Biomateriaaleilta

Biomateriaaleilta, eli biomateriaalit, viittaa biomateriaalien kenttään ja niihin aineisiin sekä rakenteisiin, joita on suunniteltu vuorovaikutukseen eloperäisen kudoksen kanssa lääketieteellisissä sovelluksissa. Niitä käytetään vaurioituneen kudoksen korvaamiseen, paranemisen tukemiseen, lääkeannosten hallintaan tai kudosten monitorointiin. Kenttä yhdistää materiaalitieteet, kemian, biologian ja lääketieteen tavoitteena saavuttaa sovelluksissa riittävä mekaaninen suorituskyky, biokompatibiliteetti ja toiminnallisuus.

Biomateriaalit voidaan luokitella tyypin mukaan: metalliset, keraamiset, polymeeriset sekä luonnolliset biomateriaalit; lisäksi käytetään komposiitteja ja pintakäsittelyjä. Metalliset biomateriaalit kattavat laajan joukon ferromateriaalien ja epämetallisten metallien sovelluksia, keraamiset sisältävät muun muassa kalsiumfosfaatteja, polymeeriset koostuvat erilaisista bioyhteensopivista polymeereista, ja luonnolliset biomateriaalit kuten kollageeni tarjoavat biokomponentteja. Pintojen muokkaukset ja bioaktiiviset pinnoitteet voivat parantaa integroitumista ja ohjata kudoksen kasvua.

Keskeisiä suunnitteluperiaatteita ovat biokompatibiliteetti (toksisuuden ja immuunivasteen minimointi), mekaaninen yhteensopivuus lähikudoksen kanssa, korroosio- ja kulumiskestävyys sekä sopiva hajoavuus biologisissa olosuhteissa. Jotkin biomateriaalit ovat bioaktiivisia ja edistävät kudosintegraatiota, esimerkiksi luukudoksen muodostumista.

Valmistus ja arviointi: valmistusmenetelmät kuten valaminen, koneistus, lisävalmistus (3D-tulostus) ja elektrospinning; sterilointi on oleellista. Säädökset ja standardit kuten ISO 10993 biokompatibiliteetille sekä lääkinnällislaitteiden hyväksyntä (FDA Yhdysvalloissa, CE-merkintä Euroopassa).

Sovellukset kattavat luu- ja nivelimplantit, hammasimplantit, verisuoni- ja sydänlaitteet sekä haavahoito ja kudosviljelyn tukikudokset sekä kontrolloitu lääkeannostus biomateriaaleihin liittyvissä järjestelmissä.