Biomateriale pe bază de phema cu aplicații în ingineria țesuturilor dure

1. Introducere - Biomateriale

Stiinta biomaterialelor este ,,stiinta care se ocupa cu interactiunile dintre organismele vii si materiale", iar biomaterialele ca fiind ,,orice substante sintetice (metale si aliaje, materiale ceramice, polimeri, materiale compozite, etc.) sau naturale (colagen, chitosan, celuloza) care pot fi folosite pe o perioada de timp bine determinata, ca un intreg sau ca o parte componenta a unui sistem, capabile sa interactioneze cu sistemele biologice in scopul tratarii, cresterii sau inlocuirii oricarui tesut, organ sau functie a corpului" [1]. Biomaterialele au o capacitate sporita de a se integra si de a fi tolerate de catre organismul in care sunt implantate, fiind capabile sa intre in contact cu fluidele biologice naturale si cu tesuturile umane fara a provoca reactii adverse si avand foarte putine efecte nedorite. Biomaterialele trebuie sa aiba un grad ridicat de inertie chimica [2].

Odata cu dezvoltarea biomaterialelor au aparut si problemele legate de tipul si designul materialului folosit pentru implanturi, care au condus la pierderea prematura a functiilor implantului din cauza deteriorarilor mecanice, coroziunii sau biocompatibilitatii insuficiente. Biocompatibilitatea, biofunctionalitatea si indeplinirea unui anumit rol, specific tesutului si locatiei in care va fi implantat materialul sunt factorii decisivi pentru utilizarea lor in dispozitive medicale si implanturi [1].

Initial, biomaterialele au fost utilizate pentru inlocuirea fizica a tesuturilor dure sau moi, degradate sau distruse in urma unor procese patologice. Desi tesuturile si structurile corpului uman functioneaza pentru perioade foarte mari de timp, acestea pot suferi diferite procese distructive precum fracturi, infectii, cancer, care cauzeaza durere, desfigurare sau pierderea functiilor organismului. In aceste conditii, tesutul bolnav poate fi indepartat si inlocuit cu un material sintetic adecvat [1].

Domeniile de aplicatii ale biomaterialelor sunt vaste: ortopedia, chirurgia estetica, oftamologia, chirurgia maxio-faciala, cardiologia, urologia si neurologia si practic toate specialitatile medicale nu numara mai putin de 400 de produse diferite si 10% din activitatile medicale necesita utilizarea de biomateriale in scopuri de: diagnosticare, preventie si terapie (figura 1) [3].

Din categoria biomaterialelor folosite pentru realizarea implanturilor si a dispozitivelor medicale fac parte urmatoarele materiale: polimerii, metalele, ceramicele si compozitele. O gama larga de polimeri se folosesc in aplicatiile medicale, aceasta datorandu-se faptului ca acestia se gasesc sub diferite forme complexe si compozitii (solide, fibre, fabricate, filme si geluri). Metalele sunt folosite in cazul implanturilor ortopedice, fiind cunoscute pentru rezistenta mare la uzura, ductibilitate si duritate ridicata. Principalele dezavantaje al acestor metale sunt rigiditatea ridicata pe care o au in comparatie cu tesuturile gazda, precum si tendinta acestora de a crea artefacte in cazul procedeelor de diagnosticare avansate (investigarea cu computerul tomografic si rezonanta magnetica) [3].

Ceramicele sunt, de asemenea, foarte des intalnite in aplicatiile medicale datorita unei biocompatibilitati bune cu tesutul gazda, o rezistenta ridicata la compresiune si coroziune.

Figura 1.1 Aplicatii ale biomaterialelor in medicina [3]

Clasificarea biomaterialelor

Biomaterialele pot fi impartite in mai multe categorii, in functie de diferite criterii.

Dupa natura chimica

o Biomaterialele metalice sunt folosite pentru aplicatii in care implantul este supus unor solicitari mecanice importante si trebuie sa aiba o rezistenta marita la oboseala pentru a face fata activitatilor zilnice la care este supus: mers, mestecat, etc.

o Biomaterialele ceramice sunt utilizate in general pentru duritatea lor si rezistenta ridicata la uzura in aplicatii precum suprafete de articulatie pentru sold sau dinte dar si pentru proprietati de initiatori de refacere osoasa, ca suprafete de legare cu osul in implanturi.

o Biomaterialele polimerice se folosesc datorita stabilitatii si elasticitatii lor pentru tendoane si ligamente, fiind utilizate de asemenea in suprafete de articulatie cu frecare scazuta datorita proprietatilor antifrictiune si anticoagulante. Unele biomateriale polimerice se utilizeaza in ultimul timp pentru proprietatile lor biodegradabile si bioresorbabile. Biomaterialele compozite (metalo?ceramice, polimer?ceramice, metalo?polimerice, ceramic?ceramice) se utilizeaza datorita combinatiilor neobisnuite de rezistenta mecanica, duritate, greutate, stabilitate la temperaturi inalte si la coroziune sau conductivitate termica si electrica [3].