Zalety i wady biomateriałów

Biomateriał to każdy materiał, który jest integralną częścią żywego organizmu. Materiał może być naturalny lub syntetyczny i obejmuje metale, ceramikę i polimery. Stosowane są głównie w medycynie do naprawy tkanek, zastawek serca i implantów. Chociaż biomateriały mają wiele zalet i wad, każdy materiał jest wybierany zgodnie z końcowym zastosowaniem tak, że zalety przeważają nad wadami.

Stal nierdzewna, złoto, stop kobaltowo-chromowy i stop niklowo-tytanowy to metale najczęściej stosowane jako biomateriały. Zastosowania obejmują wymianę kości i stawów, implanty dentystyczne i przypadki rozruszników serca. Główną zaletą metali jest ich wytrzymałość i odporność na degradację zmęczeniową. Posiadają pamięć kształtu i można je łatwo wysterylizować przed użyciem. Główną wadą jest to, że metal może korodować w wyniku reakcji chemicznej z enzymami i kwasami ciała. Może również powodować toksyczność jonów metali w organizmie.

Polimery obejmują kolagen, nylon i silikony. Stosowane są w naprawie tkanek, zastawkach serca i implantach piersi. Polimery są szeroko stosowane, ponieważ można je wytwarzać w celu dostosowania do ich zastosowania. Są łatwe w produkcji i modyfikacji. Są również biodegradowalne, co jest zarówno zaletą, jak i wadą. Ze względu na intensywną interakcję z ciałem mogą wypłukiwać, prowadząc do zużycia. Mogą również wchłaniać ważne składniki odżywcze i wodę z krwi.

Tlenek glinu, tlenek cyrkonu i węgiel pirolityczny to tylko niektóre z materiałów ceramicznych stosowanych jako biomateriały w zastosowaniach takich jak implanty ortopedyczne i dentystyczne. Główną zaletą jest to, że są mocne i chemicznie obojętne. Charakteryzują się dużą wytrzymałością na ściskanie, niezbędną w przypadku implantów kostnych. Niektóre materiały ceramiczne są również biodegradowalne. Główną wadą są trudności w produkcji. Mogą również zminimalizować wrastanie kości. Czasami implanty mogą z czasem poluzować się i zostać przemieszczone.

Kompozyty obejmują bioceramikę szklaną, alloprzeszczep i ksenograft. Stosowane są w inżynierii tkankowej i protezach stawów. Ponieważ kompozyty są wykonane z dwóch lub więcej materiałów, produkt końcowy łączy w sobie właściwości wszystkich użytych materiałów. Główną zaletą kompozytów jest to, że są wytrzymałe, a jednocześnie lekkie. Oni mają niska gęstość a także są odporne na korozję. Wadą jest wysoki koszt produkcji kompozytów. Ponadto ich kształtu nie można łatwo zmienić.