- Біоматеріали не повинні викликати місцевої запальної реакції;
- Біоматеріали не повинні надавати токсичного і алергічного дії на організм;
- Біоматеріали не повинні володіти канцерогенну дію;
- Біоматеріали не повинні провокувати розвиток інфекції;
- Біоматеріали повинні зберігати функціональні властивості протягом передбаченого терміну експлуатації.
Біосумісні матеріали і пристрої діють або функціонують гармонійно і злагоджено при знаходженні в організмі або контакті з біологічними рідинами, не викликаючи захворювання або хворобливих реакцій. Слід підкреслити, що ніякої біоматеріал, ймовірно, за винятком того, що буде отриманий за допомогою генної інженерії і клонування, не може бути абсолютно біосумісним. Зокрема, ендопротези кульшового, колінного, гомілковостопного і інших суглобів з часом втрачають свої біомеханічні характеристики. При цьому в процесі тертя і багаторазових циклічних навантажень на компоненти протеза (поліетилен, металеві частини, цемент) утворюються численні мікрочастинки, які легко переміщуються в організмі, блокують функцію фагоцитуючих клітин і визначаються в печінці, нирках і легенях. Все це може привести до різного роду ускладнень, аж до розвитку злоякісних новоутворень.
Отже, реально існуюча практика дозволяє говорити лише про існування щодо біосумісних і безпечних біоматеріалів. Вони можуть знаходитися в організмі протягом тривалого періоду часу, достатнього для виконання своєї функції, не викликаючи в ньому розвитку негативних реакцій. Рівень відносної биосовместимости для різних біоматеріалів може бути різним. Це інтегральний показник, і його важко визначити кількісно. У кожному конкретному випадку потрібно використовувати свій підхід і ставитися з обережністю до отриманих результатів (ISO / TR 9966: 1989 (Е)).
Процес розкладання нежиттєздатних матеріалів при контакті з живими тканинами, клітинами і біологічними (тілесними) рідинами отримав назву биодеградация (БД). Механізм біодеградації може бути найрізноманітніший - від корозії металів, фагоцитозу кальціофосфатов і колагену, до Хімічного заміщення коралів на гідроксиапатит.
Біодеградіруемие матеріали і пристрої можуть частково або повністю розчинятися, поглинатися макрофагами, включатися в метаболічні та біохімічні процеси і / або замінюватися живою тканиною.
Протилежним біодеградації властивістю є біоустойчівость, яка характеризує здатність матеріалу протистояти в розрахунковому інтервалі часу комплексному впливу навколишнього середовища і тканин, зберігаючи при цьому свої вихідні фізико-хімічні, механічні та біологічні, а також функціональні властивості.
З теоретичних позицій, біоінертні матеріали не повинні зазнавати змін в своєму складі і фізико-хімічні властивості за весь час перебування в організмі або біоактивних середовищах. Вони представлені переважно діелектриками, що перешкоджає прояву електрохімічних і електричних явищ навколо імплантату.
Як і при розгляді биосовместимости біоактивних матеріалів, слід ще раз підкреслити, що ніякий матеріал, імплантований в живу тканину, не є інертним. На кордоні розділу тканину-імплантат спостерігається відгук, який залежить від багатьох чинників.
- Кальціофосфатная кераміка.
- Скло і склокераміка.
- Біоактивні полімери.
- Біоактивні гелі.
- Композити.
Фактори, що впливають на біологічний відгук на кордоні розділу між ортопедичним імплантатом і навколишнього його тканиною
Реакції з боку тканини залежать від:
Виконання функції на рівні всього організму
- формують апатити при власній біодеградації (гідроксиапатит, β-трикальций фосфат і т.п.);
- формують апатитовий шар при насиченні навколишнього середовища кальцій-фосфатами і іонами силікону, що виходять з матеріалу (гелі і полімери);
- формують апатитовий шар шляхом абсорбції іонів кальцію і фосфату з навколишніх біологічних рідин і тканин (скло і склокераміка).
З нашої точки зору, биоактивность матеріалу в травматології та ортопедії є інтегральним показником і повинна оцінюватися, в першу чергу, з позиції його здатності до процесів інтеграції з кістковою тканиною, з включенням механізмів остеокондукціі і остеоіндукціі. З цих позицій, найоптимальнішими біоактивними матеріалами є матеріали, які є природними метаболітами кісткової тканини, наприклад колаген, еластин, гідроксиапатит, трікальціофосфат і т.п. Кондукція відображає здатність біоактивних матеріалів до адгезії, поширенню по поверхні і підтримці проліферації клітин-мішеней. Якщо мова йде про кісткової тканини, то біоактивні матеріали повинні добре пов'язувати остеогенні клітини, сприяти їх експансії за рахунок міграції, хемокінез по своїй поверхні і підтримувати процеси проліферації і диференціювання. Остеоіндуктивні біоматеріали самостійно стимулюють утворення і зростання кісткової тканини на поверхні імплантату.
Всі ускладнення, що виникають при імплантування біоматеріалів, які використовуються в травматології і ортопедії, можна поділити на два великі класи. Один включає в себе ускладнення, що виникають в результаті пошкодження имплантируемого матеріалу. Як приклад можна привести такі процеси як корозію, розчинення, біодеградацію, втома, деформація, тертя, руйнування матеріалу і т.д.
Інший клас ускладнень розвивається внаслідок складних біологічних процесів, що протікають навколо матеріалу, що включають загальні і локальні реакції організму на появу будь-якого стороннього тіла. Розглянемо спочатку більш детально біологічні реакції, що виникають в організмі при введенні імплантатів.
А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системи зовнішньої фіксації і регуляторні механізми оптимальної біомеханіки
Під регенерацією увазі відновлення тканиною, органом втраченої або пошкодженої спеціалізованої структури. Фізіологічна регенерація полягає в оновленні морфофункціональних властивостей.
Біодеградація властивостей біоматеріалу в кінцевому рахунку призводить до зниження його біомеханічних характеристик. Руйнування полімерних матеріалів і гідроксиапатиту (ГА) відбувається за рахунок розчинення.
Ампутація як наслідок важких травматичних пошкоджень або захворювань кінцівок в значній мірі порушує опорно-рухову функцію людини. У реабілітації хворих з куксами кінцівок.
Реплантація кінцівки - це операція по анатомічній відновленню перерваних структур і кінцівки в цілому при повному або неповному отчлененной будь-якого її сегмента. Виділяють два основних фактори.