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Les biomatériaux peuvent-ils réparer le corps humain ? Quelle est la puissance de ces matériaux magiques
Avec le développement de la technologie médicale, les biomatériaux, en tant que domaine scientifique émergent, attirent de plus en plus d'attention. Les biomatériaux sont des substances conçues et fabriquées pour interagir avec les systèmes biologiques dans le but de traiter, d'améliorer, de réparer ou de remplacer la fonction des tissus du corps humain.
La science des biomatériaux est un sujet interdisciplinaire, couvrant des éléments tels que la médecine, la biologie, la chimie, l'ingénierie tissulaire et la science des matériaux.
Les biomatériaux connaissent une croissance constante depuis l'émergence de ce domaine, de nombreuses entreprises investissant massivement dans le développement de nouveaux produits. Les biomatériaux peuvent être divisés en matériaux dérivés de la nature et matériaux synthétisés en laboratoire, et sont souvent utilisés dans des applications médicales. La fonctionnalité de ces matériaux peut être passive, comme dans les applications valvulaires cardiaques, ou pour des applications bioactives plus interactives, telles que les implants de hanche recouverts d'hydroxyapatite.
Activité biologique
L'activité biologique fait référence à la capacité d'un matériel biologique à induire des réponses physiologiques et à favoriser son fonctionnement et ses performances. En particulier dans les verres bioactifs et les céramiques bioactives, le terme fait souvent référence à la capacité du matériau de l'implant à se lier étroitement aux tissus environnants.
Une bonne biocompatibilité ainsi qu'une résistance et une vitesse de dissolution sont des propriétés recherchées par de nombreux biomatériaux.
Avec le développement de la technologie de simulation informatique, le développement de biomatériaux cliniquement utiles a été accéléré, et les effets moléculaires des matériaux dans des contextes thérapeutiques peuvent être prédits sur la base de données expérimentales limitées.
Technologie d'auto-assemblage
L'auto-assemblage est un terme couramment utilisé dans la communauté scientifique moderne pour décrire le processus par lequel les particules (telles que les atomes, les molécules, les colloïdes, etc.) s'agrègent spontanément sans l'influence de forces extérieures. Ces particules peuvent former des réseaux thermodynamiquement stables et bien structurés, semblables à l’un des sept systèmes cristallins utilisés en métallurgie et en minéralogie.
La technologie d'auto-assemblage est également considérée comme une nouvelle stratégie en matière de synthèse chimique et de nanotechnologie, aidant à concevoir des biomatériaux supérieurs basés sur des microstructures naturelles.
Hiérarchie structurelle
Presque tous les matériaux peuvent être considérés comme structurés hiérarchiquement, mais dans les matériaux biologiques, cette organisation hiérarchique est intrinsèque. En prenant le tissu osseux comme exemple, le collagène est le composant principal de la matrice organique et il est étroitement lié aux minéraux pour former la structure de base du tissu osseux.
La structure hiérarchique des biomatériaux leur permet de présenter différentes caractéristiques de performance dans diverses applications. Ces caractéristiques dépendent de la conception de leur microstructure et des propriétés des matériaux.
Champs de candidature
Les biomatériaux jouent un rôle essentiel dans le domaine médical. Les applications courantes incluent :
- Remplacement articulaire
- Plaque osseuse
- Lentilles intraoculaires en chirurgie oculaire
- Ligaments et tendons artificiels
- Implants dentaires
- Prothèse vasculaire
- Valve cardiaque
- Équipement de réparation de la peau
- Système d'administration de médicaments
- Cathéter d'anesthésie
Les matériaux biologiques doivent être compatibles avec le corps humain, et de nombreux problèmes de biocompatibilité doivent être résolus avant leur application clinique.
Matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables font référence aux matériaux qui peuvent être dégradés par des réactions enzymatiques naturelles. L'utilisation de matériaux biodégradables est une tendance depuis les années 1960 et est largement acceptée en raison de leur faible risque d'effets nocifs à long terme.
Résumé
Dans la technologie médicale actuelle, les biomatériaux continuent de stimuler l'innovation et le développement. Non seulement ces matériaux peuvent réparer et remplacer les tissus endommagés, mais ils ont également le potentiel d’interagir avec le corps humain. Cependant, à mesure que la technologie progresse, quels nouveaux biomatériaux découvrirons-nous à l’avenir qui changeront la pratique médicale ?
