Materiale Biocompatibile

Definitie un material biocompatibil este o substanta sau amestecuri de substante sintetice sau naturale, altele decit medicamentele, utilizate pentru timpi de rezidenta variabili la tratarea, reconditionarea sau inlocuirea unor tesuturi, organe, sau functii umane. O serie de specialisti propun utilizarea denumirii de biomaterial care se foloseste din ce in ce mai mult pe plan international.

Definirea notiunii de biomaterial este inca in curs de prelucrare printre specialisti tinind cont de faptul ca, desi ca tehnica de reconstructie in special in ortopedie utilizarea unor materiale straine corpului uman este veche, chiar antica, totusi in stiinta materialelor ramura biomateriale este abordata de pe pozitii stiintifice de numai citeva decenii.

Sunt specialisti care sustin necesitatea introducerii in definitie a termenului ne-viu, pentru a se putea face usor diferenta fata de materiale biologice, cum ar fi pielea, iar altii a notiunii de “material in contact nemijlocit cu biofluidele”, pentru ca materialele care vin in contact cu pielea cum ar fi protezele artificiale ale membrelor sau aparatele auditive nu sunt biomateriale intrucit pielea actioneaza ca o bariera intre corpul uman si mediu.

Pentru a putea fi utilizat in interiorul corpului uman un material trebuie sa indeplineasca anumite conditii de sterilitate si adaptabilitate, conditii ce formeaza asa numita biocompatibilitate, adica in final organismul sa il asimileze ca pe ceva organic. Notiunea de biocompatibilitate este extrem de complexa si pentru a putea fi inteleasa sunt necesare citeva notiuni elementare de anatomie celulara si chimie.

Notiuni elementare de anatomie celulara

Celula reprezinta unitatea morfofunctionala a lumii vii, organismele vii pot fi unicelulare sau pluricelulare, deci o celula poate fi un organism viu deoarece la nivel celular se intilnesc toate proprietatile macroscopice fundamentale ale vietii si anume: metabolism (respiratie, asimilatie dezasimilatie), reproducere, si flux informational. Celula este un sistem termodinamic deschis se gaseste intr-un schimb permanent de substanta si energie cu mediul si care detine mecanisme de autoreglare morfofunctionale.

La nivelul corpului uman diversitatea functionala a celulelor a determinat modificarea formei si dimensiunilor acestora, o clasificare generala a celulelor umane arata astfel: celule sferice (ovocitul), celule discoidale (hematia care trebuie sa aiba o suprafata de contact foarte mare) celule cilindrice ( celula intestinala trebuie sa formeze prin imachetare o structura cilidrica), celule cubice (celulele epidermei care prin impachetare trebuie sa formeze structuri foarte compacte), celule stelate (neuronul care sa genereze structuri cu suprafata specifica foarte mare), flagelate (spermatozoidul-celule care sa se deplaeze rapid si usor prin medii biologice).

Din punct de vedere dimensional sunt foarte variate de la citiva 3-4pm pina la 30 pm.

O celula este alcatuita din membrana, citoplasma si nucleu. Membrana sau invelisul celulei este o structura responsabila de schimbul material, energetic si informational cu mediul din afara celulei prin functiile pe care indeplineste: permeabilitate selectiva realizata prin canale si pompe, elesticitatea, comunicarea realizata prin receptori ce recunosc informatia si declansaza raspunsul.

Citoplasma este mediul celulei format dintr-o substanta fundamentala si organite citoplasmatice.

Nucleul reprezinta unitatea morfofunctionala a celulei locul de depozitare a informatiei genetice (prin moleculele de ADN), centrul de comanda si control al activitatilor celulare. Dimensiunile variaza in functuie de tesut, de virsta celulei, de activitatea metabolica si de anumite conditii patologice, de exemplu in cazul cancerului sau ale bolilor de iradiatie. Celulele tinere au o activitate metabolica mult mai intensa iar nucleul ocupa un volum mai mare in cadrul celulei in detrimentul citoplasmei, in general raportul nucleo-plasmatic variaza intre 1:3 si 1:20. La rindul sau nucleul este compartimentat, dintre componentii nuleari cei mai importanti sunt cromozomii si genele in care este inmagazinata informatia genetica. Materialul genetic de baza este reprezentat de acidul dezoxiribonucleic ADN, gena fiind o portiune din molecula acestui acid. Gena este formata dintr-un numar de nucleotide cuprins intre 500 si 1500 iar secventa acestora reprezinta inscrierea continutului informational, iar un cromozom este format din aproximativ 150.000.000 nucleotide.

Transmiterea informatiei genetice se face prin:

autoreplicarea ADN- lui ce contine informatia genetica cu privire la biosinteza proteinelor determinind caracterele morfofunctionale ale fiecarui organism.utoreplicarea este responsabila de transmiterea informatiei genetice de-a lungul generatiilor.

Transcrierea informatiei consta in preluarea numai a anumitor segmente din ADN sub forma acidului ribonucleic, ARN-lui, care preia din nuleu informatia cu privire la biosinteza anumitor proteine si o duce in citoplasma, locul biosintezei. Aceasta informatie este codificata printr-o anumita succesiune de triplete nucleotidice.

Traducerea de proteine consta in faptul ca fiecare din cei 20 de aminoacizi fundamentali isi gaseste un anumit loc, intr-o secventa prescrisa in ARN, in biosinteza macromoleculei proteice care reprezinta de fapt materializarea informatiei.

Celulele au diferite functiuni in organism una dintre ele fiind cea legata de imunitate, functiune cu rol decisiv in asimilarea sau respingerea unui implant. De aceea este foarte importanta cunoasterea unor notiuni generale legate de imunologie.

Imunologie

Imunitatea reprezinta totalitatea mecanismelor de aparare impotriva bolilor infectioase. Imunitatea este de doua tipuri, nespecifica- inascuta- si specifica dobindita ca urmare a patrunderii in organism a diferitelor corpuri straine numite antigeni, de exemplu virusi, vaccinuri, alte molecule. Antigenul este orice substanta care patrunsa in organism este capabila sa declanseze un raspuns imun care consta in stimularea si proliferarea antigenelor specifice cit si in sinteza unor molecule de recunoastere numite anticorpi sau imunoglobuline. Antigenele sunt recunoscute de celule care au pe suprafata receptori specifici si imediat dupa recunoasterea antigenei sunt activate metabolic si prolifereaza rapid producind anticorpi. Anticorpii recationeaza rapid cu antigena formind complexe imune antigena-anticorp. Dintre celulele implicate in raspunsul imun fac parte si limfocitele, care sunt de doua feluri: limfocite T iau nastere in timus si splina, si limfocitele B care se formeaza in maduva. O alta clasa de celele sunt cele macrofage. Ele actioneaza in special in faza initiala a raspunsului imun prin procesul de fogocitare a antigenului. Pe linga acest aspect al inglobarii antigenului, macrofagele elaboreaza o serie de factori imunoregulatori cu rol in amplificarea raspunsului imunologic.

Deci, la implantarea unui material de natura nevie, celulele macrofage au tendinta de a-l izola de fluidul biologic cu care ar veni in contact crescind pe suprafata acestuia o membrana biologica- numita membrana de incapsulare- al carei rol poate fi acela de protectie a organismului impotriva eventualelor actiuni toxice dar si de acomodare cu materialul bilogic de contact. Este deja stiut faptul ca proprietatile de suprafata joaca un rol hotaritor in acest proces [cursul de suprafete, de PCFS]. Influenta suprafetei in implantologie va fi discutata din doua puncte de vedere: al aderentei si al rezistentei la coroziune.