Biomateriale

Biomaterialele = materiale inerte, care trateaza, inlocuiesc sau asigura functia unui tesut sau organ natural, vin in contact cu acestea sau cu fluidele biologice. Ele sunt parti constitutive ale implanturilor medicale, proiectate sa indeplineasca, in interiorul biomatricii, o functie specifica – de suport mecanic, de detectare a unui metabolit sau debitor de medicamente. Astfel biomaterialele pot indeplini urmatoarele functii :

-imobilizarea substantelor bioactive costisitoare, in scopul reutilizarii lor ;

-stabilizarea substantelor bioactive, la actiunea pH-ului, temperaturii sau a solventilor;

-obtinerea formelor conditionate (capsule, tablete, supozitoare, unguente, etc.) cu desorbtie controlata a principiilor active ;

-realizarea de implanturi biocompatibile

-realizarea de substraturi pt. atasarea si cresterea celulelor ( ingineria tesuturilor)

Diversitatea biomaterialelor, de la aliajele metalice la polimeri hidrofili noi, si de la ceramice pe baza de alumina inerta la produse de colagen, este in corelatie cu functiile biologice suplinite. Se utilizeaza o gama larga de materiale precum: metale, materiale ceramice, sticle, biomolecule naturale modificate, polimeri sintetici si compozite, ultimele reprezentând combinatii ale materialelor mentionate de o mare varietate.

Cursul se refera in special la biomaterialele polimere si compozite de tip polimer-material anorganic.

Cercetarile in domeniul compusilor macromoleculari s-au inscris relativ recent in cadrul eforturilor de largire a posibilitatilor terapeutice si chirurgicale in cazul unor maladii grave (dupa 1950) si au evoluat odata cu dezvoltarea si perfectionarea sintezei de polimeri, care a oferit noi oportunitati de obtinere a unor materiale noi cu aplicatii biomedicale. Tehnicile farmaceutice si medico-chirurgicale par sa beneficieze cel mai mult de pe urma dezvoltarii biomaterialelor.

Majoritatea implanturilor si medicamentelor actuale includ polimeri.

Acestia pot fi homopolimeri dar cel mai adesea copolimeri periodici, bloc sau grefati. Pot avea o structura liniara, bi- sau tridimensionala (hidro- si amfigeluri, retele polimere interpenetrate).

Cele mai multe aplicatii sunt in domeniul cardiovascular, oftalmic, stomatologic, ortopedic, al tesuturilor moi si in biotehnologie. Sistemele cu eliberare controlata a medicamentelor sunt de asemenea de reala actualitate, polimerii devenind in ultimii ani practic indispensabili in conditionarea medicamentelor, formarea tabletelor, a preparatelor injectabile, realizarea materialelor sterile de unica folosinta

Se pot astfel cita spre exemplificare aplicatii ale materialelor polimere in:

- oftalmologie - lentile de contact

- implanturi pe retina

- dom. cardiovascular: - grefe vasculare-proteze vasculare

- valve

- pacemaker (componente polimere pentru inimi artificiale)

- inlocuitori de vase sangvine sau plasma sangvina

- dispozitive care nu inlocuiesc dar asista activitatea inimii

- ortopedie - inlocuitori de articulatii si ligamente pentru genunchi

- articulatii pentru degete

- articulatii si ligamente pentru umar

- reconstructie - proteze osoase

- proteze vasculare pentru artere periferice

- proteze uro-genitale

- piele artificiala, inlocuirea unor parti componente ale nasului

-proteze stomatologice, reconstructie maxilo-faciala

Polimerii intra si in componenta unor elemente de tehnica medicala: dispozitive de uz medical, cum ar fi cele de dializa renala sau oxigenare, catetere

.

Materialele folosite in scopuri terapeutice trebuie sa prezinte anumite caracteristici fizico-chimice, biologice legate de interac]iunea si efectele reciproce in sistemul organism-implant. Ansamblul acestora trebuie sa asigure efectul fiziologic dorit, toleranta buna de catre organism si diminuarea efectelor secundare. Principalele criterii de selectie de care se tine cont sunt urmatoarele:

1- Materialul trebuie sa fie inert, respectiv sa fie stabil dpdv fizic si chimic la interactiunile cu mediul biologic, sa nu genereze sau elibereze componente solubile in sistemul viu, cu exceptia cazului in care aceasta eliberare este voita (ex. eliberarea controlata de medicamente). Sa corespunda ca puritate scopului urmarit (de ex. sa nu fie impurificat cu monomeri).

2- Sistemul viu nu trebuie sa degradeze implantul cu exceptia cazului când acest proces este dorit (suturi bioabsorbabile)

Procesele degradative care pot apare se refera la: scindarea catenelor polimere (ex. reducerea maselor moleculare) reticulari (cu cresterea masei moleculare), reactii in catena laterala (hidroliza) , umflare.

3- Materialul trebuie sa corespunda structurii chimice impuse de exercitarea unui anumit efect, iar greutatea sa moleculara trebuie astfel selectata incât sa fie exclus pericolul sedimentarii in organism. Proprietatile mecanice si fizice trebuie sa fie adecvate functiei prevazute si sa se mentina pe toata durata de functionare/utilizare. De ex. inlocuitorul de tendon trebuie sa prezinte rezistenta la alungire, membrana de dializa trebuie sa aiba permeabilitate selectiva

4- Materialul trebuie sa fie biocompatibil, sa nu prezinte potential carcinogenic sau sa conduca la respingere imunologica

5- Contactul pentru perioade lungi de timp cu corpul uman implica riscuri imunologice si toxicologice. Biomaterialele trebuie sa fie produse sterilizabile si sa nu sufere degradari prin sterilizare, sa fie nepirogene,nealergene si netrombogene, lipsite de bacterii si endotoxine

Biomaterialele de interes medical trebuie sa satisfaca conditii legate de biocompatibilitate si biodegradabilitate. Biodegradabilitatea este corelata cu degradarea polimerului in mediul biotic cu formare de fragmente ce pot fi absorbite sau eliminate din organism, evitandu-se acumularea in tesuturi care ar favoriza iritarea sau inflamarea acestora