Chuyên Ngành Vật Liệu Y Sinh Là Gì, Nghề Kỹ Sư Y Sinh

Listed books
Abc of Rheumatology
André Kruysen. Ouborgprijs 2011Auditing & Assurance Services: an Applied Approach
Capita Selecta Cao-Recht
Chinese Volume 2: Hsk Intermediate Level

CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU vào Y SINH HỌC

Th
S. è Lê Bảo Hà

I. VẬT LIỆU SINH HỌC

Khái niệm

Một vật tư sinh học là bất kỳ chất hoặc hợp chất nào (không yêu cầu là thuốc)có xuất phát tổng hòa hợp hoặc từ bỏ nhiên, được dùng để làm điều trị, tăng tốc hoặc thaythế mô, ban ngành hoặc chức năng của cơ thể (NIH)

Vật liệu sinh học là các vật liệu (tổng hợp cùng tự nhiên, rắn cùng lỏng) được sửdụng trong những thiết bị y học (medical device) hoặc trong tiếp xúc với hệ sinh học(University of Washington Engineered Biomaterials).

Bạn đang xem: Vật liệu y sinh là gì

Mặc dù những vật liệu sinh học chủ yếu được ứng dụng trong y học tập nhưngchúng cũng khá được sử dụng vào nuôi cấy tế bào, xử lý các phân tử sinh học tập trongcông nghệ sinh học, thủy sản, nông nghiệp...

Phân loại

Vật liệu sinh học tập được phân thành: vật liệu sinh học có xuất phát sinh học với vậtliệu sinh học tập tổng hợp.

Vật liệu sinh học có bắt đầu sinh học: vật liệu mô mềm cùng mô cứng
Vật liệu sinh học tổng hợp: kim loại, polymer, gốm, composit
Sự biệt lập giữa vật tư sinh học có nguồn gốc sinh học và vật liệu sinhhọc tổng hợp
Vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học tập và vật tư sinh học tập tổng hợp tất cả cácđặc tính khác biệt đáng kể. Ví dụ, mô với nhiều tế bào; kim loại, gốm, polymerthì không có tế bào. Mô có chức năng tự sửa chữa một phần hoặc toàn bộ; kim loại,gốm, polymer thì không...

Vật liệu sinh học tập có xuất phát sinh học vật liệu sinh học tổng hợp

Có tế bào

Có nước

Không đẳng hướng

Không đồng nhất

Viscoelastic

Có khả năng tự sửa chữa/sống

Không có tế bào
Khan
Đẳng hướng
Đồng nhất
Mềm dẻo, lũ hồi
Không sống

Ví dụ về sự không giống nhau giữa mô và vật thay thế sửa chữa mô: thành mạch máu. Lót tronglòng quan trọng là những tế bào nội mô. Các thành phần cấu trúc chính dưới nội môgồm các tế bào cơ trơn, collagen và elastin. Số lượng các nguyên tố này cùng hướngcủa các sợi phụ thuộc vào vị trí trong tế bào mạch, nhiều loại mạch (động mạch, tĩnh mạch)và form size của mạch máu. Để sửa chữa thay thế mô tinh vi này, những ống polymerpolytetrafluoroethylene hoặc poly(ethylene terephthalate) thường xuyên được sử dụnglàm đồ vật ghép tổng hợp.

Các các loại mô và một số vật liệu sinh học được áp dụng để cụ thế

Mô vật tư tổng hợp cố gắng thếMạch máu

Kính cạnh bên tròng
Hông

Răng

Polytetrafluoroethylene
Poly(ethylene terephthalate)Polymethylmethacrylate
Ti-6Al-4VCo-Cr-Mo
Amalgam
Ti2. Phân loại vật liệu sinh học

I. Vật tư sinh học có nguồn gốc sinhhọc

II. Vật liệu sinh học tổng hợp

Mô mềm

Da, gân, màng không tính tim, giác mạc

Polymer
Ultra High Molecular Weight
Polyethylene( UHM WPE),Polymethylmethacarylate(PMMA), Polyethyletherketone(PEEK),Silicone, Polyurethane (PU),Polytetrafluoroethylene (PTFE)

Mô cứng
Xương, răng

Kim loại
Thép không gỉ, hợp kim Cobalt (Co-Cr-Mo), kim loại tổng hợp Titan (Ti-Al-V),vàng,

stent hễ mạch vành (loại vật liệu y học tập được sử dụng rộng rãi nhất) được đến lànhờ quy trình chế tạo hiệu quả thép từ các việc xử lý nhiệt để tăng cường độ bền của nó.

Có thể chế tạo: Nhiều vật liệu có tính tương xứng sinh học tuy nhiên trongkhâu sau cuối (khâu chế tạo thành công cụ) không triển khai được.

II. TÍNH TƯƠNG HỢP SINH HỌC CỦA VẬT LIỆU

II. TỔNG QUÁT VỀ ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH ĐẶC HIỆU (THE

SPECIFIC IMMUNE RESPONSE)

Đáp ứng miễn dịch quánh hiệu là bội phản ứng thông thường của động vật hoang dã cóxương sống khi một vật lạ được đưa vào cơ thể. Đây là 1 trong những phản ứng bảo vệ đểgiải độc, trung hòa - nhân chính và giúp loại bỏ vật lạ.

Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, những phản ứng với phần đông vật không độccó thể gây hư tổn cho cơ thể chủ như những phản ứng không thích hợp hoặc thừa mẫn.

Các đáp ứng nhu cầu được phân thành bốn loại: nhiều loại I, loại II, nhiều loại III, một số loại IV. Bốnđáp ứng này theo một hiệ tượng thông thường, được kích động bởi sự hiện hữu củamột dị vật là kháng nguyên (antigen). Những tế bào trưng bày kháng nguyên (antigenprocessing cell - APC), thường xuyên là tế bào 1-1 nhân (monocyte) hoặc đại thực bào(macrophage) tuyệt tế bào bạch tuộc (dendritic) da, bắt kháng nguyên, xử trí nó (cắtbằng enzym) và chuyển nó (trình diện) mang đến tế bào khác là tế bào lympho T hỗ trợ(T helper cell - Th). Sau đó, tế bào Th phơi bày kháng nguyên đã được cách xử lý chomột tế bào lympho T khác là tế bào T độc (T cytotoxic cell - Tc ) hoặc đến tế bàolympho B (tế bào B). Tế bào nhận (tế bào T hoặc B) ban đầu một đáp ứng tác độngkháng nguyên đã có được xử lý, tạo nên một phức hợp hoạt động. Trong trường hòa hợp tếbào thừa nhận là tế bào T thì đáp ứng nhu cầu miễn dịch là các loại IV tuyệt miễn dịch qua trung giantế bào. Trường phù hợp tế bào dấn là tế bào B, tác dụng cuối thuộc là giải phóng khángthể tự do, dẫn đến đáp ứng loại I, II, III thuộc thể dịch. Trong thỏa mãn nhu cầu tế bào T, cáctế bào T sẽ tập trung ở vùng hiện diện vật lạ. Vào khi những tế bào B vẫn ngơi nghỉ xa(trong các mô bạch huyết), các kháng thể lưu thông và xuất hiện thêm tại vùng tất cả vật lạ.

Các điểm lưu ý chính của bốn loại đáp ứng:

Loại chống thể

Các tế bào liên quan

Các chất trung gian

Kết quả

I Ig
E Tế bào B Histamin, các amin vận mạch

Ngứa, viêm mũi, giãn mạch

II Ig
G, Ig
M Tế bào B Histamin, các amin vận mạch

Giãn mạch

III Ig
G, Ig
M Tế bào B các amin vận Đau, sưng, nghẽn

mạch mạch, giãn mạch

IV không tồn tại Tế bào T Cytokin Đau, sưng

Tế bào T và tế bào B tăng sinh từ 1 tế bào cội và trải qua quy trình xử lýtrong đường ức nhằm trở thành các tế bào T hoặc trong một vùng chưa biết (có lẽ làtủy xương) để trở thành những tế bào B. Rất khó phân minh hai nhiều loại tế bào này. Bao gồm thểnhận diện các tế bào T trải qua các marker độc nhất trên mặt phẳng tế bào dựa vào sửdụng những kháng thể solo dòng. Các kháng nguyên này là các dấu ấn cụm biệt hóa(cluster differentiation markers - CDs). Có không ít loại CD cùng tầm đặc biệt củamỗi loại đang được đánh giá. Mặc dù nhiên, tất cả tế bào T đều biểu hiện CD3 vàđược coi là dấu ấn tế bào T Pan (Pan = all - vớ cả). CD2 cũng rất có thể là một dấuấn tế bào T Pan. Ngoài ra, tế bào Th còn biểu thị CD4, trong lúc tế bào Tc biểuhiện CD8.

Tế bào B bao gồm một ít kháng thể trên bề mặt và rất có thể nhận diện tế bào B dựavào những kháng thể này. Đáp ứng tế bào B dẫn mang đến biệt biến thành tương bào sảnxuất nhiều kháng thể hơn. Kháng thể là 1 trong những globulin miễn dịch (Immunoglobulin -Ig) có các vùng phối kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên. Phòng thể có thể hòa tan, tuầnhoàn trong ngày tiết tương.

Có 5 lớp Ig. Nồng độ Ig trong ngày tiết người thông thường từ tối đa đến thấpnhất là Ig
G, Ig
M, Ig
A, Ig
E, Ig
D. Ig
E là chống thể có liên quan đến thỏa mãn nhu cầu loại I.Ig
A là một trong những Ig tiết, gồm nồng chiều cao trong nước bọt, dạ dày-ruột, sữa và các cơ quanliên quan. Ig
G với Ig
M gồm nồng chiều cao trong máu cùng là các kháng thể “xuất sắc”cho test nghiệm miễn kháng học do chúng rất có thể tham gia đáp ứng nhu cầu loại II và loại III.

Kết trái của đáp ứng nhu cầu loại I và các loại II là tương tự nhau nhưng cách thức khác nhau.Đáp ứng các loại I được biết rõ độc nhất là sốt và dị ứng bụi và là đáp ứng nhu cầu miễn dịch vớicác chống nguyên qua trung gian phòng thể thắt chặt và cố định trên da (Ig
E). Đáp ứng nhiều loại IIliên quan mang đến phản ứng của Ig
G (hiếm lúc Ig
M) với một chống nguyên bề mặt tếbào. Hiệu quả là ly giải tế bào cùng với giải phóng những sản phẩm. Điều này thườngthấy trong dị ứng thuốc mà lại gắn cùng với tiểu cầu máu.

Đáp ứng một số loại III được xem như là các phản ứng phức hợp miễn dịch cùng xảy rakhi cả phòng nguyên và phòng thể hiện hữu cùng một dịp với con số lớn. Trongđáp ứng miễn kháng bình thường, kháng nguyên được xử lý, đáp ứng miễn dịch bắtđầu và kháng nguyên nhanh lẹ biến mất. Mặc dù nhiên, nếu phòng nguyên bền thìsố lượng rất lớn các phức tạp miễn dịch rất có thể được tạo ra làm ùn tắc cácmạch máu nhỏ tuổi và công dụng là hư lỗi mô hoặc cơ quan.

Đáp ứng nhiều loại IV tương quan đến sự hiện nay diện liên tục của thứ ngoại lai,như là 1 trong vật liệu sinh học ghép. Điển hình là bệnh viêm da tiếp xúc bởi câythường xuân (ivy) độc.

Phát hiện kháng thể gắn bằng cách sử dụng enzym (thử nghiệm EIA hoặc ELISA)hay một chống thể khắc ghi đồng vị phóng xạ (RIA).

II.2. Phát hiện đáp ứng nhu cầu qua trung gian tế bào (loại IV)

Phương pháp phát hiện nay các đáp ứng nhu cầu qua trung gian tế bào tinh vi và khókhăn hơn những so với phân phát hiện chống thể. Nhiều phần các xét nghiệm đề xuất sử dụngtế bào sống buộc phải phải thực hiện nhanh sau khi thu tế bào. Các đối chứng bao gồm thểthực hiện tại tại thời điểm khác.

Hai phương thức thử nghiệm in vitro được sử dụng thường thì nhất làthử nghiệm khắc chế sự di cư và tăng sinh tế bào lympho. Cơ sở kim chỉ nan của cả haiphương pháp này là trên mặt phẳng các tế bào T có các thụ quan lại (receptor), mỗi thụquan đáp ứng nhu cầu với một chống nguyên quánh hiệu. Trong quy trình đáp ứng, các chấtcó thể phối hợp (các cytokin hoặc lymphokin) được cung ứng và được phóng thích.Các chất này, đa phần là yếu ớt tố tạo thành phôi (blastogenic factor) cùng yếu tố khắc chế sự dicư, hoạt động trên các tế bào khác kể cả những tế bào T khác.

Yếu tố tạo phôi (Lymphocyte transformation factor - yếu ớt tố gửi dạng tế bàolympho):

Yếu tố này làm các tế bào lympho khác đưa dạng cùng phân chia. Số lượng tếbào tăng lên. Nếu bổ sung cập nhật thymidin H 3 vào môi trường nuôi thì những tế bào đangphân phân chia sẽ hấp phụ đồng vị cùng số đếm tăng lên. Thử nghiệm này, thường đượcgọi là LTT mang lại thử nghiệm đưa dạng tế bào lympho, cần những tế bào sống đểsản xuất và đáp ứng nhu cầu với yếu ớt tố. Xem sét này mất 7 ngày (7 ngày là khoảngthời gian bình thường cho một thỏa mãn nhu cầu với phòng nguyên). Một trong những chất kích thích(mitogen) đối chứng như là PHA (phytohemagglutinin) chuyển động trong 4 – 5ngày.

Yếu tố khắc chế sự di trú (Migration inhibition factor - MIF)

Các tế bào T được kích phù hợp sẽ phân phối MIF. MIF hoạt động trên các tế bàothường di động là dòng tế bào 1-1 nhân/ đại thực bào và những bạch ước đa hìnhnhân polys (polymorphonuclear leukocyte). Vì chưng đó, demo nghiệm, thường xuyên được gọilà phân tách yếu tố ức chế bạch huyết cầu (leukocyte inhibition factor - LIF), cần các tếbào lympho sống và các tế bào sẽ di cư sinh sống được thu dìm từ huyết toàn phầntươi. Thí nghiệm LIF đã có tác dụng trong 18 – 24 giờ. Trường hợp máu không cất đủ tếbào đơn nhân để đánh giá sự ức chế di trú của chúng thì tế bào chỉ thị này thườngđược thu dìm từ vùng bụng của những động vật khác như chuột hoặc bọ. Tếbào này hoàn toàn có thể kích thích các tế bào lympho bạn nuôi ghép trong 24 – 48 giờ, sauđó thu nhận dịch nuôi ghép và bổ sung cập nhật vào các đại thực bào được thu dìm từ độngvật. Sự di cư (hoặc sự khắc chế di cư) của những tế bào được quan liêu sát bằng phương pháp đặtchúng trong môi trường xung quanh nuôi mô đã có được hóa cứng bằng agarose tinh với quan sátdưới kính hiển vi vào 18 – 24 giờ hoặc đưa vào ống mao quản và quan tiếp giáp sauvài giờ.

Thử nghiệm trực tiếp lymphokin hoặc cytokin

Vì các thử nghiệm LTT với LIF hoặc MIF có hạn chế là cần sử dụng tế bào sốngnên demo nghiệm ưng ý là cần sử dụng lymphokin. Các thử nghiệm dựa trên ELISAhoặc RIA hoàn toàn có thể được thực hiện để phân phát hiện với định lượng cytokin.

Thử nghiệm sự thêm vào cytokin

Hiện tại bao gồm một xem sét được sử dụng là khảo sát các cytokin được tạo nên đểđáp ứng với trang bị liệu, đặc biệt là các phần tử bé dại do phân hủy đồ gia dụng liệu. Chú ý chung,thử nghiệm được triển khai dựa trên ELISA hoặc RIA.

Hình 2: Định lượng khángnguyên bằng thử nghiệmcạnh tranh. Một khángnguyên cố định và thắt chặt gắn vớimột phòng thể quánh hiệutrong dung dịch. Tuynhiên, những kháng nguyênđược bỏ vô dung dịch vàlượng kháng thể kết hợpvới phòng nguyên thắt chặt và cố định sẽ giảm theo lượng kháng nguyên từ bỏ do. Phân phát hiệnkháng thể gắn bằng một kháng thể thứ cấp cho được đánh dấu (enzym, đồng vị...)

Thử nghiệm in vivo

Thử nghiệm bom tấn cho miễn dịch qua trung gian tế bào (Cell-mediatedimmunity - CMI) là test da. Những kháng nguyên được đưa lên da hoặc được tiêmdưới da với quan ngay cạnh nốt phồng sau 24 – 72 giờ nếu tất cả CMI. Đáp ứng này không giống vớiđáp ứng loại I qua Ig
E. Đáp ứng một số loại I xảy ra nhanh (trong vài ba phút) cùng thườngbiến mất sau 24 giờ. CMI bắt đầu sau 24 giờ, có nốt phồng.

Thử da là 1 quy trình chẩn đoán tuyệt đối cho các bệnh nhân bị nghi hoặc quámẫn. Mặc dù nhiên, thử da với những hapten, như những ion kim loại, liên quan đến đen đủi ronhạy cảm. Để phát hiện tại được đáp ứng miễn dịch, hapten buộc phải gắn với các tế bàotrung tị nạnh hoặc các protein. Mặc dù nhiên, câu hỏi gắn này tạo thành một chống nguyên hoàntoàn, rất có thể kích phù hợp một đáp ứng nhu cầu miễn dịch. Bởi phải mất quá nhiều thời gian nhằm đápứng miễn kháng này xảy ra nên test da vẫn âm tính, nhưng những thử nghiệm tiếp theosau này sẽ dương tính. Do đó, các thử nghiệm lặp lại có khả năng cảm ứng tínhnhạy cảm và đề xuất tránh.

Các kỹ thuật hóa mô

Có nhiều điều tra để đánh giá các mô được đem từ phần nhiều vùng kề cận vật ghép. Cóthể sử dụng các kỹ thuật miễn kháng để xác minh loại tế bào và các sản phẩm tế bàođược tạo nên tại vùng đó. Một kỹ thuật được áp dụng là dùng kháng tiết thanhkháng các dấu ấn CD để phát hiện cùng phân các loại tế bào lympho. Một demo nghiệmtương tự sẽ được khuyến cáo để phân phát hiện những cytokin trong mô.

Các sản phẩm, đặc biệt từ các thỏa mãn nhu cầu loại II cùng IV, có thể khởi đụng sựphồng và các đáp ứng mạch không giống tại vùng ghép. Giải quyết và xử lý tiếp theo có thể khôngcó sợ hãi nữa hoặc là khiến hoại tử tế bào và/hoặc mất sinh khối mô cùng với sự lỏng lẻovà di chuyển của đồ vật ghép.II.3. Các đáp ứng nhu cầu hệ thống
Các thỏa mãn nhu cầu miễn dịch loại I và loại II sinh ra những chất vận mạch. Cácchất này tuần hoàn và hoàn toàn có thể gây giãn mạch. Có thể nhận thấy vấn đề đó trong đápứng với những vật liệu nhựa và những thuốc kết hợp với tiểu cầu, tế bào mast hoặc cácbạch cầu ưa acid, dẫn mang lại một đáp ứng miễn dịch cùng giải phóng những chất vận mạchnày.II.3. Những bệnh tự miễn
Đây là một công dụng gây tranh cãi xung đột nhất của thỏa mãn nhu cầu miễn dịch với các vậtghép. Căn bệnh tự miễn là tác dụng của một đáp ứng miễn dịch với tế bào chủ. Những bệnhtự miễn như bệnh viêm khớp, viêm mong thận... Xảy ra ở những cá thể bởi nguyênnhân như thế nào vẫn chưa biết mặc mặc dù có một số trong những liên quan cho nhiễm trước kia (đặc biệtlà lây lan streptococci). Việc chứng tỏ nguyên nhân với hậu quả là một vấn đềdịch tể học với các nghiên cứu quần thể lớn. Vấn đề đặc trưng là phải cải tiến kỹthuật test nghiệm miễn kháng để phân tích và lý giải nguyên nhân, hậu quả tương quan đến cácvật ghép và thực hiện kỹ những khảo ngay cạnh dịch tể học.Các đáp ứng này có thể do vài ba cơ chế. Hai cơ chế rất có thể xảy ra tuyệt nhất đối vớivật ghép là (i) thứ ghép lắp với mô chủ tạo cho nó thay đổi một thiết bị ngoại lai nhưlà tinh vi hapten - vật có hoặc (ii) biến đổi mô chủ thông qua cuộn (gấp)protein, phân hủy tế bào giỏi protein tạo kháng nguyên đối với mô chủ. Đây là hậuquả bao gồm của câu hỏi bơm ngực silicon.II. QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TÍNH TƯƠNG HỢP SINH HỌC CỦA VẬTLIỆUKhi đồ ghép tiếp xúc với hệ sinh học, các phản ứng sau được quan liêu sát:

(1) trong khoảng vài giây đầu tiên, những protein từ dịch khung người sẽ lắng đọng. Lớp protein này điều hòa những phản ứng của khối hệ thống tế bào. Cấu tạo của những protein hấp phụ dựa vào vào các đặc tính mặt phẳng của thứ ghép.

Xem thêm: Mẫu Hợp Đồng Xây Dựng 2024, 5 Mẫu Hợp Đồng Xây Dựng Thông Dụng Nhất Hiện Nay

(2) Mô bao bọc vật ghép bội nghịch ứng y như phản ứng của khung hình với thương tổn hoặc lây nhiễm trùng. Do những kích yêu thích cơ học với hoá học, đồ vật ghép có thể gây ra viêm kéo dài. Tác dụng là mô hạt hình thành xung quanh vật ghép.

(3) vào suốt quá trình tiếp xúc giữa vật liệu sinh học cùng cơ thể, môi trường cơ thể sẽ gây nên sự phân hủy. Các quá trình thủy phân cùng oxid hóa có thể làm mất tính bất biến cơ học cùng giải phóng các sản phẩm phân hủy.

(4) hiệu quả của sự chuyển vận các thành phầm phân hủy có chức năng hòa tung qua hệ

mạch cùng bạch tiết là phản bội ứng của toàn khung người với đồ gia dụng ghép là không thểtránh khỏi. Kế bên ra, sự nhiễm khuẩn của vật dụng ghép cũng được xem như là một trởngại.

II.4. Các thử nghiệm tiên quyết để đánh giá tính tương xứng sinh học
Các demo nghiệm thành công xuất sắc về công năng in vitro của những vật liệu và các sảnphẩm đầu tiên là điều kiện tiên quyết để reviews tính cân xứng sinh học. Đặctính lý hóa (như bề mặt, diện tích) và các đặc tính tương thích khác (như cơ, điện,vận chuyển, phân diệt sinh học nếu hoàn toàn có thể ứng dụng) đề xuất được đánh giá trên vậtliệu thô. Những dữ liệu này yêu cầu được đối chiếu với các công dụng tại những thời điểm chếtạo, tiệt trùng, đóng gói, bảo quản và ngẫu nhiên tiến trình nào bao gồm thể tác động bất lợiđến tính bình ổn của sản phẩm, tính bình an và hiệu quả sau lúc ghép. Những vật liệukhông qua các thử nghiệm tiên quyết này thì không được đánh giá tính tương hợpsinh học.

II.4. Các phương pháp thử nghiệm và review tính cân xứng sinh học
Đánh giá chỉ tính tương xứng sinh học của vật liệu gồm những thử nghiệm: in vitro(sử dụng tế bào cùng mô), ex vivo, mô hình động đồ dùng và những thử nghiệm lâm sàng.Các tổ chức triển khai tiêu chuẩn chỉnh quốc tế cùng quốc gia có thể cung cấp cho những tin tức thíchhợp: the American Society for Testing và Materials (ASTM), the International
Organization for Standardization (ISO), FDA cùng the National Institutes of Health(NIH).

II.4.2. Nghiên cứu In VitroƯu điểm bao gồm của phương thức này là chi tiêu hợp lý, đầu tư nhỏ tuổi trongphòng thí nghiệm, và quan trọng đặc biệt nhất là quy trình thực hiện nhanh với số lượnglớn vật dụng liệu.

Tính cân xứng máu của thiết bị liệu: được xác định bằng phương pháp sử dụng máuchống đông (một tinh giảm không thể tránh của những thử nghiệm này) và reviews sựhình thành viên máu đông trên bề mặt vật liệu cũng giống như sự hoạt hóa đông huyếttương, sự dính vào và tụ tập tè cầu, sự tổng hợp và giải phóng đồng thời các hợpchất hóa học chuyển động sinh học (như các tác nhân tụ tập, các yếu tố tăngtrưởng), sự hoạt hóa bổ thể và những bạch cầu khi những thành phần này can dự vớicác vật liệu tổng hợp. Tùy ở trong vào mục đích sử dụng cuối cùng của vật liệu, cácthử nghiệm tính cân xứng máu cần được bố trí dưới điều kiện tĩnh xuất xắc dòngchảy trong số thử nghiệm cấp cho và mãn tính. Hồng mong vỡ đang giải phónghemoglobin dưới đk dòng chảy trong thành phần giả, sự hóa vôi liên quan đếncác thành phần di gửi cơ học (các lá của van tim) cũng cần được xác định. Tuynhiên, không thể sa thải các phản bội ứng này khi máu xúc tiếp với các vật liệu tổng

Việc phân tách trên quy mô động đồ dùng chỉ được tiến hành sau thời điểm đã thực hiệnthành công những thử nghiệm tiên quyết về đặc tính vật tư và những thí nghiệm invitro. Các nhà nghiên cứu nên xác định loài phù hợp nhất cho mục tiêu khảo sát,cẩn thận bố trí thí nghiệm làm sao cho số lượng động vật sử dụng nhỏ nhất cơ mà thuđược tác dụng thống kê cao và né tránh lặp lại thí nghiệm không đề xuất thiết.

Phân loại các thử nghiệm
Các test nghiệm động vật để review tính tương hợp sinh học của vật tư cóthể được chia thành 3 giải pháp chính:

i) các thử nghiệm ko chức năng
Trong trường hợp này, các mẫu gồm hình dạng bất kỳ được ghép vào mô mềm(dưới da, trong cơ, vào bụng) qua tiến trình tiểu phẫu. Phân tích này cầnkhoảng thời hạn ngắn (vài ngày đến vài tháng) nhưng đưa thông tin giá trị vềcác xúc tiến mô – vật tư sinh học tập tại nơi và các biến chứng hệ thống.

ii) các thử nghiệm ex vivo
Các shunt hễ mạch – tĩnh mạch cùng tĩnh mạch – tĩnh mạch máu được rước từ máucủa đụng vật, qua thử nghiệm vật tư và gửi trở lại cơ thể động vật. Vào trườnghợp này, những dữ liệu thu cảm nhận để xác định tính cân xứng sinh học máu củavật liệu là sự việc tích lũy protein, sự dính vào tế bào máu với sự đóng viên trên bề mặtvật liệu.

iii) các thử nghiệm chức năng
Thử nghiệm này buộc phải ghép một vật liệu có chức năng, ví dụ ghép khớp háng vàtim giữa những vùng tổ chức của hễ vật theo phong cách phẫu thuật tương tự như củangười. Các thử nghiệm tác dụng là các phân tích thời gian dài, cần những suyxét đặc trưng (như thiết kế, sản xuất và test nghiệm bộ phận giả), phức tạp và đắt tiền.

Các đáp ứng nhu cầu sinh học tại địa điểm và khối hệ thống Sự cấy ghép vật tư trên động vật hỗ trợ các thông tin quan trọng về sựtương tác cùng với tính tương thích máu, cung cấp tính, mãn tính, sự viêm tại nơi và hệ thống,độ nhạy bén và tiến trình lành hóa lốt thương. Các thỏa mãn nhu cầu gây sốt, miễn dịch,độc tính cùng sinh khối u của động vật hoang dã cấy ghép vật tư cũng có thể được xác định.các phương thức và quy trình cụ thể của các thử nghiệm này được ASTM, NIHvà những tổ chức chuyên nghiệp khác cung cấp.

Minh họa một size thử nghiệm dựa trên những nguyên tắc của FDA và ISO

Loại vật tư Đánh giá ban sơ Đánh giá bổ sung
Tiếp xúc cơ Th Độ Độ Độ Độc Độ Độc Sự Tín Độ Sự

thể ời gia n tiếp xúc

ctínhtếbào

nhạy

kíchứngda

tínhhệthống(cấp)

ctínhdướimãntính

tínhditruyền

cấyghép

htươnghợpmáu

ctínhmãntính

sinhkhốiu

Vật liệu bề mặt

Da A    B    C   Màng nhầy A    B    o o o C    o   o o
Bề phương diện bịtổn thương

A    o
B    o o o
C    o   o o

Vật liệu tin tức bên ngoài

Blood pathindirect

A     

B     o C   O    o   Tissue,Bone dentincommunicating

A    o
B   O o o  C   O o o   o 

Máu tuầnhoàn

A     O 

B     o  o C       o   

Vật liệu cấy ghép

Xương/ mô A    o B   O o o   C   O o o    Máu A       B     o   

Nhiều trường hợp có thể phức tạp, trì hoãn hoặc thậm chí xong tiến trìnhlành hóa vết thương xung quanh vật liệu cấy ghép. Ví dụ khi máu xúc tiếp với cácvật liệu sinh học cấy ghép, những thành phần bửa thể rất có thể được hoạt hóa với huyđộng bạch cầu. Trong những khi sự viêm cung cấp là 1 phần thiết yếu hèn trong tiến trình lànhhóa thì sự viêm mãn (kéo nhiều năm hàng tuần đến mỗi tháng sau cấy ghép ) rất có thể làmtrì hoãn hoặc ngăn chặn sự lành hóa dấu thương trên vùng cấy ghép. Sự viêm mãncó thể biến đổi một vấn đề lâm sàng nghiêm trọng và hoàn toàn có thể yêu ước phẫu thuậtđể thải trừ vật liệu ghép ghép.

Sự tiếp xúc của những vật liệu sinh học trong môi trường thiên nhiên làm lành vết thương(giàu chất hóa học phản ứng và các hợp chất hoạt động sinh học) hoàn toàn có thể gây ra xói mònkim các loại và phân bỏ polymer làm giải phóng những ion và các monomer (các chấtổn định, yếu tố polymer hóa, chất nhũ tương...), chuyển động hóa học của những hợpchất này còn có thể ảnh hưởng đến hóa học cùng làm biến đổi hình thể bề mặt vật liệu.

Một vật tư cấy ghép có thể là nguồn kích mê thích viêm vì chưng nhiều lý do. Ví dụ: vậtliệu ko được bao quanh và bị phòng cách hoàn toàn với phần còn sót lại của cơ thể;vật liệu lọc những hóa chất tiền viêm (pro-inflammatory); vật tư bị tung thành nhiềuphần tử nhỏ. Những hạt được tạo nên tại mặt ngăn cách mô – thiết bị ghép vị động lực,liên quan mang lại ma gần kề của hai bề mặt khớp nối (ví dụ trường vừa lòng khớp háng, khớphàm tạm bợ thời...). Loại, hàm vị và hoạt tính sinh hóa của những hợp chất giảiphóng này rất có thể độc đối với tế bào, cảm ứng viêm và ngăn cản tiến trình lành hóavết thương; đặc trưng nhất, các hợp chất này cũng rất có thể gây viêm, dị ứng với gâyphản ứng miễn kháng hệ thống. Ví dụ, sự hiện tại diện các ion kim loại (như nickel,

Hình : các bạch cầu được hoạt hóa có tác dụng thayđổi mặt phẳng vật liệu ghép ghép. (A) Hình kính hiểnvi điện tử quét mặt phẳng của đĩapoly(etherurethane urea) (PEUU) đối chứng,không ghép ghép. (B) Hình kính hiển vi điện tửquét mặt phẳng của đĩa PEUU sau thời điểm ghép 28 ngàydưới domain authority của chuột. Tín đồ ta tin rằng cấu trúc bềmặt xù xì là do buổi giao lưu của các bạch cầuđược hoạt hóa

chromium, cobalt) có thể gây dị ứng và các phản ứng quá mẫn; những biến chứngnày thường trông thấy trong lâm sàng khi thực hiện các kim loại tổng hợp (như cobalt-chromium-molybden) vào nha khoa. Cơ chế đúng mực của sự hoạt hóa hệ miễn dịch của cácion sắt kẽm kim loại vẫn không được hiểu rõ.

Phần lớn các polymer sử dụng trong các ứng dụng y sinh hiện tại không gâyphản ứng miễn dịch quan trọng. Những vật liệu được thiết kế theo phong cách từ những polymer bao gồm thểphân hủy sinh học cùng khi phân hủy có mặt các thành phầm phụ (như acid lactic, acidglycolic, acid caproic) gồm tính tương hợp sinh học hoặc đã có sẵn trong khung người vàsẽ được thải ra phía bên ngoài qua con đường trao đổi hóa học bình thường.

Một số ion kim loại (đặc biệt là nickel) và các monomer (như benzylchloride) là các tác nhân gây ung thư. Thông qua hoạt động hóa học, những hợpchất này hoàn toàn có thể tham gia gửi dạng các tế bào bình thường. Sự phát triển khối utại nơi hoặc gần bề mặt vật ghép phụ thuộc vào vào bề ngoài và đặc tính vật lý củavật ghép.

Các phát triển thành chứng thông thường nhất trong quy trình lành hóa dấu thươngxung quanh trang bị ghép liên quan đến bao sợi trang bị ghép. Bởi mô tổn thương khônglành trả toàn, một lượng lớn mô hạt, gai xơ và sẹo được tạo thành thành. Sự cô lập vậtghép do bao sợi là một tiến trình thông thường mà khung hình đối phó với việc xâm nhậpcủa thiết bị ghép. Tuy nhiên, những biến chứng có thể tăng khi mô dày, không thấm làmsuy giảm các công dụng cơ học của đồ ghép hoặc ức chế sự giải phóng những tácnhân liệu pháp trong trường vừa lòng hệ phân phân phát thuốc. địa điểm bị cô lập trở đề nghị khógiải quyết trong trường đúng theo nhiễm, vi khuẩn và những vi sinh đồ gia dụng khác kiếm tìm thấy mộtnơi ẩn náu bên trong bao gai và trở nên tân tiến mạnh, chống sinh và các dược phẩmkhác ko thể tác động ảnh hưởng đến bởi không ngấm qua rào cản tế bào sợi cũng như khôngđủ lượng để có hiệu quả. Dưới trường hòa hợp này, bắt buộc phẫu thuật vứt bỏ vật ghép.Nếu được ghép bên dưới da, đồ gia dụng ghép cô lập trong bao sợi khôn xiết gần da và có thể bị đẩyra ngoài cơ thể.

III. CÁC VẬT LIỆU SINH HỌC TIẾP XÚC MÁU: CÁC Ý TƯỞ
NG ĐỂ

CẢI TẠO KHẢ NĂNG TƯƠNG HỢP MÁU

Hiện nay, những vật liệu được áp dụng trong lâm sàng đã dành yêu cầu về cácđặc tính cơ học nhưng tính tương hợp tuyệt vời nhất của chúng với huyết vẫn không đạtđược. Vị đó, những vật liệu polymer như polyurethane, silicone, polyolefin,polu(vinyl chloride) chỉ áp dụng trong thời hạn ngắn làm ra đông và đề xuất chấtchống đông máu.

Các vật liệu sử dụng thời hạn dài giống như tác nhân tạo cục máu tụ như
Dacron
TM có kết cấu mạng sợi chế tác thành mạch máu

nước cùng kỵ nước được điều chỉnh để giảm năng lượng bề mặt. Một thành phầnthích vừa lòng của tất cả hổn hợp polymer hoặc chiều dài những đoạn vào copolymer khốikiểm soát ngoài mặt của polymer. Bạn ta vẫn quan gần kề được sự kết dính tiểu cầugiảm đáng kể trên bề mặt copolymer khối ABA của HEMA ưa nước (A) và styrenkỵ nước (B). Sự thay đổi các đoạn ưa nước mềm cùng cứng khác biệt củapolyurethane đã cho thấy sự hấp phụ fibrinogen thấp với albumin cao giúp cải tạo tínhtương vừa lòng máu.

Ngoài ra, có thể tối thiểu sự tác động hệ sinh học/vật liệu sinh học bằng cáchbiến đổi bề mặt của polymer mà lại không biến hóa các công dụng khối của polymer. Vídụ, bề mặt polymer được ghép cùng với PEO thì tính ưa nước đã tăng, làm giảm hoạthóa vấp ngã thể và dính vào tiểu cầu. Tương tự, polymer kỵ nước được che một lớphydrogel như PHEMA sẽ nâng cấp tính không nghẽn mạch của polymer. Việc cốđịnh những nhóm chức như đội hydroxyl, carboxyl, amino không chỉ làm giảmnăng lượng mặt phẳng mà còn hoạt động như là đội liên kết tăng mạnh sự biến hóa đổibề phương diện hóa học.

III. Ghép thuốc

Tính tương thích máu của những vật liệu sinh học hoàn toàn có thể được nâng cao bằngcách phủ hoặc ghép các chất chống đông, những chất khắc chế sự dính vào tiểu cầuhoặc các chất hoạt hóa tiêu fibrin. Ví dụ thông dụng nhất là bắt cặp ion hoặc đồnghóa trị của heparin với bề mặt của catheter hoặc stent xúc tiếp với máu. Theonguyên tắc này, những chất sinh oxy bao gồm heparin gắn nhất quán trị đã được kiểm tratrong phân tách lâm sàng. Do hoạt tính của heparin giảm theo thời hạn tiếp xúcnên những ứng dụng thời gian dài vẫn không thành công. Bề ngoài này cũng có thể có thểđược ứng dụng để thắt chặt và cố định albumin, urokinase hoặc prostaglandin trên vật tư sinhhọc. Sự kết dính tiểu cầu giảm khi cố định và thắt chặt phosphorylcholine, một thành phầnchính của màng tiểu mong và hồng cầu, trên bề mặt polymer.

III. Bắt chiếc 1 màng sinh học

Một cách thức đầy có tương lai để tránh ngẫu nhiên phản ứng nào cản lại cácbề mặt lạ là bắt chước màng tế bào hồng mong ở mặt phẳng tiếp xúc máu.

IV. GIẢI QUYẾT SỰ NHIỄM TRÙNG CẤP TÍNH VÀ MÃN TÍNH

TRONG CÁC CA GHÉP VẬT LIỆU SINH HỌC

Tác hại vị sự sinh sản thoải mái và tự nhiên của vi khuẩn bao gồm sự bào mòn và hưhỏng nhân tố kim loại. Sự sản xuất thành biofilm còn là 1 trong những vấn đề nghiêmtrọng của y học, diễn tả ở sự lây lan trùng miếng cấy như là ống khí quản, ống

thông tĩnh mạch, thuỷ tinh thể tiếp xúc, ống niệu và phần đa mảnh ghép phụ trợnhư van tim, khớp nuốm thế, mảnh ghép nha khoa và mảnh ghép xương sống. Vào thực tế, việc ngày càng tăng sử dụng miếng ghép có tác dụng bằng vật tư sinhhọc cho bé người một trong những năm cách đây không lâu thường đi kèm theo với sự nhiễmtrùng vi khuẩn, thường do Staphylococcus epidermis tạo ra. Tuỳ thuộc vàonhững chế độ liên quan, những ảnh hưởng này có thể là cấp cho tính hoặc mãn tính(xuất hiện nhanh hay chậm sau khi cấy ghép). Sự hình thành biofilm thườngdẫn mang lại việc loại trừ hoặc thanh tra rà soát lại miếng ghép khiến tác động, hiệu quả gây ra sựtổn yêu thương ở bệnh dịch nhân.

IV. Biofilm là gì?

Chất nhầy có mặt trên bề mặt của những mảnh ghép y học tập (nút xoang nhĩ,khớp nhân tạo, ống thông...) thường là nơi ẩn náu cuả các loại vi sinh vật, chúngcó thể tồn tại dai dẳng mặc kệ sự hiện diện cuả thuốc kháng khuẩn hoặc khángnấm. Gần như vi sinh vật này (thường là những họ vi khuẩn, nấm, và các vi sinh vậtkhác) chế tác thành một quấn thể thường được biết thêm với tên gọi biofilm.

Biofilms are multilayered coloniesof bacteria that often khung onbiomedical implants, manifestingthemselves as acute or chronicinfections in a patient. Thisatomic force microscope (AFM)image of the surface structure ofa hydrated biofilm revealsmicrocolonies of bacteria, withchannels that are believed to lớn actas passageways carryingnutrients khổng lồ the bacteria. Institutescientists were the first togenerate and study AFM imagesof hydrated biofilms.

Biofilm ra đời trong môi trường có nước khi các vi sinh thiết bị tiếp xúc với các mặt phẳng rắn và vi sinh thiết bị tiếp xúc với nhau thông qua các polymer nước ngoài bào (EPS). Chúng sinh sản thành một chuỗi béo trên các bề mặt (kim loại, plastic, đá, mô sống hoặc chết). Thuật ngữ biofilm có thể gây hiểu lầm vì nó ngụ ý rằng những tế bào hình thành bắt buộc lớp đơn. Thật ra, theo quan tiếp giáp dưới kính hiển vi, biofilm bao gồm nhiều hóa học có kết cấu không

CÁC PHÒNG THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG DỊCH VỤ KỸ THUẬT

PTN vật liệu y sinh

Mục tiêu của Lab: biến một Lab nghiên cứu tiên phong và đứng đầu toàn quốc trong NCKH, CGCN, huấn luyện và giảng dạy sau đại học về vật tư y sinh. Kết phù hợp với các cửa hàng nghiên cứu, bệnh dịch viện, các công ty nhằm phát triển, ứng dụng và thương mại dịch vụ hóa các thành phầm nghiên cứu. Định hướng nghiên cứu của Lab: Nghiên cứu, cải tiến và phát triển các hệ vật liệu ứng dụng trong nghành nghề dịch vụ y sinh. Từng bước một đưa những sản phẩm nghiên cứu và phân tích vào ứng dụng trong thực tế như chế tạo các đồ vật nẹp, thay thế xương, stent và những thiết bị y tế. Nhóm vật liệu Kim nhiều loại y sinh:	Trưởng nhóm Chuyên môn: kỹ thuật vật liệu xaydungmh.com.edu.vn
	TS. Đỗ Văn QuảngThành viên Chuyên môn: vật liệu y sinh xaydungmh.com.edu.vn
	TS. Dương Ngọc BìnhThành viên Chuyên môn: khoa học vật liệu xaydungmh.com.edu.vn
	TS. Lê Minh HảiThành viên Chuyên môn: công nghệ vật liệu xaydungmh.com.edu.vn

Nhóm vật tư y sinh tiên tiến:

	Trưởng nhóm Chuyên môn: kỹ thuật và Kỹ thuật đồ vật liệu xaydungmh.com.edu.vn
	GS.TS Nguyễn Trọng GiảngThành viên, vắt vấn Chuyên môn: công nghệ và Kỹ thuật đồ gia dụng liệu xaydungmh.com.edu.vn
	PGS.TS Phạm Mai KhánhThành viên Chuyên môn: kỹ thuật và Kỹ thuật thứ liệu xaydungmh.com.edu.vn
	Th S. Cao quang quẻ NguyệnThành viên Chuyên môn: khoa học và Kỹ thuật đồ gia dụng liệu m.titech.ac.jp
	TS. Trịnh Văn TrungThành viên Chuyên môn: khoa học và Kỹ thuật đồ liệu xaydungmh.com.edu.vn
	TS. Nguyễn Thị Vân ThanhThành viên Chuyên môn: công nghệ và Kỹ thuật đồ dùng liệu xaydungmh.com.edu.vn
	TS. Lê Văn LịchThành viên Chuyên môn: công nghệ và Kỹ thuật đồ vật liệu xaydungmh.com.edu.vn

Nhóm vật liệu Nano y sinh:

	Trưởng nhóm Chuyên môn: Khoa học vật tư và công nghệ Nano xaydungmh.com.edu.vn
	PGS.TS Nguyễn Văn QuyThành viên Chuyên môn: Khoa học vật liệu và công nghệ Nano itims.edu.vn
	TS. Nai lưng Quang HuyThành viên Chuyên môn: Dịch tễ, cảm ứng Nano Y sinh nihe.org.vn
	TS. Vũ Ngọc PhanThành viên Chuyên môn: chất hóa học nano xaydungmh.com.edu.vn
	TS. Lê Thị TâmThành viên Chuyên môn: Sinh học phân tử, Y sinh xaydungmh.com.edu.vn

xaydungmh.com.edu.vn Address: 307-C9, Hanoi University of Science & Technology, No.1 Dai teo Viet, Hai tía Trung, Hanoi, Vietnam © by xaydungmh.com
xaydungmh.com 1999 - 2024
× Modal title

One fine body…