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I biomateriali possono riparare il corpo umano? Quanto sono potenti questi materiali magici!
Con lo sviluppo della tecnologia medica, i biomateriali, in quanto campo scientifico emergente, attirano sempre più attenzione. I biomateriali sono sostanze progettate e progettate per interagire con i sistemi biologici allo scopo di trattare, migliorare, riparare o sostituire la funzione dei tessuti nel corpo umano.
La scienza dei biomateriali è una materia interdisciplinare, che copre elementi come la medicina, la biologia, la chimica, l'ingegneria dei tessuti e la scienza dei materiali.
I biomateriali hanno registrato una crescita costante dall'emergere di questo campo, con molte aziende che investono massicciamente nello sviluppo di nuovi prodotti. I biomateriali possono essere suddivisi in materiali derivati dalla natura e materiali sintetizzati in laboratorio e sono spesso utilizzati in applicazioni mediche. La funzionalità di questi materiali può essere passiva, come nelle applicazioni sulle valvole cardiache, o applicazioni più interattive e bioattive, come le protesi dell’anca rivestite con idrossiapatite.
Attività biologica
L'attività biologica si riferisce alla capacità di un materiale biologico di indurre risposte fisiologiche e promuoverne la funzione e le prestazioni. In particolare nei vetri bioattivi e nelle ceramiche bioattive, il termine spesso si riferisce alla capacità del materiale dell'impianto di legarsi saldamente al tessuto circostante.
Una buona biocompatibilità, nonché resistenza e velocità di dissoluzione sono proprietà ricercate da molti biomateriali.
Con lo sviluppo della tecnologia di simulazione computazionale, lo sviluppo di biomateriali clinicamente utili è stato accelerato e gli effetti molecolari dei materiali in contesti terapeutici possono essere previsti sulla base di dati sperimentali limitati.
Tecnologia di autoassemblaggio
Autoassemblaggio è un termine comunemente usato nella comunità scientifica moderna per descrivere il processo in cui le particelle (come atomi, molecole, colloidi, ecc.) si aggregano spontaneamente senza l'influenza di forze esterne. Queste particelle possono formare array termodinamicamente stabili e ben strutturati, simili a uno dei sette sistemi cristallini in metallurgia e mineralogia.
La tecnologia di autoassemblaggio è considerata anche una nuova strategia nella sintesi chimica e nelle nanotecnologie, poiché aiuta a progettare biomateriali superiori basati su microstrutture presenti in natura.
Gerarchia strutturale
Quasi tutti i materiali possono essere visti come strutturati gerarchicamente, ma nei materiali biologici questa organizzazione gerarchica è intrinseca. Prendendo come esempio il tessuto osseo, il collagene è il componente principale della matrice organica ed è intrecciato con i minerali per formare la struttura di base del tessuto osseo.
La struttura gerarchica dei biomateriali consente loro di mostrare caratteristiche prestazionali diverse in varie applicazioni. Queste caratteristiche dipendono dalla progettazione della loro microstruttura e dalle proprietà dei materiali.
Campi di applicazione
I biomateriali svolgono un ruolo fondamentale in campo medico: le applicazioni comuni includono:
- Sostituzione congiunta
- Piastra ossea
- Lenti intraoculari in chirurgia oculare
- Legamenti e tendini artificiali
- Impianti dentali
- Protesi vascolare
- Valvola cardiaca
- Attrezzature per la riparazione della pelle
- Sistema di somministrazione dei farmaci
- Catetere per anestesia
I materiali biologici devono essere compatibili con il corpo umano e molti problemi di biocompatibilità devono essere risolti prima dell'applicazione clinica.
Materiali biodegradabili
I materiali biodegradabili si riferiscono a materiali che possono essere degradati attraverso reazioni enzimatiche naturali. L’uso di materiali biodegradabili è una tendenza dagli anni ’60 ed è ampiamente accettato per il loro minor rischio di effetti dannosi a lungo termine.
Riepilogo
Nella tecnologia medica odierna, i biomateriali continuano a guidare l'innovazione e lo sviluppo. Questi materiali non solo possono riparare e sostituire i tessuti danneggiati, ma hanno anche il potenziale per interagire con il corpo umano. Tuttavia, con l’avanzare della tecnologia, quali nuovi biomateriali scopriremo in futuro che cambieranno la pratica medica?
