Википедија

Biomaterijal

Biomaterijal je supstanca koja je konstruisana za interakciju sa biološkim sistemima. Biomaterijali se primenjuju u komponentama koje se ugrađuju u ljudsko telo, bilo u cilju terapije (zamene ozleđenog ili bolesnog dela tela ili zamenu tkiva u telu) ili dijagnostičke svrhe.[1] U tu svrhu kao biomaterijali koriste se sve vrste materijala: metali, keramike, polimeri, kompoziti i poluprovodnici, ako su netoksični, ne korodiraju, niti na drugi način reaguju s okolnim tkivom.[2]

Implantant kuka je primer primene biomaterijala

Kako se biomaterijal razlikuje od biološkog materijala, kao što je kost, koji proizvodi biološki sistem, treba ih definisati kao biokompatibilna sredstva, pošto imaju specifične karakteristike za primenu. Međutim biomaterijal koji je biokompatibilan ili pogodan za jednu primenu možda neće biti biokompatibilan za neku drugu primenu.[2]

Nauka o biomaterijalima uredi

Oblast nauke, koja se zove nauka o biomaterijalima ili inženjerstvo biomaterijala, stara je više od pet decenija. Tokom svoje istorije prolazila je kroz stabilan i snažan rast, zahvaljujući činjeniici da su mnoge kompanije ulagale velike sume novca u razvoj novih proizvoda.

Nauka o biomaterijalima obuhvata nekoliko oblasti: medicine, biologije, hemije, inženjerstva tkiva i nauke o materijalima.

Istorija uredi

Upotreba biomaterijala datira još iz antičkih vremena. Veštačke oči, uši, zubi itd. pronađeni su na egipatskim mumijama, dok su Kinezi i Indijci koristili razne voskove, lepkove i maramice za rekonstrukciju nedostajućij ili oštećeni delovi tela.

Današnji nivo razvoja veštačkih materijali, operativne tehnike i metode sterilizacije omogućavaju upotrebu biomaterijala za širok spektar namena. Biomaterijali u obliku implantanta (veštačke kosti i zglobovi, ligamenti, srčani zalisci, očna sočiva, zubni implanti, itd.) i medicinski uređaji (pejsmejkeri, biosenzori, veštačka srca itd.) često se koriste za zamenu i/ili nadoknadu funkcije oštečenih ili degenerisanih tkiva ili organa, radi poboljšanja funkcije, korekcije abnormalnosti ili poboljšanja kvaliteta života pacijenata.[3]

Osnovne informacije uredi

Biomaterijali mogu biti dobijeni ili iz prirode ili sintetisani u laboratoriji korišćenjem različitih hemijskih postupaka koristeći metalne komponente,[4] polimere, keramiku ili kompozitne materijale. Kako se biomaterijali često koriste i/ili prilagođavaju za medicinsku primenu, oni obuhvataju celinu ili deo žive strukture ili biomedicinskog uređaja koji obavlja, povećava ili zamenjuje prirodnu funkciju.[5] Takve funkcije mogu biti relativno pasivne, ako se npr. koriste za srčani zalistak, ili možda bioaktivne sa interaktivnijom funkcionalnošću kao što su implantati kuka obloženi hidroksi-apatitom. Biomaterijali se takođe svakodnevno koriste u stomatološkim aplikacijama, hirurgiji i isporuci lekova. Na primer, konstrukt sa impregniranim farmaceutskim proizvodima može se staviti u telo, što omogućava produženo oslobađanje leka tokom dužeg vremenskog perioda. Biomaterijal takođe može biti autograft, alograft ili ksenograft koji se koristi kao materijal za transplantaciju.[6]

Reakcije živih organizama na biomaterijale uredi

Reakcije živih organizama na biomaterijale su različite, jer organizam pod određenim okolnostima dobro prihvata neki materijal, dok, pod drugim okolnostima, taj isti materijal biva odbačen.[7]

Izrazi koji su ustanovljeni za ocenjivanje biološkog ponašanja materijala su:

Biokompatibilni materijali su biokompatibilni materijali

Biokompatibilnost je izraz kojim se označava sposobnost materijala da se ponaša na odgovarajući način u organizmu u kojem se aplicira.[8] Vintermantel i saradnici[9] proširili su ovu definiciju i ustanovili razliku između:

  • Površinske kompatibilnost koja označava hemijsku, biološku i fizičku (uključujući površinsku morfologiju) pogodnost površine implantanta za primenu kod tkiva domaćina.
  • Strukturalne kompatibilnosti koja predstavlja optimalnu adaptaciju implantanta mehaničkom ponašanju tkiva domaćina. To znači da se strukturalna kompatibilnost povezuje sa mehaničkim karakteristikama materijala implantanta, kao što su modul elastičnosti i čvrstoća, dizajn implantanta i optimalni prenos opterećenja duž linije razdvajanja implantata i tkiva.

Optimalna interakcija između biomaterijala i domaćina postiže se u slučaju da je postignuta i površinska i strukturalna kompatibilnost. Pri tome trebalo bi imati u vidu da uspešno prihvatanje biomaterijala u organizmu zavisi i od nekih drugih faktora, kao što su:

  • tehnika operisanja (stepen traume prouzrokovan implantacijom, metodama sterilizacije itd.),
  • zdravstveno stanje pacijenta
  • aktivnost pacijenta.

Klinička iskustva pokazuju da nisu svi inženjerski materijali podobni za primenu kao biomaterijali.

Vrste uredi

Materijali koji se najčešće koriste u biomedicini mogu se svrstati u nekoliko grupa[10][11] (prikazanih na donjoj tabeli).

Vrste biomaterijala
Vrsta Karakteristike
Metali Njihova prednost je velika snaga, žilavosti i otpornosta na habanje, a nedostatak niska biokompatibilnost, podložnost koroziji, prevelika čvrstoća (u poređenju sa živim tkivima), visoka gustina i oslobađanje metalnih jona koji potencijalno izazivaju alergijske reakcije tkiva.[12]
Keramički materijali Imaju veoma dobru biokompatibilnost, otporni su protiv korozije i habanja i imaju veoma visoku otpornost na pritisak. Nedostaci keramičkih materijala uključuju lomljivost, tešku proizvodnju, loše mehaničke karakteristike, veliku gustinu...
Polimeri Imaju širok spektar kompozicija, svojstva, oblika(geometrijska tela, vlakna, tanki filmovi, gelovi...) i mogu se proizvoditi u složene oblike i strukture. Međutim, oni su previše fleksibilni i preslabi za primenu u ortopedskoj praksi. Takođe, mogu da apsorbuje tečnosti, deformišu se, sakupljaju neželjene proizvode (npr. monomere, punila, antioksidante, itd.) u zavisnosti od primene. Proces sterilizacije takođe može uticati na svojstva polimera.
Kompoziti Sačinjeni su od različitih kombinacija (metala, keramičkih materijala i polimera). Ovi materijali predstavljaju alternativu, pri čemu korišćenje ovih materijala prevazilazi nedostatke koji postoje u drugim materijalima.

Loše strane metalnih biomaterijala uredi

Pored dobrih svojstava, koja se ogledaju u visokoj čvrstoći, žilavosti i otpornosti na habanje, metalni biomaterijali imaju i ove nedostatke:[13]

  • nizak stepen biokompatibilnosti,
  • podložnost koroziji,
  • visoka gustina i oslobađanje metalnih jona koji potencijalno izazivaju alergijske reakcije tkiva.
  • prevelika čvrstoća metala (u poređenju sa živim tkivom) može da vodi do pojave atrofija kostiju.

U tom smislu trebalo bi imati u vidu da iako dobro izvedena operacija mora da obezbedi željeno biomehaničko ponašanje s jedne strane, ona ne sme da dovede do dodatne traume tkiva ili poremećenog krvotoka u oblasti primene. Uvek treba da imate na umu činjenicu da su implantanti u najvećem broju slučajeva prisutni samo privremeno, a po pravilu se što je moguće ranije uklanjaju iz tela nakon izlečenja.[14][15]

Izvori uredi

  1. ^ Kuhn, Liisa T. (2012), Biomaterials, Elsevier, str. 219—271, Pristupljeno 2024-01-20 
  2. ^ a b Schmalz, G.; Arenholdt-Bindslev, D. (2008). „Chapter 1: Basic Aspects”. Biocompatibility of Dental Materials. Berlin: Springer-Verlag. str. 1—12. ISBN 9783540777823. Arhivirano iz originala 9. 12. 2017. g. Pristupljeno 29. 2. 2016. 
  3. ^ Ramakrishna, S; Mayer, J; Wintermantel, E; Leong, Kam W (2001). „Biomedical applications of polymer-composite materials: a review”. Composites Science and Technology. 61 (9): 1189—1224. ISSN 0266-3538. doi:10.1016/s0266-3538(00)00241-4. 
  4. ^ Ducheyne, P. (2011), Biomaterials, Elsevier, str. 1—4, Pristupljeno 2024-01-20 
  5. ^ Konofaos, P.; Szpalski, C.; Rogers, G.F.; Rae, M.M.; Bumgardner, J.D.; Warren, S.M. (2017), 7.21 Biomaterials and Their Application in Craniomaxillofacial Surgery ☆, Elsevier, str. 406—428, Pristupljeno 2024-01-20 
  6. ^ Lee, David S.; Lee, Randall J. (2016), Biomaterial, Elsevier, str. 341—348, Pristupljeno 2024-01-20 
  7. ^ Moharamzadeh, Keyvan (2017), Processing and preservation of biomaterials and regulatory issues, Elsevier, str. 141—153, Pristupljeno 2024-01-20 
  8. ^ Black, Jonathan; Hastings, Garth, ur. (1998). „Handbook of Biomaterial Properties”. doi:10.1007/978-1-4615-5801-9. 
  9. ^ Wintermantel, E (1996). „Tissue engineering scaffolds using superstructures”. Biomaterials. 17 (2): 83—91. ISSN 0142-9612. doi:10.1016/0142-9612(96)85753-x. 
  10. ^ Hench, L., Bioceramics: From Concept to Clinic, Journal of the American Ceramic Society, 74/7, 1991., str. 1487–1510.
  11. ^ Biomaterials, Elsevier, 2017, str. xxxiii—xxxvi, Pristupljeno 2024-01-20 
  12. ^ Geringer, J., Forest, B., Combrade, P., Fretting-corrosion of materials used as orthopaedic implants, Wear, 259, 2005., str. 943–951.
  13. ^ Black, Jonathan; Hastings, Garth, ur. (1998). „Handbook of Biomaterial Properties”. doi:10.1007/978-1-4615-5801-9. 
  14. ^ „Cover Image, Volume 13, Issue 2”. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 13 (2). 2019. ISSN 1932-6254. doi:10.1002/term.2817. 
  15. ^ Ng, Inn Chuan; Pawijit, Pornteera; Tan, Jordon; Yu, Hanry (2019), Anatomy and Physiology for Biomaterials Research and Development, Elsevier, str. 225—236, Pristupljeno 2024-01-20 

Spoljašnje veze uredi

 Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Биоматеријал&oldid=27442735”