Biomateriaalien edut ja haitat

Biomateriaali on mitä tahansa materiaalia, joka on olennainen osa elävää organismia. Materiaali voi olla luonnollista tai synteettistä ja sisältää metalleja, keramiikkaa ja polymeerejä. Niitä käytetään pääasiassa lääketieteen alalla kudosten korjaamiseen, sydänventtiileihin ja implantteihin. Vaikka biomateriaaleilla on monia etuja ja haittoja, kukin materiaali valitaan loppusovelluksen mukaan siten, että edut ovat suuremmat kuin haitat.

Ruostumaton teräs, kulta, koboltti-kromiseos ja nikkeli-titaaniseos ovat yleisimmin biomateriaaleina käytettyjä metalleja. Käyttökohteita ovat luu- ja nivelkorvaukset, hammasimplantit ja sydämentahdistintapaukset. Metallien tärkeimmät edut ovat, että ne ovat vahvoja ja kestävät väsymyksen hajoamista. Niillä on muotomuisti ja ne voidaan steriloida helposti ennen käyttöä. Suurin haitta on, että metalli voi syöpyä johtuen kemiallisesta reaktiosta kehon entsyymien ja happojen kanssa. Se voi myös aiheuttaa metalli-ionitoksisuutta kehossa.

Polymeerit sisältävät kollageenia, nailonia ja silikoneja. Niitä käytetään kudosten korjaamiseen, sydänventtiileihin ja rintaimplantteihin. Polymeerejä käytetään laajalti, koska niitä voidaan valmistaa mukautumaan niiden käyttöön. Niitä on helppo valmistaa ja muokata. Ne ovat myös biohajoavia, mikä on sekä etu että haitta. Kehon kanssa tapahtuvan intensiivisen vuorovaikutuksen ansiosta ne voivat huuhtoutua, mikä johtaa kulumiseen. Ne voivat myös imeä tärkeitä ravintoaineita ja vettä verestä.

Alumiinioksidi, zirkoniumoksidi ja pyroliittinen hiili ovat osa keramiikkaa, jota käytetään biomateriaaleina esimerkiksi ortopedisissa ja hammasimplantteissa. Suurin etu on, että ne ovat vahvoja ja kemiallisesti inerttejä. Niillä on korkea puristuslujuus, mikä on välttämätöntä luuimplantteille. Jotkut keraamiset materiaalit ovat myös biohajoavia. Valmistusvaikeudet ovat suurin haitta. Ne voivat myös minimoida luun kasvun. Joskus implantit voivat löystyä ajan myötä ja irtoa.

Komposiitit sisältävät biolasikeraamisen, allograftin ja ksenograftin. Niitä käytetään kudostekniikassa ja nivelten korvaamisessa. Koska komposiitit valmistetaan kahdesta tai useammasta materiaalista, lopputuote yhdistää kaikkien käytettyjen materiaalien ominaisuudet. Komposiittien tärkein etu on, että ne ovat vahvoja ja kevyitä. Heillä on alhainen tiheys ja ovat myös korroosionkestäviä. Komposiittien valmistukseen liittyvät korkeat kustannukset ovat haitta. Niiden muotoa ei myöskään voi helposti muuttaa.