Biomaterialen

Wat zijn biomaterialen?

De biomaterialen, ook gekend als Biocompatibele materialen, Ze worden gedefinieerd als elke stof of combinatie van stoffen, natuurlijk of synthetisch, die gedurende een bepaalde tijd en met een bepaalde functie in een biologisch systeem kunnen worden gebruikt.

De term wordt op grote schaal gebruikt op het gebied van geneeskunde om de materialen te definiëren die worden gebruikt voor therapeutische of diagnostische doeleinden, en wordt ook algemeen erkend op het gebied van biologische en chemische wetenschappen, evenals in materiaaltechniek.

In de nabije toekomst zullen 3D -printers organen afdrukken

De toepassing van biomaterialen in de geneeskunde is extreem breed en dankzij deze materialen heeft dit veld belangrijke vooruitgang geboekt, waardoor aanzienlijke verbeteringen in de kwaliteit van leven van mensen kunnen worden vergeleken met verleden.

Evenzo hebben deze materialen ook toepassingen op andere gebieden van gezondheidswetenschappen, zoals tandheelkunde, verpleegkunde en veterinair. In het bijzonder worden biomaterialen in de geneeskunde momenteel gebruikt voor:

• Vervang leden, gebieden van weefsels en lichaamsorganen.
• Repareer en behandel botten breuken.
• Herstel en vervang tandheelkundige stukken.
• Help auditie en visie.
• Genees wonden, voer operaties uit, introduceren stoffen in het lichaam.
• "Verbeter het uiterlijk van het lichaam" door esthetische operaties.
• De functies van sommige organen verbeteren.
• Correcte anomalieën.

Het is belangrijk om te verduidelijken dat biomaterialen of biocompatibele materialen verschillen van biologische materialen, die worden geproduceerd door levende biologische systemen (huid, kraakbeen, bot, slagaders, enz.) en zijn over het algemeen samengesteld uit cellen of celproducten.

Kenmerken van biomaterialen

Een bio -impressor die in staat is om levende organen af ​​te drukken. Bron: андрей иьин, CC0, via Wikimedia Commons

Er zijn veel kenmerken die biomaterialen hebben en in de volgende lijst zijn slechts enkele daarvan gegroepeerd:

- Het zijn natuurlijke of kunstmatige stoffen (synthetisch).

- Ze zijn systemisch en farmacologisch inert, wat betekent dat ze geen reactie in het lichaam moeten veroorzaken en dat ze hun weefsels niet negatief beïnvloeden.

- Ze zijn speciaal en zorgvuldig ontworpen om te worden opgenomen of geïmplanteerd in een levend wezen.

- Ze zijn in staat om in intiem contact te zijn met levende weefsels (spier, bot, bloed, lichaamsvloeistoffen, enz.) Zonder hun eigenschappen te zien (afhankelijk van waarvoor ze zijn ontworpen).

- Ze worden gebruikt om delen van het menselijk lichaam te vervangen.

Het kan u van dienst zijn: Winograsky -kolom

- Ze worden gebruikt om verschillende ziekten en wonden te behandelen (hechtingen, katheters, naalden, platen, enz.)).

- Ze worden ook gebruikt met diagnostische en opslagtoepassingen.

- Afhankelijk van het type biomateriaal worden ze gebruikt voor variabele tijdsperioden.

- Ze kunnen metaalachtig, keramisch, polymeer of gecombineerd zijn (verbindingen).

Biocompatibiliteit

Een van de meest speciale kenmerken van deze materialen is zonder twijfel die van biocompatibiliteit, die wordt gedefinieerd als een kwaliteit van sommige materialen om positieve reacties te genereren door het biologische systeem waarmee ze in contact komen om specifieke functies te vervullen.

Deze kwaliteit is niet alleen vanuit biologisch oogpunt, maar het is ook een chemisch en mechanisch kenmerk dat de interactie van deze materialen met levende systemen bevordert.

Over het algemeen zijn deze biomaterialen onderworpen aan rigoureuze tests en standaardisaties, bijna altijd afhankelijk van de tijd en weefsels waarmee ze mogelijk in contact zullen komen, om afwijzing door het biologische systeem te voorkomen.

Soorten biomaterialen

In de loop van de tijd is, dankzij de vooruitgang van wetenschap, geneeskunde en materiële engineering, de ontwikkeling van nieuwe biomaterialen steeds meer geweest.

De meest algemeen geaccepteerde classificatie voor de verschillende soorten biomaterialen beschouwt 4 groepen, gescheiden volgens hun chemische en structurele kenmerken: polymeren, metalen, keramiek en verbindingen.

Metaalbiomaterialen

Het zijn de biomaterialen bestaande uit een of meer metalen elementen zoals die van de ijzeren groep (Fe), nikkel (Ni), aluminium (AL), koper (Cu), zink (Zn) en titanium (Ti), gemengd met klein Hoeveelheden andere niet -metalen elementen zoals koolstof (C), stikstof (N) en zuurstof (O).

In metalen biomaterialen of in hun legeringen zijn de atomen zeer geordend, verenigd met elkaar dankzij aantrekkelijke elektrostatische krachten tussen de negatief geladen elektronische wolken en de positief geladen metaalionen, alsof de vrije elektronen werken als een "lijm".

Bijgevolg worden deze materialen gekenmerkt door goede geleiders van zowel warmte als elektriciteit, evenals voor hun hardheid en ductiliteit.

Kan u van dienst zijn: prionen

Ze lijden echter corrosieproblemen bij blootstelling aan vocht, zout water, aarde en levende weefsels, omdat metaalionen spontaan reageren met zuurstof, waterstof en zouten om metaaloxiden te vormen. Om deze reden hangt de duurzaamheid en werkgelegenheid af van de corrosieweerstand.

Er zijn meerdere toepassingen die aan deze materialen in de geneeskunde worden gegeven om problemen met het menselijk lichaam op te lossen:

• Tandheelkundige amalgamen.
• Roestvrijstalen schroeven voor botfixing.
• Pacemaker -cover gemaakt van titanium bondgenoten.
• Stent Coronary gemaakt van een mengsel van titanium en nikkel.
• Volledige heupprothese gemaakt van een kobalt bondgenoot.
• Onder andere.

Polymere biomaterialen

Dit zijn de materialen, natuurlijk of synthetisch, organisch of anorganisch, die worden gevormd door meerdere repetitieve eenheden van een type molecuul en zijn misschien die welke meestal in de geneeskunde worden gebruikt.

Goede voorbeelden zijn nylon, polyethyleen, polycarbonaat, chloride polyvinyl (PVC), polystyreen en siliconen.

Het zijn over het algemeen weinig reactieve stoffen in verschillende omstandigheden: ze hebben weinig elektrische geleidbaarheid en zijn niet magnetisch. Ze verschillen van metalen biomaterialen in veel kenmerken, met name in hun flexibiliteit en zachtheid, zodat ze verschillende vormen kunnen aannemen.

Contactlenzen zijn gemaakt van biomaterialen

Bij relatief hoge temperaturen hebben deze materialen echter de neiging om zacht te worden en/of te ontbinden of af te breken, dus dit aspect wordt beschouwd op het moment van het gebruik ervan voor verschillende doeleinden.

Een van de meest voorkomende toepassingen zijn contactlenzen, chirurgische handschoenen van latex en chirurgische hechtingen.

Keramische biomaterialen

Het zijn fundamenteel anorganische materialen, ze zijn samengesteld uit metalen en niet -metalen elementen zoals oxiden, nitride, carbiden, zouten, enz. Ze kunnen een volledig of gedeeltelijk kristallijne structuur hebben, hoewel ze ook volledig amorf kunnen zijn.

Deze materialen zijn over het algemeen thermische en elektrische isolatoren, omdat ze meestal geen grote aantallen stuurprogramma -elektronen hebben. Ze zijn ook inert en corrosiebestendig dan metalen. Ze kunnen echter vatbaar zijn voor degradatie onder bepaalde omstandigheden.

Kan u van dienst zijn: cerebrosides

Ze zijn over het algemeen erg rigide en hard, hoewel aanzienlijk kwetsbaarder of bros meer dan metalen.

De belangrijkste medische toepassingen van de keramiek omvatten corrigerende lenzen, tandheelkundige implantaten, onderdeel van de heupvervangende prothesen, keramische steiger voor botten, onder andere.

Samengestelde biomaterialen

Dit zijn de biomaterialen gevormd door twee of meer materialen uit de drie eerdere groepen: metalen, keramiek en polymeren. Ze hebben een combinatie van eigenschappen en kenmerken, vanwege het mengsel van materialen, die niet in elk materiaal afzonderlijk konden worden verkregen.

De meest voorkomende toepassingen van deze biomaterialen zijn witte vullingen voor tanden en pasta of cement die worden gebruikt om zich bij botten aan te sluiten.

Voorbeelden van biomaterialen

Er zijn honderden verschillende biomaterialen die als voorbeelden kunnen worden aangehaald, laten we enkele hiervan en in de functies waaraan ze deelnemen zien:

- In de vervanging van beschadigde of zieke delen: kunstmatige articulatie van de heup of totale vervanging, dialysemachine die de functie van de nieren, hartklepvervanging vervangt, vervangt.

Kunstmatige heuparticulatie

- Bij hulp tijdens genezing: hechtingen, botplaten, schroeven, enz.

- Om de functie van sommige organen te verbeteren: cardiale pacemaker, intraoculaire lenzen, auditieve apparaten.

X -Ray -afbeelding van een pacemaker

- Om esthetische "problemen" te corrigeren: implantaten voor mammoplastiek (verhoogde borstgrootte), voor de toename van de kingrootte, jukbeenderen, enz.

- Om te helpen bij de klinische diagnose: sondes en katheters.

- Om de behandeling van ziekten te helpen: katheters en afvoeren.

Referenties

1. Chen, Q., & Thouas, g. (2014). Biomaterialen: een basisintroductie. CRC Press.
2. Kiradzhiyska, D. D., & Mantcheva, r. D. (2019). Overzicht van biocompatibele materialen en hun gebruik in de geneeskunde. Folia Medica, 61 (1), 34-40.
3. Mihov, D., & Katerska, B. (2010). Dien biocompatibele materialen die worden gebruikt in de medische praktijk. Trakia Journal of Sciences, 8 (2), 119-125.
4. Shi, D. (2005). Inleiding tot biomaterialen. Wereldwetenschappelijk.
5. Teoh, s. H. (2004). Inleiding tot biomaterialen engineering en verwerking-een overzicht. In technische materialen voor biomedische toepassingen (PP. 1-1).
6. Wong, J. EN., Bronzino, J. D., & Peterson, D. R. (Eds.)). (2012). Biomaterialen: principes en praktijk. CRC Press.