Biomaterijala biokompatibilnost, biorazgradnje, terminologija, definicije i klasifikacije

U cilju rješavanja pitanja koja se odnose na razvoj tih ili drugih reakcija na implantate koristi u traumatologiji i ortopediji, moramo ispitati osnovne pojmove i definicije koji se koriste u medicinskoj znanosti o materijalima. Prema preporukama organiziranja odbora V i VI World Congress na biomaterijala, usvojen 1998. i 2000. godine, kao i Međunarodna organizacija za standardizaciju ISO (ISO / TR 9966) GOST P 51148-98 a biomaterijala uključuju neodrživ materijal namjenjeni za kontakt sa živim tkivom za obavljanje funkcije medicinskih uređaja. Biomaterijal mora biti biokompatibilni i može biti biorazgradivi.

biokompatibilnost (BS) - je da pruži željenu reakciju života tkiva neodrživih biomaterijala. Je biokompatibilni materijal koji ima sposobnost da proizvede odgovarajući domaćin odgovor kada je specifičnu upotrebu. Ova definicija je formuliran na sastanku radne grupe koja je održana u Amsterdamu (Williams, 1987). Autori ističu da je biokompatibilnosti - to nije potpuno odsustvo toksičnosti ili drugih negativnih osobina, kao i zahtjev da je materijal u implantacije ponašao na adekvatan način, omogućavajući da završi zadatak. VI Sevastyanov (1999), analizirajući dostupne informacije, ističe sljedeće osnovne karakteristike biokompatibilnih materijala:

• Biomaterijala ne bi trebalo izazvati lokalne upalne reakcije;
• Biomaterijala ne bi trebali imati toksične i alergijske efekte na tijelo;
• Biomaterijala ne bi trebalo da imaju kancerogeno dejstvo;
• Biomaterijala ne bi trebalo izazvati razvoj infekcije;
• Biomaterijala moraju održavati funkcionalna svojstva u odnosu na planiranu vijek trajanja.

biokompatibilni materijali i operacije ili funkcije uređaja skladno i dosljedno u kontaktu sa tijela ili biološki fluide bez izazivanja bolesti ili bol reakcije. Treba naglasiti da ni biološki materijal, vjerojatno osim onoga što se dobija genetskog inženjeringa i kloniranja, ne može biti apsolutno biokompatibilni. Konkretno, hip implantata, koljena, gležnja i drugih zglobova tokom vremena gube biomehaničke karakteristike. U procesu trljanje i ponavlja ciklički opterećenja na komponente proteze (plastika, metalni dijelovi, cementa) formira brojne mikročestica koja se može lako preselio kroz tijelo da blokiraju funkciju fagocita i odlučan u jetri, bubrega i pluća. Sve to može dovesti do različitih vrsta komplikacija, do razvoja malignih tumora.

Shodno tome, stvarni dosadašnja praksa omogućava samo govoriti o postojanju relativno sigurno i biokompatibilni biomaterijala. Oni mogu biti u tijelu za dugo vremena, što je dovoljno da obavlja svoju funkciju, bez izazivanja njemu neželjenih reakcija. Relativne biokompatibilnosti za različite biomaterijala može biti drugačije. To je sastavni indeksa, a to je teško kvantificirati. U svakom slučaju, želite da koristite svoj pristup i biti tretirani s oprezom dobivenim rezultatima (ISO / TR 9966: 1989 (E)).

Razlaganje Proces Neodrživa materijala u dodiru sa živim tkiva, ćelija i biološki (tjelesnih) tečnosti pod nazivom biorazgradnje (DB). Mehanizam biorazgradnje može biti najrazličitijih - Korozija metala kaltsiofosfatov fagocitozu i kolagena na kemijske supstitucije na korala hidroksiapatita.

biorazgradivih materijala a uređaj se može djelomično ili u potpunosti raspala apsorbira makrofaga aktiviraju u metaboličkim i biohemijske procese i / ili zamijenjen živo tkivo.

Suprotno biorazgradnje nekretnina je biopostojana, koji karakteriše sposobnost materijala da se odupre u unaprijed određenog vremenskog intervala integriranog izloženosti okoliša i tkiva uz zadržavanje izvornih fizikalno-kemijskih, mehaničkih i bioloških i funkcionalna svojstva.

Za opisivanje biomaterijala implantira u koštano tkivo, Osborn i Newesely (1980) predložio je termin: biotolerable, bioinert i bioaktivne. Na 2. konferenciji o biomaterijala (Chester, 1992), nakon pune rasprave, odabrani broj nove definicije i pojašnjenja postojećih terminologiju koja se koristi za karakterizaciju biomaterijala koji se koriste u traumatologiji i ortopediji.

biotolerable materijala inkorporirana u kost kroz mehanizme udaljenih osteogenesis. Tako su odvojene od koštanog tkiva da raste masivan vlaknaste sloj. Kao primjere takvih supstanci može biti Vitalium ili metakrilati, PMA, vitamini (Osborn, Hewesely, 1980- Bruijn, 1993).

bioinert materijala praktično ne interakciju sa okolna tkiva, ne izazivaju formiranje vlaknastih slojeva i izrazio stimulacija osteogenesis. U ovom slučaju, kost može biti formirana u neposrednoj blizini površine implantata. Primjeri takvih spojeva može biti Cermet od titana oksida, vanadij, cirkonijuma, i aluminija. Bioinert materijali uglavnom imaju na svojoj površini zaštitni sloj koji sprečava izlazak iona implantata i prodor korozivnih molekula na njega iz okolnih bioloških tekućina (Hench, Wilson, 1993- Nevelos, 2000- Murakami et al., 2000 Mu et al ., 2000- Villermaux, 2000).

Debljina kapsule vezivnog tkiva kada se primjenjuje bioinert materijala ne smije premašiti 50 mikrona. Tako je izrekao biološki odgovor od kostiju (osteogenesis), meka i limfnog tkiva praktično manifest (Thull, 1992).

Teorijskim pozicijama, bioinert materijala ne bi trebalo da se podvrgne promjene u svom sastavu i fizikalno-kemijskih svojstava svih vremena provedenog u organizmu ili bioaktivne okruženjima. Oni su uglavnom zastupa dielektricima, koji sprečava pojavu elektrokemijske i galvanske pojava oko implantata.

Integracija takvih biomaterijala sa kostima je minimalna i može se vrši penetraciju vezivnog tkiva u mikropore članaka čije su dimenzije se utvrđuju, u krajnjoj liniji, magnituda mehaničkim zaključavanjem. U praksi ovaj proces je nešto drugačija, jer su neki od metalnih iona u obliku mikročestica zbog uništavanja zaštitni film i deformacija pod opterećenja, ipak ulazi u tijelo koje može dovesti do neželjenih reakcija (Thull, 1996- Mu, 2000) .

Kako i kada se razmatra biokompatibilnosti bioaktivnih materijala, treba još jednom naglasio da nema materijalne implantirati u živo tkivo nije inertna. Na granici između tkiva implantacije postoji odgovor koji zavisi od mnogo faktora.

ispod bioaktivnih materijala (KM) je značilo biomaterijala namijenjen za njih vezivanje za biološke sisteme da se poveća efikasnost liječenja, obrazovanja ili zamjena bilo kojeg tkiva, organa za vrijeme izvođenja određenih funkcija organizma (Williams i dr., 1992). Trenutno, među porodice KM razlikovati 5 glavne kategorije:

1. Kaltsiofosfatnaya keramike.
2. Staklo i staklo keramike.
3. Bioaktivnih polimera.
4. Bioaktivni gel.
5. Kompozita.

Zajednička karakteristika karakteristika svih bioaktivnih implantata se koristi u traumatologiji i ortopediji je formiranje karbonata hidroksiapatita (CHA) sloj na svojoj površini tokom implantacije. KGA ekvivalent u sastavu i strukturi mineralnih faza kosti. KGA sloj raste u polikristalnih obliku aglomerata, koji su uključeni u kolagena vlakna. Zbog toga, vezivanje neorganskog površina sa organskim komponentama implantata tkiva. Dakle, veza između implantata i kosti bioaktivne gotovo identičan prirodno interfejs između kostiju i tetiva i ligamenata. Biomehaničkih svojstava takvih biomaterijala najviše odgovara prirodnim gradijenti stresa u odnosu na druge BM (Groot, 1981, 1993 Jarcho, 1981, 1993 Hennch et al., 1984- Kokaburo, 1992- Neo et al., 1992- Okumura, 1992) .

Faktori koji utiču na biološki odgovor na granici između ortopedskih implantata i okolno tkivo

Na mehanizam formiranja apatita sloj bioaktivnih materijala mogu se podijeliti u tri grupe (Williams i dr, 1992- Bruijn, 1993.):

1. formiranje apatitnih i vlastitu biorazgradnje (hidroksiapatit &beta - trikalcijum fosfata i slično);
2. formiranje apatit sloj kada zasićenih okoliš kalcijum fosfata i silikona jona izlazi iz materijala (gelovi i polimeri);
3. formiranje apatit sloj po apsorpciju kalcija i fosfata jona iz tečnosti okolnih tijela i tkiva (staklo i staklo-keramika).

U širem smislu, biološke aktivnosti može se smatrati imovine, koja karakteriše uticaj biomaterijala za patofizioloških i morfoloških procesa u kontaktnoj zoni sa biološkim objekata (Ermakova et al., 1990). U izvjesnoj mjeri ovu poziciju odjekuje mišljenje drugih autora (Hench, Wilson, 1986), koji je namijenjen za bioaktivnih materijala potklasa površinski aktivnih materijala koji formiraju vezu sa implantata sa okolnog tkiva, koja ima granica sekcija implantat-kost.

Iz našeg gledišta, bioaktivni materijal u traumatologiji i ortopediji je sastavni pokazatelj i mora se procijeniti, prije svega, sa stanovišta njene sposobnosti da proces integracije sa koštanog tkiva, uz uključivanje osteoconduction i osteoindukcije mehanizama. Iz ove perspektive, najoptimalniji bioaktivne materijali su oni koji su prirodni metaboliti kosti, na primjer kolagen, elastin, hidroksiapatit, itd trikaltsiofosfat Provođenje odražava sposobnost bioaktivnih materijala za prianjanje, prostire se na površini i održavanje proliferaciju ciljne ćelije. Kada je u pitanju kosti, bioaktivne materijal mora biti dobro vezati osteogeni ćelije, promovišu svoje širenje zbog migracije, chemokinesis na svojoj površini, i podržavati procese proliferaciju i diferencijaciju. Osteoinductive biomaterijala sama stimulirati formiranje i rast kostiju na površini implantata.

U traumatologiji i ortopediji, neki autori identificirati druga grupa pod nazivom kosteosvyazyvayuschie implantati (CSI). Oni se mogu smatrati kao podgrupa bioaktivnih i biotolerable materijala koji imaju mogućnost da uspostavi vezu između biomaterijala i matrice kostiju (Williams, 1992- Hench, Wilson, 1993). U ovom koštano tkivo može prodrijeti u implantat mehanički (mehanički vezivanje), na primjer urastanje u pore materijala. Ovaj proces se posmatra kada se koristi poroznih materijala kao što su korala, metal dobiveni metalurgija praha, kaltsiofosfatov, polimeri, itd Drugi mehanizam je kroz formiranje kemijskih veza između implantata i kosti -. Kemijskog vezivanja posmatrano, na primjer, kada su određene polimere i biostekol. Treći interakcija puta između implantata i koštanog tkiva ostvaruje uključivanje biomaterijala u strukturi koštanog tkiva kroz mehanizme biorazgradnjom osteointegracije i adaptaciju (biološki obavezujući). Što se tiče biomehanike, najizdržljivije i funkcionalnih odnosa dati samo treći tip implantata, koji uključuju kaltsiofosfatnye (EZ) biomaterijala (Groot, 1981- LeGeros, 1991).

Sve komplikacije koje proizilaze iz implantacija biomaterijala koji se koriste u ortopediji i traumatologiji, mogu se podijeliti u dvije široke klase. Jedan uključuje komplikacija koje proizlaze iz oštećenja materijala implantata. Kao primjer, takvi procesi su korozija, raspad, biorazgradnje, umor, deformacija, trenje, neuspjeh materijala, itd

Druge klase razvoja komplikacija zbog složenih bioloških procesa koji se odvijaju oko materijala, uključujući opšte i lokalne reakcije na pojavu bilo kojeg stranog tijela. Hajde da prvo razmotriti detaljnije biološke reakcije koje se dešavaju u tijelu kada se daje implantata.


AV Karpov VP Shakhov
Vanjski sistem fiksacija i regulatornih mehanizama optimalno biomehanike