och farmakologiskt inerta, vilket innebär att de inte ska orsaka ett svar i kroppen och att de inte påverkar deras vävnader negativt negativt.

- De är speciella och noggrant utformade för att bli införlivade eller implanterade i en levande varelse.

- De kan vara i intim kontakt med levande vävnader (muskel, ben, blod, kroppsvätskor etc.) Utan att se sina egenskaper (beroende på vad de var designade för).

- De är anställda för att ersätta delar av människokroppen.

Det kan tjäna dig: Winograsky -kolumn

- De används för att behandla olika sjukdomar och sår (suturer, katetrar, nålar, plattor etc.).

- De används också med diagnostiska och lagringsapplikationer.

- Beroende på typ av biomaterial används de under variabla tidsperioder.

- De kan vara metalliska, keramiska, polymera eller kombinerade (föreningar).

Biokompatibilitet

En av de mest speciella egenskaperna hos dessa material är utan tvekan den av biokompatibilitet, som definieras som en kvalitet på vissa material för att generera positiva svar från det biologiska systemet som de kommer i kontakt för att uppfylla specifika funktioner.

Denna kvalitet är inte bara ur den biologiska synvinkeln, utan den är också en kemisk och mekanisk egenskap som gynnar interaktionen mellan dessa material med levande system.

I allmänhet är dessa biomaterial föremål för stränga tester och standardiseringar, nästan alltid beroende på tid och vävnader som de potentiellt kommer att vara i kontakt för att undvika avslag från det biologiska systemet.

Typer av biomaterial

Med tiden, tack vare framstegen inom vetenskap, medicin och materiell teknik, har utvecklingen av nya biomaterial varit mer och mer.

Den vanligaste accepterade klassificeringen för de olika typerna av biomaterial överväger fyra grupper, separerade enligt deras kemiska och strukturella egenskaper: polymerer, metaller, keramik och föreningar.

Biomaterial

De är de biomaterial som består av ett eller flera metallelement såsom de för järngruppen (Fe), nickel (Ni), aluminium (Al), koppar (Cu), zink (Zn) och titan (Ti), blandat med små Mängder av andra icke -metalliska element såsom kol (C), kväve (N) och syre (O).

I metallbiomaterial eller i deras legeringar är atomerna mycket ordnade, förenade med varandra tack vare attraktiva elektrostatiska krafter mellan de negativt laddade elektroniska molnen och de positivt laddade metalljonerna, som om de fria elektronerna fungerar som ett "lim".

Följaktligen kännetecknas dessa material av att vara goda ledare av både värme och elektricitet, liksom för deras hårdhet och duktilitet.

Kan tjäna dig: Prions

De lider emellertid korrosionsproblem när de utsätts för fukt, saltvatten, jord och levande vävnader, eftersom metalljoner reagerar spontant med syre, väte och salter för att bilda metalloxider. Av denna anledning beror dess hållbarhet och sysselsättning på dess korrosionsmotstånd.

Det finns flera användningsområden som ges till dessa material i medicinen för att lösa problem med människokroppen:

• Tandamalgamer.
• Rostfritt stålskruvar för benfästning.
• Pacemaker täckning av titan allierade.
• Stent Koronar gjord av en blandning av titan och nickel.
• Komplett höftprotes av en koboltalli.
• Bland andra.

Polymerbiomaterial

Dessa är material, naturliga eller syntetiska, organiska eller oorganiska, som bildas av flera repetitiva enheter av en typ av molekyl och är kanske de som oftast används i medicin.

Bra exempel är nylon, polyeten, polykarbonat, kloridpolyvinyl (PVC), polystyren och silikon.

De är i allmänhet små reaktiva ämnen under olika förhållanden: de har liten elektrisk konduktivitet och är inte magnetiska. De skiljer sig från metallbiomaterial i många egenskaper, särskilt i deras flexibilitet och mjukhet, så att de kan anta olika former.

Kontaktlinser är gjorda av biomaterial

Vid relativt höga temperaturer tenderar dessa material emellertid att mjukgöra och/eller nedbrytas eller brytas ned, så denna aspekt beaktas vid tidpunkten för att använda dem för olika ändamål.

Bland dess vanligaste applikationer är kontaktlinser, latexkirurgiska handskar och kirurgiska suturer.

Keramiska biomaterial

De är i grunden oorganiska material, de består av metalliska och icke -metalliska element som oxider, nitrid, karbider, salter etc. De kan ha en helt eller delvis kristallin struktur, även om de också kan vara helt amorfa.

Dessa material är i allmänhet termiska och elektriska isolatorer, eftersom de vanligtvis inte har ett stort antal förarelektroner. De är också inerta och korrosionsbeständiga än metaller. De kan emellertid vara benägna att försämras under vissa förhållanden.

Kan tjäna dig: cerebrosider

De är i allmänhet mycket styva och hårda, även om de är betydligt mer bräckliga eller spröda än metaller.

De viktigaste medicinska tillämpningarna av keramikerna inkluderar korrigerande linser, tandimplantat, en del av höftersättningsproteserna, keramiska ställningar för ben, bland andra.

Sammansatt biomaterial

Dessa är de biomaterial som bildas av två eller flera material från de tre tidigare grupperna: metaller, keramik och polymerer. De har en kombination av egenskaper och egenskaper på grund av blandningen av material, som inte kunde erhållas i varje material separat.

De vanligaste tillämpningarna av dessa biomaterial är vita fyllningar för tänder och pasta eller cement som används för att gå med i ben.

Exempel på biomaterial

Det finns hundratals olika biomaterial som kan citeras som exempel, låt oss se några av dessa och i de funktioner som de deltar i:

- Vid ersättning av skadade eller sjuka delar: konstgjord artikulering av höft eller total ersättning, dialysmaskin som ersätter njurarnas funktion, hjärtventilersättning.

Konstgjorda höftartikulering

- I hjälp under läkning: Suturer, benplattor, skruvar, etc.

- För att förbättra funktionen hos vissa organ: hjärtpacemaker, intraokulära linser, hörselapparater.

X -ray bild av en pacemaker

- För att korrigera estetiska "problem": implantat för mammoplastik (ökad bröststorlek), för ökningen av hakstorlek, kindben, etc.

- För att hjälpa till med klinisk diagnos: sonder och katetrar.

- För att hjälpa behandling av sjukdomar: katetrar och avlopp.

Referenser

1. Chen, q., & Thouas, g. (2014). Biomaterial: En grundläggande introduktion. CRC Press.
2. Kiradzhiyska, D. D., & Mantcheva, r. D. (2019). Översikt över biokompatibla material och deras användning i medicin. Folia Medica, 61 (1), 34-40.
3. Mihov, D., & Katersska, f. (2010). Subm Biokompatibla material som används i medicinsk praxis. Trakia Journal of Sciences, 8 (2), 119-125.
4. Shi, D. (2005). Introduktion till biomaterial. Världsvetenskaplig.
5. Teoh, s. H. (2004). Introduktion till biomaterialsteknik och bearbetning-en översikt. I tekniska material för biomedicinska applikationer (PP. 1-1).
6. Wong, J. OCH., Bronzino, j. D., & Peterson, D. R. (Eds.). (2012). Biomaterial: Principer och praxis. CRC Press.