Vor- und Nachteile von Biomaterialien

Biomaterial ist jedes Material, das ein integraler Bestandteil eines lebenden Organismus ist. Das Material kann natürlich oder synthetisch sein und umfasst Metalle, Keramiken und Polymere. Sie werden hauptsächlich im medizinischen Bereich zur Gewebereparatur, Herzklappen und Implantaten eingesetzt. Obwohl Biomaterialien viele Vor- und Nachteile haben, wird jedes Material entsprechend der Endanwendung so ausgewählt, dass die Vorteile die Nachteile überwiegen.

Rostfreier Stahl, Gold, Kobalt-Chrom-Legierung und Nickel-Titan-Legierung sind die am häufigsten als Biomaterialien verwendeten Metalle. Zu den Anwendungen gehören Knochen- und Gelenkersatz, Zahnimplantate und Herzschrittmachergehäuse. Die Hauptvorteile von Metallen sind ihre Festigkeit und Beständigkeit gegen Ermüdungsabbau. Sie haben ein Formgedächtnis und können vor Gebrauch einfach sterilisiert werden. Der Hauptnachteil ist, dass Metall durch chemische Reaktion mit den Körperenzymen und Säuren korrodieren kann. Es kann auch eine Metallionentoxizität im Körper verursachen.

Polymere umfassen Kollagen, Nylon und Silikone. Sie werden bei der Gewebereparatur, Herzklappen und Brustimplantaten verwendet. Polymere werden häufig verwendet, da sie hergestellt werden können, um sich an ihre Verwendung anzupassen. Sie sind einfach herzustellen und zu modifizieren. Außerdem sind sie biologisch abbaubar, was sowohl ein Vorteil als auch ein Nachteil ist. Durch die intensive Interaktion mit dem Körper können sie auslaugen und zu Verschleiß führen. Sie können auch wichtige Nährstoffe und Wasser aus dem Blut aufnehmen.

Aluminiumoxid, Zirkonoxid und pyrolitischer Kohlenstoff sind einige der Keramiken, die als Biomaterialien in Anwendungen wie orthopädischen und dentalen Implantaten verwendet werden. Der Hauptvorteil besteht darin, dass sie stark und chemisch inert sind. Sie haben eine hohe Druckfestigkeit, die für Knochenimplantate notwendig ist. Einige Keramikmaterialien sind auch biologisch abbaubar. Schwierigkeiten bei der Herstellung bilden den Hauptnachteil. Sie können auch das Einwachsen von Knochen minimieren. Manchmal können sich Implantate im Laufe der Zeit lockern und verrutschen.

Komposite umfassen Bioglas-Keramik, Allograft und Xenograft. Sie werden beim Tissue Engineering und beim Gelenkersatz eingesetzt. Da Verbundwerkstoffe aus zwei oder mehr Materialien bestehen, vereint das Endprodukt die Eigenschaften aller verwendeten Materialien. Der Hauptvorteil von Verbundwerkstoffen besteht darin, dass sie stark und gleichzeitig leicht sind. Sie haben geringe Dichte und sind zudem korrosionsbeständig. Nachteilig sind die hohen Kosten bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen. Außerdem kann ihre Form nicht ohne weiteres geändert werden.