Περιεχόμενο
Το βιολογικό υλικό είναι οποιοδήποτε υλικό που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος ενός ζωντανού οργανισμού. Το υλικό μπορεί να είναι φυσικό ή συνθετικό και περιλαμβάνει μέταλλα, κεραμικά και πολυμερή. Χρησιμοποιούνται κυρίως στον ιατρικό τομέα για επισκευή ιστών, βαλβίδες καρδιάς και εμφυτεύματα. Ενώ τα βιοϋλικά έχουν πολλά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, κάθε υλικό επιλέγεται σύμφωνα με την τελική εφαρμογή έτσι ώστε τα πλεονεκτήματα να αντισταθμίζουν τα μειονεκτήματα.
Μέταλλο
Οι χάλυβες από ανοξείδωτο χάλυβα, χρυσό, κοβάλτιο-χρώμιο και κράμα νικελίου-τιτανίου είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μέταλλα ως βιοϋλικά. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν αντικαταστάσεις οστών και αρθρώσεων, οδοντικά εμφυτεύματα και περιπτώσεις βηματοδότη. Τα κύρια πλεονεκτήματα των μετάλλων είναι ότι είναι ισχυρά και ανθεκτικά στην υποβάθμιση της κόπωσης. Έχουν μνήμη σχήματος και μπορούν να αποστειρωθούν εύκολα πριν από τη χρήση. Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι το μέταλλο μπορεί να διαβρωθεί λόγω χημικής αντίδρασης με τα ένζυμα και τα οξέα του σώματος. Μπορεί επίσης να προκαλέσει τοξικότητα μεταλλικών ιόντων στο σώμα.
Πολυμερές
Τα πολυμερή περιλαμβάνουν κολλαγόνο, νάιλον και σιλικόνες. Χρησιμοποιούνται στην επισκευή ιστών, βαλβίδες καρδιάς και εμφυτεύματα στήθους. Τα πολυμερή χρησιμοποιούνται ευρέως καθώς μπορούν να κατασκευαστούν για να προσαρμόζονται στη χρήση τους. Είναι εύκολο να κατασκευαστούν και να τροποποιηθούν. Είναι επίσης βιοδιασπώμενα, γεγονός που αποτελεί πλεονέκτημα και μειονέκτημα. Λόγω της έντονης αλληλεπίδρασης με το σώμα, μπορούν να διέλθουν, οδηγώντας σε φθορά. Μπορούν επίσης να απορροφήσουν σημαντικά θρεπτικά συστατικά και νερό από το αίμα.
Κεραμικά
Η αλουμίνα, η ζιρκονία και ο πυρολιτικός άνθρακας είναι μερικά από τα κεραμικά που χρησιμοποιούνται ως βιοϋλικά σε εφαρμογές όπως ορθοπεδικά και οδοντικά εμφυτεύματα. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι είναι ισχυρά και χημικά αδρανή. Έχουν υψηλή αντοχή στη θλίψη, η οποία είναι απαραίτητη για εμφυτεύματα οστών. Ορισμένα κεραμικά υλικά είναι επίσης βιοαποικοδομήσιμα. Η δυσκολία στην κατασκευή αποτελεί το κύριο μειονέκτημα. Μπορούν επίσης να ελαχιστοποιήσουν την οστική ανάπτυξη. Μερικές φορές, τα εμφυτεύματα μπορούν να χαλαρώσουν με την πάροδο του χρόνου και να αποκολληθούν.
Σύνθετα υλικά
Τα σύνθετα περιλαμβάνουν βιοαπόστρωμα-κεραμικό, αλλομοσχεύματα και ξενομοσχεύματα. Χρησιμοποιούνται στην τεχνική ιστών και στις αρθρώσεις αρθρώσεων. Επειδή τα σύνθετα υλικά κατασκευάζονται από δύο ή περισσότερα υλικά, το τελικό προϊόν συνδυάζει τις ιδιότητες όλων των χρησιμοποιούμενων υλικών. Το κύριο πλεονέκτημα των σύνθετων είναι ότι είναι ισχυρά ενώ είναι ελαφριά. Έχουν χαμηλή πυκνότητα και είναι επίσης ανθεκτικά στη διάβρωση. Το υψηλό κόστος που συνεπάγεται η κατασκευή σύνθετων υλικών είναι ένα μειονέκτημα. Επιπλέον, το σχήμα τους δεν μπορεί να αλλάξει εύκολα.