Biocompatibilitatea este legată de comportamentul biomaterialelor în diverse medii, în diferite condiții chimice și fizice. Termenul se poate referi la proprietăți specifice ale unui material, fără a specifica unde sau cum urmează să fie utilizat materialul respectiv. De exemplu, un material poate declanșa un răspuns imunitar redus sau inexistent într-un anumit organism și poate fi sau nu capabil să se integreze cu un anumit tip de celule sau țesut. Biomaterialele imunoinformate care direcționează răspunsul imunitar, mai degrabă decât să încerce să ocolească procesul, reprezintă o abordare care se arată promițătoare. Ambiguitatea termenului reflectă dezvoltarea continuă a cunoștințelor privind „modul în care biomaterialele interacționează cu corpul uman” și, în cele din urmă, „modul în care aceste interacțiuni determină succesul clinic al unui dispozitiv medical (cum ar fi un stimulator cardiac sau o proteză de șold)”. Dispozitivele medicale și protezele moderne sunt adesea fabricate din mai multe materiale, astfel încât s-ar putea să nu fie întotdeauna suficient să se vorbească despre biocompatibilitatea unui anumit material. Implantarea chirurgicală a unui biomaterial în organism declanșează o reacție inflamatorie a organismului, cu vindecarea asociată a țesutului afectat. În funcție de compoziția materialului implantat, de suprafața implantului, de mecanismul de oboseală și de descompunerea chimică, există mai multe alte reacții posibile. Acestea pot fi atât locale, cât și sistemice. Acestea includ răspunsul imunitar, reacția de corp străin cu izolarea implantului cu un țesut conjunctiv vascular, o posibilă infecție și impactul asupra duratei de viață a implantului. Boala grefă versus gazdă este o afecțiune auto și aloimună, care prezintă o evoluție clinică variabilă. Se poate manifesta în formă acută sau cronică, afectând mai multe organe și țesuturi și provocând complicații grave în practica clinică, atât în timpul transplantului, cât și în timpul implementării materialelor biocompatibile.
Materiale plastice biocompatibileEdit
Câteva dintre cele mai frecvent utilizate materiale biocompatibile (sau biomateriale) sunt polimerii datorită flexibilității lor inerente și proprietăților mecanice reglabile. Dispozitivele medicale din materiale plastice sunt adesea fabricate din câteva selecționate, printre care: copolimerul de olefină ciclică (COC), policarbonatul (PC), polieterimida (PEI), policlorura de vinil de calitate medicală (PVC), polietersulfonul (PES), polietilena (PE), polietilena (PE), polieteretercetona (PEEK) și chiar polipropilena (PP). Pentru a asigura biocompatibilitatea, există o serie de teste reglementate pe care materialul trebuie să le treacă pentru a fi certificat pentru utilizare. Printre acestea se numără testul de reactivitate biologică USP clasa IV (United States Pharmacopoeia IV) și testul de evaluare biologică a dispozitivelor medicale ISO 10993 (International Standards Organization 10993). Obiectivul principal al testelor de biocompatibilitate este de a cuantifica toxicitatea acută și cronică a materialului și de a determina orice efecte adverse potențiale în timpul condițiilor de utilizare, astfel încât testele necesare pentru un anumit material depind de utilizarea sa finală (de exemplu, sânge, sistem nervos central etc.).
Proprietăți mecaniceEdit
În plus față de certificarea unui material ca fiind biocompatibil, biomaterialele trebuie să fie proiectate în mod specific pentru aplicația lor țintă în cadrul unui dispozitiv medical. Acest lucru este deosebit de important în ceea ce privește proprietățile mecanice care guvernează modul în care se comportă un anumit biomaterial. Unul dintre cei mai relevanți parametri de material este modulul Young, E, care descrie răspunsul elastic al unui material la solicitări. Modulele Young ale țesutului și ale dispozitivului care este cuplat la acesta trebuie să corespundă îndeaproape pentru o compatibilitate optimă între dispozitiv și corp, indiferent dacă dispozitivul este implantat sau montat în exterior. Potrivirea modulului de elasticitate face posibilă limitarea mișcării și a delaminării la biointerfața dintre implant și țesut, precum și evitarea concentrării de tensiuni care poate duce la defecțiuni mecanice. Alte proprietăți importante sunt rezistența la tracțiune și la compresiune, care cuantifică tensiunile maxime pe care un material le poate suporta înainte de a se rupe și pot fi utilizate pentru a stabili limitele de tensiune la care poate fi supus un dispozitiv în interiorul sau în exteriorul corpului. În funcție de aplicație, poate fi de dorit ca un biomaterial să aibă o rezistență ridicată, astfel încât să fie rezistent la cedare atunci când este supus unei sarcini, însă în alte aplicații poate fi benefic ca materialul să aibă o rezistență scăzută. Există un echilibru atent între rezistență și rigiditate care determină cât de rezistent la cedare este dispozitivul biomaterial. În mod obișnuit, pe măsură ce elasticitatea biomaterialului crește, rezistența la tracțiune va scădea și invers. O aplicație în care un material cu rezistență ridicată nu este de dorit este cea a sondelor neuronale; dacă se utilizează un material cu rezistență ridicată în aceste aplicații, țesutul va ceda întotdeauna înaintea dispozitivului (sub sarcină aplicată), deoarece modulul Young al dura mater și al țesutului cerebral este de ordinul a 500 Pa. Când se întâmplă acest lucru, pot apărea leziuni ireversibile ale creierului, astfel încât biomaterialul trebuie să aibă un modul de elasticitate mai mic sau egal cu cel al țesutului cerebral și o rezistență scăzută la tracțiune dacă se așteaptă o sarcină aplicată.
Pentru biomaterialele implantate care pot suferi fluctuații de temperatură, de exemplu implanturile dentare, ductilitatea este importantă. Materialul trebuie să fie ductil dintr-un motiv similar celui pentru care rezistența la tracțiune nu poate fi prea mare, ductilitatea permite materialului să se îndoaie fără a se rupe și, de asemenea, previne concentrarea tensiunilor în țesut atunci când temperatura se schimbă. Proprietatea de tenacitate a materialului este, de asemenea, importantă pentru implanturile dentare, precum și pentru orice alt implant rigid, care suportă sarcini, cum ar fi o articulație de înlocuire a șoldului. Tenacitatea descrie capacitatea materialului de a se deforma sub tensiune aplicată fără a se fractura, iar faptul de a avea o tenacitate ridicată permite implanturilor din biomateriale să reziste mai mult timp în organism, în special atunci când sunt supuse la tensiuni mari sau la solicitări ciclice, cum ar fi tensiunile aplicate unei articulații de șold în timpul alergării.
Pentru dispozitivele medicale care sunt implantate sau atașate la piele, o altă proprietate importantă care necesită atenție este rigiditatea la flexiune, D. Rigiditatea flexurală va determina cât de bine suprafața dispozitivului poate menține un contact conform cu suprafața țesutului, ceea ce este deosebit de important pentru dispozitivele care măsoară mișcarea țesutului (deformare), semnale electrice (impedanță) sau care sunt concepute pentru a se lipi de piele fără a se delamina, ca în cazul electronicii epidermice. Deoarece rigiditatea la flexie depinde de grosimea materialului, h, la puterea a treia (h3), este foarte important ca un biomaterial să poată fi format în straturi subțiri în aplicațiile menționate anterior, unde conformitatea este primordială.
.