Biomatériaux

Que sont les biomatériaux?

Les biomatériaux, aussi connu sous le nom Matériaux biocompatibles, Ils sont définis comme n'importe quelle substance ou combinaison de substances, naturelles ou synthétiques, qui peuvent être utilisées dans un système biologique pendant un certain temps et avec une fonction particulière.

Le terme est largement utilisé dans le domaine de la médecine pour définir les matériaux utilisés à des fins thérapeutiques ou diagnostiques, et est également largement reconnu dans le domaine des sciences biologiques et chimiques, ainsi que dans l'ingénierie des matériaux.

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L'application des biomatériaux en médecine est extrêmement large et, grâce à ces matériaux, ce domaine a connu des avancées importantes, permettant des améliorations considérables dans la qualité de vie des êtres humains par rapport aux temps passés.

De même, ces matériaux ont également des applications dans d'autres domaines des sciences de la santé telles que la dentisterie, les soins infirmiers et le vétérinaire. Plus précisément, en médecine, les biomatériaux sont utilisés actuellement pour:

• Remplacer les membres, les zones de tissus et d'organes du corps.
• Réparer et traiter les fractures des os.
• Réparer et remplacer les pièces dentaires.
• Aide à l'audition et à la vision.
• Guérir les blessures, effectuer des chirurgies, introduire des substances au corps.
• "Améliorer l'apparence du corps" à travers les chirurgies esthétiques.
• Améliorer les fonctions de certains organes.
• Anomalies correctes.

Il est important de préciser que les biomatériaux ou les matériaux biocompatibles diffèrent des matériaux biologiques, qui sont produits par des systèmes biologiques vivants (peau, cartilage, os, artères, etc.) et sont généralement composés de cellules ou de produits cellulaires.

Caractéristiques des biomatériaux

Un bioimpressor capable d'imprimer des organes vivants. Source: андрей иьин, CC0, via Wikimedia Commons

Il existe de nombreuses caractéristiques que les biomatériaux ont et dans la liste suivante, certaines d'entre elles sont regroupées:

- Ce sont des substances naturelles ou artificielles (synthétique).

- Ils sont systémiquement et pharmacologiquement inertes, ce qui signifie qu'ils ne doivent pas provoquer de réponse dans le corps et qu'ils n'affectent pas négativement leurs tissus.

- Ils sont spéciaux et soigneusement conçus pour être incorporés ou implantés dans un être vivant.

- Ils peuvent être en contact intime avec les tissus vivants (muscle, os, sang, liquides corporels, etc.) Sans voir leurs propriétés (selon ce pour quoi ils ont été conçus).

- Ils sont employés pour remplacer des parties du corps humain.

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- Ils sont employés pour traiter différentes maladies et blessures (sutures, cathéters, aiguilles, assiettes, etc.).

- Ils sont également utilisés avec des applications de diagnostic et de stockage.

- Selon le type de biomatériau, ils sont utilisés pour des périodes variables.

- Ils peuvent être métalliques, céramiques, polymères ou combinés (composés).

Biocompatibilité

L'une des caractéristiques les plus spéciales de ces matériaux est, sans aucun doute, celle de la biocompatibilité, qui est définie comme une qualité de certains matériaux pour générer des réponses positives par le système biologique avec lequel ils entrent en contact pour remplir des fonctions spécifiques.

Cette qualité n'est pas seulement du point de vue biologique, mais c'est aussi une caractéristique chimique et mécanique qui favorise l'interaction de ces matériaux avec les systèmes vivants.

Généralement, ces biomatériaux sont soumis à des tests et à des standardisations rigoureux, en fonction presque toujours du temps et des tissus avec lesquels ils seront potentiellement en contact, afin d'éviter le rejet par le système biologique.

Types de biomatériaux

Au fil du temps, grâce aux progrès de la science, de la médecine et de l'ingénierie des matériaux, le développement de nouveaux biomatériaux a été de plus en plus.

La classification la plus couramment acceptée pour les différents types de biomatériaux envisagez 4 groupes, séparés en fonction de leurs caractéristiques chimiques et structurelles: polymères, métaux, céramiques et composés.

Biomatériaux métalliques

Ce sont les biomatériaux composés d'un ou plusieurs éléments métalliques tels que ceux du groupe de fer (FE), du nickel (NI), de l'aluminium (AL), du cuivre (Cu), du zinc (Zn) et du titane (Ti), mélangé à petit quantités d'autres éléments non métalliques tels que le carbone (C), l'azote (N) et l'oxygène (O).

Dans les biomatériaux métalliques ou dans leurs alliages, les atomes sont très commandés, unis les uns avec les autres grâce à des forces électrostatiques attrayantes entre les nuages ​​électroniques chargés négativement et les ions métalliques chargés positivement, comme si les électrons libres fonctionnaient comme une "colle".

Par conséquent, ces matériaux se caractérisent par de bons conducteurs de chaleur et d'électricité, ainsi que pour leur dureté et leur ductilité.

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Ils souffrent cependant. Pour cette raison, sa durabilité et son emploi dépendent de sa résistance à la corrosion.

Il y a plusieurs utilisations qui sont données à ces matériaux en médecine pour résoudre des problèmes avec le corps humain:

• Amalgames dentaires.
• Vis en acier inoxydable pour la fixation des os.
• Couverture du pacemaker en alliés en titane.
• Endoprothèse coronaire fait d'un mélange de titane et de nickel.
• Prothèse complète de la hanche faite d'un allié de cobalt.
• Entre autres.

Biomatériaux polymères

Ce sont les matériaux, naturels ou synthétiques, organiques ou inorganiques, qui sont formés par plusieurs unités répétitives d'un type de molécule et sont peut-être celles qui sont le plus couramment utilisées en médecine.

De bons exemples sont le nylon, le polyéthylène, le polycarbonate, le chlorure de polyvinyle (PVC), le polystyrène et le silicone.

Ce sont généralement peu de substances réactives dans diverses conditions: ils ont peu de conductivité électrique et ne sont pas magnétiques. Ils diffèrent des biomatériaux métalliques dans de nombreuses caractéristiques, en particulier dans leur flexibilité et leur douceur, afin qu'ils puissent adopter différentes formes.

Les lentilles de contact sont faites de biomatériaux

Cependant, à des températures relativement élevées, ces matériaux ont tendance à adoucir et / ou à se décomposer ou à se dégrader, donc cet aspect est considéré au moment de les utiliser à différentes fins.

Parmi ses applications les plus courantes figurent les lentilles de contact, les gants chirurgicaux en latex et les sutures chirurgicales.

Biomatériaux en céramique

Ce sont des matériaux fondamentalement inorganiques, ils sont composés d'éléments métalliques et non métalliques tels que les oxydes, le nitrure, les carbures, les sels, etc. Ils peuvent avoir une structure complètement ou partiellement cristalline, bien qu'ils puissent également être complètement amorphes.

Ces matériaux sont généralement des isolateurs thermiques et électriques, car ils n'ont généralement pas un grand nombre d'électrons de conducteur. Ils sont également inertes et résistants à la corrosion que les métaux. Ils peuvent cependant être sujets à la dégradation dans certaines conditions.

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Ils sont généralement très rigides et durs, bien que considérablement plus fragiles ou cassants que les métaux.

Les principales applications médicales de la céramique comprennent des lentilles correctives, des implants dentaires, une partie des prothèses de remplacement de la hanche, des échafaudages en céramique pour les os, entre autres.

Biomatériaux composés

Ce sont les biomatériaux formés par deux ou plusieurs matériaux des trois groupes précédents: métaux, céramiques et polymères. Ils ont une combinaison de propriétés et de caractéristiques, en raison du mélange de matériaux, qui n'ont pas pu être obtenus dans chaque matériau séparément.

Les applications les plus courantes de ces biomatériaux sont les garnitures blanches pour les dents et les pâtes ou les ciments utilisés pour rejoindre les os.

Exemples de biomatériaux

Il existe des centaines de biomatériaux différents qui peuvent être cités comme exemples, voyons certains d'entre eux et dans les fonctions dans lesquelles ils participent:

- Dans le remplacement des pièces endommagées ou malades: articulation artificielle de la hanche ou remplacement total, machine de dialyse qui remplace la fonction des reins, remplacement de la vanne cardiaque.

Articulation artificielle de la hanche

- En aide pendant la guérison: sutures, plaques osseuses, vis, etc.

- Pour améliorer la fonction de certains organes: stimulateur cardiaque, lentilles intraoculaires, dispositifs auditifs.

Image X -Rray d'un stimulateur cardiaque

- Pour corriger les «problèmes» esthétiques: implants pour la mammoplastie (taille accrue du sein), pour l'augmentation de la taille du menton, des pommettes, etc.

- Pour aider dans le diagnostic clinique: sondes et cathéters.

- Pour aider le traitement des maladies: cathéters et drains.

Les références

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