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Biocompatibilità dei materiali

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

(generate image for illustration only)

Biocompatibility refers to the ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific application. It is not an intrinsic property of a material but is defined by the situation. Key factors include the material’s surface chemistry, topography, and mechanical properties, which dictate the biological response, such as protein adsorbimento, cell adhesion, inflammation, and fibrous encapsulation.

Biocompatibility is a dynamic and context-dependent concept, not a static, inherent property of a material. The ‘appropriate host response’ varies significantly with the intended function of the device. For instance, a material for a permanent hip implant should be bioinert, eliciting minimal reaction and integrating stably with bone. In contrast, a material for a biodegradable suture should elicit a controlled inflammatory response that facilitates healing and then safely degrades. The cascade of eventi at the biointerface begins seconds after implantation with the adsorption of a layer of host proteins (e.g., albumin, fibrinogen, fibronectin), a phenomenon known as the Vroman effect. The composition and conformation of this protein layer dictates the subsequent cellular attachment, activation, and signaling. This initial phase is followed by an inflammatory response, involving the recruitment of neutrophils and then macrophages to the implant site. If the material is perceived as foreign and cannot be phagocytosed, macrophages may fuse to form foreign body giant cells (FBGCs). This chronic inflammatory state leads to the final stage: the formation of a dense, avascular fibrous capsule that isolates the implant from the host body. While this encapsulation can be acceptable for some passive implants, it is detrimental for devices requiring biological integration, like sensors or tissue scaffolds. Understanding and controlling these interactions through surface modification—by altering wettability, charge, topography, or grafting specific biomolecules—is a central goal of biomaterials science to ensure long-term device success and patient safety.

UNESCO Nomenclature: 3201
– Medical sciences

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

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Related to: biocompatibility, host response, medical implant, biomaterial, protein adsorption, inflammation, fibrous encapsulation, biointerface, surface modification, vroman effect.

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Contesto storico

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

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

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