Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman

Curs
8.8/10 (9 voturi)
Conține 1 fișier: doc
Pagini : 17 în total
Cuvinte : 6070
Mărime: 144.27KB (arhivat)
Cost: Gratis

Extras din document

1. NOŢIUNI FUNDAMENTALE

Ştiinţa biomaterialelor este „ştiinţa care se ocupă cu interacţiunile dintre organismele vii şi materiale”, iar biomaterialele ca fiind „orice substanţă sau combinaţie de substanţă, de origine naturală sau sintetică, care poate fi folosită pe o perioadă de timp bine determinată, ca un întreg sau ca o parte componentă a unui sistem care tratează, grăbeşte, sau înlocuieşte un ţesut, organ sau o funcţie a organismului uman”(Williams 1992).

Astfel s-a născut ştiinţa biomaterialelor cu un vocabular medical şi ştiinţific îmbogăţit de noi termeni, destinaţi definirii interacţiunii între un organism viu si un material.

Ortopedia, chirurgia estetica, oftamologia, chirurgia maxio-facială, cardiologia, urologia si neurologia şi practic toate specialităţile medicale nu numără mai puţin de 400 de produse diferite şi 10% din activităţile medicale necesită utilizarea de biomateriale în scopuri de: diagnosticare, prevenţie şi terapie (figura 1).

Din categoria biomaterialelor folosite pentru realizarea implanturilor şi a dispozitivelor medicale fac parte următoarele materiale: polimerii, metalele, ceramicele şi compozitele. O gamă largă de polimeri se folosesc în aplicaţiile medicale, aceasta datorându-se faptului că aceştia se găsesc sub diferite forme complexe şi compoziţii (solide, fibre, fabricate, filme şi geluri). Totuşi în cazul implanturilor folosite la protezarea articulaţiilor aceste materiale se folosesc mai puţin datorită faptului că nu îndeplinesc în totalitatea proprietăţile mecanice ce se necesită în astfel de cazuri.

Metalele sunt unele dintre cele mai folosite biomateriale în cazul implanturilor ortopedice, şi nu numai. Acestea sunt cunoscute pentru rezistenţa mare la uzură, ductibilitate şi duritate ridicată. Cel mai des folosite metale pentru realizarea implanturilor sunt oţelurile inoxidabile, aliajele de cobalt-crom-molibden, titanul şi aliajele de titan. Titanul şi aliajele acestuia sunt folosite cu precădere la realizarea implanturilor ortopedice datorită faptului că proprietăţile mecanice ale acestuia sunt asemănătoare cu cele ale ţesutului osos.

Principalele dezavantaje al acestor metale sunt rigiditatea ridicată pe care o au în comparaţie cu ţesuturile gazdă, precum şi tendinţa acestora de a crea artefacte în cazul procedeelor de diagnosticare avansate (investigarea cu computerul tomografic şi rezonanţă magnetică).

De asemene, oţelurile inoxidabile şi aliajele de cobalt cu crom sunt predispuse la coroziune, eliberând în organism ioni metalici ce pot cauza reacţii alergice (Speide şi Uggowitzer, 1998).

Ceramicele sunt, de asemenea, foarte des întâlnite în aplicaţiile medicale datorită unei biocompatibilităţi bune cu ţesutul gazdă, o rezistenţă ridicată la compresiune şi coroziune.

Figura 1 Aplicaţii ale biomaterialelor în medicină.

2. CLASIFICAREA BIOMATERIALELOR

Există trei tipuri de biomateriale ce se disting după interacţiunea lor cu mediul biologic:

- materiale bioinerte,

- materialele bioabsorbante,

- materiale bioactive.

Materialele bioinerte cum ar fi titanul, tantalul, polietilena şi alumina, expun o foarte mică interacţiune chimică cu ţesuturile adiacente. Ţesuturile pot adera la suprafaţa acestor materiale inerte fie prin creşterea acestora în microneregularităţile suprafeţei (osteointegrare) fie prin folosirea de adeziv special (acrilat). Pe termen lung, acesta din urmă nu este modul ideal de fixare a implanturilor, de regulă cele ortopedice şi stomatologice. Cu toate acestea, multe din implanturile polimerice sunt considerate a fi sigure şi eficace pe o perioadă cuprinsă între câteva luni şi câţiva ani. Reacţia biologică este inevitabilă, dar este compensată de modul de proiectare a implanturilor.

Materialele bioabsorbante cum ar fi fosfatul tricalcic, acidul copolimeric polilactic-poliglicolic, chiar şi unele metale, sunt astfel concepute încât acestea să poată fi uşor absorbite de organism şi înlocuite de ţesuturile adiacente (ţesutul osos sau pielea). Acest tip de materiale sunt folosite în cazul transportului de medicamente sau în cazul structurilor implantabile biodegradabile cum ar fi aţa chirurgicală.

Din categoria materialele bioactive fac parte materialele sticloase, ceramicele, combinaţiile ale materialelor sticloase cu ceramicele şi hidroxiapatita care conţine oxizi de silicon (SiO2), sodiu (NaO2), calciu (CaO), fosfor (P2O5) şi alţi constituenţi de materiale care ajută la formarea de legături chimice cu ţesutul osos. Aceste materiale sunt bioactive datorită legăturilor pe care acestea le realizează în timp cu ţesutul osos şi în unele cazuri cu ţesutul moale. În particular, are loc o reacţie de schimb de ioni între materialul bioactiv şi lichidele corpului, prin care particule de material difuză în lichid şi viceversa, rezultând în timp, un strat biologic activ de fosfat de calciu, care este chimic şi cristalografic echivalent cu structura osoasă. De asemenea, materialele bioactive par să fie răspunsul ideal în cazul fixării oaselor în urma fracturilor, dar nu sunt potrivite în cazul implanturilor de articulaţii, acolo unde gradul de frecare dintre materialele în contact este foarte mare.

În funcţie de natura biomaterialelor întâlnim:

- biomateriale naturale (materiale biologice):

- organice,

- anorganice;

- biomateriale sintetice:

- metalele,

- polimerii,

- ceramicele,

- compozitele.

În ultima decadă se pune tot mai mult accent pe înlocuirea materialelor sintetice utilizate în medicina umană şi veterinară cu materiale biosintetice (bioartificiale). Aceste materiale conţin cel puţin o componentă naturală care are scopul de a mări gradul de biocompatibilitate al materialului respectiv şi de a grăbi procesul de vindecare.

Componenta naturală a materialelor bioartificiale poate fi o proteină (colagen, fibronectina, elastina), un polizaharid din clasa glicozaminoglicanilor (condroitin sulfat, heparină, heparan sulfat, acid hialuronic), o secvenţă peptidică cu rol în recunoaşterea celulară sau în procesul de adeziune. Aceste componente sunt cel mai adesea macromolecule ale matricei extracelulare ale ţesuturilor cu care materialele intră în contact şi care sunt implicate în procesele de vindecare.

2.1 Biomateriale metalice

Proprietăţile materialelor sunt guvernate direct chiar de structura lor. La nivel atomic, metalele sunt formate din ioni pozitivi, aflaţi în interiorul norului de electroni liberi. Acest nivel atomic este responsabil pentru caracteristicile şi proprietăţile distincte ale metalelor. Legăturile metalice permit atomilor să se autoaranjeze într-o anumită ordine, să se repete şi să se organizeze într-un model cristalin tridimensional. Electronii liberi sunt responsabili pentru proprietăţile electrice şi de conductibilitate termică a metalelor. Datorită faptului că legăturilor interatomice din structura metalelor nu sunt spaţial orientate, atomii aflaţii la capătul straturilor pot aluneca de pe un strat pe altul dând astfel naştere deformaţiei plastice.

Preview document

Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 1
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 2
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 3
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 4
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 5
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 6
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 7
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 8
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 9
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 10
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 11
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 12
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 13
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 14
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 15
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 16
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 17
Biomateriale și Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman - Pagina 18

Conținut arhivă zip

  • Biomateriale si Biocompatibilitatea acestora cu Organismul Uman.doc

Alții au mai descărcat și

Materiale cu Memoria Formei

Principii generale ale aliajelor cu memoria formei Aliajele cu memoria formei sunt componente metalice care pot memora o anumită formă impusă, iar...

Dielectrici Ceramici

Clasificare dielectrici ceramici TIP I - permitivitate joasă sau medie -ε între 5~500 ; -Factor disipare < 0.003; -Rutil, Alumina, BeO, AlN;...

Structură porțelan dentar

1.Introducere Omenirea a fost întotdeauna preocupată de problema restaurării părţilor corpului care sunt pierdute ca urmare a unor accidente sau...

Echipamente pentru transfer de substanță

1.1 Caracterizarea aparatelor tip coloană 1.1.1 Definire şi elemente componente Aparatele de tip coloană sunt recipiente cilindrice cu diametru...

Biomateriale

Biomaterialele = materiale inerte, care trateaza, inlocuiesc sau asigura functia unui tesut sau organ natural, vin in contact cu acestea sau cu...

Ape Uzate

Partea I-a : Ape naturale Introducere În tot universul există o mpleculă pe care omul o caută necontenit, deoarece descoperirea sa în atmosfera...

Coroziunea Materialelor

1.1. Definiţiile coroziunii Coroziunea este deteriorarea materialelor metalice sub acţiunea mediului înconjurător. Efectul vizibil al coroziunii...

Regenerarea osoasă - Structura Scaffold

1. Introducere Concept central in ingineria tisulara. Furnizeaza structura suport pentru aderarea si cresterea celulelor. Pot avea forme si...

Te-ar putea interesa și

Textile Medicale

CAP. 1 TEXTILE MEDICALE 1.1. ELEMENTE GENERALE Din combinaţia între tehnologia textilă şi ştiinţa medicală a rezultat un nou domeniu numit...

Materiale Biocompatibile

Definitie un material biocompatibil este o substanta sau amestecuri de substante sintetice sau naturale, altele decit medicamentele, utilizate...

Polimeri Biodegradabili

1.Introducere Biomateriale sunt materiale destinate sa se conecteze cu sistemele biologice pentru a evalua, trata, spori, sau să înlocuiască orice...

Hidroxiapatita

Hidroxiapatita Introducere Fosfații de calciu sunt utilizați de către corpul uman pentru a construi material osos, iar in cercetările cu...

Biomateriale și aliaje din Titan

Ce este Titanul Titanul este unul din cele mai răspândite metale în natură,concentrația titanului în scoarța terestră, exprimată în procente...

Biomateriale

Biomaterialele = materiale inerte, care trateaza, inlocuiesc sau asigura functia unui tesut sau organ natural, vin in contact cu acestea sau cu...

Implantul de valvă cardiacă din carbon pirolitic

Știm că inima prezintă patru valve (fig. 1) care au rolul de a permite trecerea sângelui unidirecțional. Deteriorarea acestor structuri poate...

Bioinginerie medicală

Definitii de baza - Abces - inflamatie, dureroasa, cu puroi, a pielii, data de infectie localizata - Aminoacizi - substante organice, elemente...

Ai nevoie de altceva?