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Biocompatibilità dei materiali

1980
Ricercatore che analizza in laboratorio materiali biocompatibili per impianti medici.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La biocompatibilità si riferisce alla capacità di un materiale di interagire con un organismo ospite in modo appropriato in una specifica applicazione. Non è una proprietà intrinseca del materiale, ma è definita dalla situazione. I fattori chiave includono la chimica superficiale, la topografia e le proprietà meccaniche del materiale, che determinano la risposta biologica, come ad esempio le proteine. adsorbimentoadesione cellulare, infiammazione e incapsulamento fibroso.

La biocompatibilità è un concetto dinamico e dipendente dal contesto, non una proprietà statica e intrinseca di un materiale. La "risposta appropriata dell'ospite" varia significativamente a seconda della funzione prevista del dispositivo. Ad esempio, un materiale per una protesi d'anca permanente dovrebbe essere bioinerte, provocando una reazione minima e integrandosi stabilmente con l'osso. Al contrario, un materiale per una sutura biodegradabile dovrebbe provocare una risposta infiammatoria controllata che faciliti la guarigione e poi si degradi in modo sicuro. La cascata di eventi all'interfaccia biologica inizia pochi secondi dopo l'impianto con l'adsorbimento di uno strato di proteine ​​dell'ospite (ad esempio, albumina, fibrinogeno, fibronectina), un fenomeno noto come effetto Vroman. La composizione e la conformazione di questo strato proteico determinano il successivo attaccamento, l'attivazione e la segnalazione cellulare. Questa fase iniziale è seguita da una risposta infiammatoria, che comporta il reclutamento di neutrofili e poi di macrofagi nel sito dell'impianto. Se il materiale viene percepito come estraneo e non può essere fagocitato, i macrofagi possono fondersi formando cellule giganti da corpo estraneo (FBGC). Questo stato infiammatorio cronico porta allo stadio finale: la formazione di una capsula fibrosa densa e avascolare che isola l'impianto dall'organismo ospite. Sebbene questo incapsulamento possa essere accettabile per alcuni impianti passivi, è dannoso per i dispositivi che richiedono l'integrazione biologica, come sensori o scaffold tissutali. Comprendere e controllare queste interazioni attraverso la modifica della superficie – alterando la bagnabilità, la carica, la topografia o innestando specifiche biomolecole – è un obiettivo centrale della scienza dei biomateriali per garantire il successo a lungo termine del dispositivo e la sicurezza del paziente.

UNESCO Nomenclature: 3201
Scienze mediche

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta delle tecniche chirurgiche asettiche da parte di Joseph Lister
  • sviluppo di polimeri inerti come pmma e silicone
  • comprensione della risposta al corpo estraneo in immunologia
  • progressi nella scienza delle superfici e nelle tecniche di caratterizzazione (ad esempio, sem, afm, xps)

Applicazioni

  • progettazione di impianti medici (ad esempio, protesi d'anca, impianti dentali)
  • sviluppo di sistemi di somministrazione di farmaci
  • fabbricazione di impalcature per l'ingegneria tissutale
  • creazione di biosensori e dispositivi diagnostici
  • rivestimenti per stent cardiovascolari per prevenire la trombosi

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: biocompatibilità, risposta dell'ospite, impianto medico, biomateriale, adsorbimento proteico, infiammazione, incapsulamento fibroso, biointerfaccia, modificazione della superficie, effetto Vroman.

Contesto storico

Biocompatibilità dei materiali

1965
1970
1980
1980
1990
1960
1969
1976-05-28
1980
1990

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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