Biomaterial and biocompatibility Flashcards
Hvad er definitionen på biomaterialer?
Et materiale beregnet til at interagere med biologiske systemer for at evaluere, behandle, forstærke eller erstatte ethvert væv, organ eller funktion i kroppen.
Hvilke overordnede grupper kan materialer som kan bruges til biomaterialer opdeles i?
Polymere Metaller Keramik Naturlige materialer Komposister
Hvilke egenskaber skal man være opmærksomme på ved biomaterialer
Overfladen
Bulk
Biologiske egenskaber
Overflade egenskaberne på biomaterialet er en vigtig komponent da dens kemi bestemmer hvad der kan bindes på dens overflade. I hvilken retning ønsker man ofte at behandle sin overflade hen mod?
Man vil ofte gerne have den mere hydrofilsk, hvis man vil have celler til at binde og mere hydrofobisk hvis man vil have proteiner til at binde.
En anden vigtig overflade egenskab er den wettability, altså hvor meget vand reagerer med materialet. Hvordan bestemmes et materialets wettability?
Ved noget man kalder kontakt vinkel, som er vanddråbens vinkel, som skal ligge mellem 75-80 grader for at være optimal for at binde celler.
Hvordan binder proteiner til en overflade?
Med elektrostatiske-, hydrofobiske bindinger og non-kovalente interaktioner.
Topografi er den måde som en biomateriale er formet på. Hvorfor er dette en vigtig overflade egenskab?
Kan modulerer det biologiske respons af celler. Som er afhængig af størrelsen og fordelingen af topografien.
Hvordan kan man ændre topografien på en mikroskala?
Overfladen af materialet, lave det ujævnt eller lige.
Hvordan kan man ændre topografien på en submikroskala?
Ligesom ved mikroskala kan man ændre formen på overfladen således, at den bestemmer hvor meget cellerne strækkes
Hvordan kan man ændre topografien på en nanoskala?
Ved at ændre på kollagen og proteiner på overfladen af materialet, som interagerer med cellen integriner og derved bestemmer graden af migration eller differentiering
Hvilke egeneskaber skal man tage højde for ved biomaterialets bulk?
Mekaniske, termiske og elektriske egenskaber.
Hvornår er de mekaniske bulk egenskaber vigtige at overveje?
Når biomaterialet skal matche et in vivo mikromiljø
Hvornår er de termiske bulk egenskaber vigtige at overveje?
I produktionen af biomaterialet, hvis det nu skal være en vis temperatur, for at have en vis form inden det indsættes i kroppen eller omvendt.
Hvornår er de elektriske bulk egenskaber vigtige at overveje?
Når man laver biomateriale til elektrisk aktivt væv såsom myocytter eller neuroner.
Hvad er definitionen på biokampatibilitet?
Er et materialets evne til at virke med det rigtige respons i en specifik applikation.
Som er et sammenspil mellem egenskaberne for biomaterialet, dens funktion men også værtens respons på materialet.
Selvom et materiale er biokampatibil i et væv er det ikke sikkert den er det i et andet.
Når man skal vurderer de biologiske egenskaber at et materiale, hvilke metoder bruger man da til in vitro tests?
Cytotoksisk test
Dens evne til at påvirker cellers adhesion, morfologi, vækst og migration
Dens påvirkning på ECM produktion
Analyserer gen expression og differentiering af cellerne
Når man skal vurderer de biologiske egenskaber at et materiale, hvilke metoder bruger man da til in præ-kliniske test?
Teste dens præsentation of sikkerhed på relevante dyremodeller.
Se på immunologiske faktorer såsom sensibilitet, irretationer, systemisk toksicitet, påvirkning på gener.
Hvordan tester man cytotoksiciteten af et materiale?
Man kan overfører materialet direkte til cellerne i en petrisskål.
Man kan overfører materialet til en tube med væske, herefter kan væsken overføres til cellerne.
Beskriv det klassiske paradigme for biomaterialer i tissue engineering, hvor man bruger patienten egne celler som biomateriale.
Man høster celler fra donor og kultiverer dem
Herefter sås de over i den passende scaffold med de passende GF.
Herefter flyttes de til en bioreaktor, hvor de har de korrekte forhold for vækst of differentiering.
Herefter kan vævet blive implanteret til det valgte sted.
Nævn nogle biologiske polymere
Kollagen
Elastin
Chitosan
Silke
Nævn nogle bionedbrydelige syntetiske polymere
PGA
PLA
PDLA
Nævn nogle syntetiske bioefterlignende komponenter (de bruges ofte til knogle regenation)
Hydroxyapatit
Kalcium fosfat
Nævn nogle allograft og xenograft materialer, der kan bruges som biomateriale
Knogle
Kollagen
ECM
Nævn nogle bioaktive keramiker
Glas ti promovering af knoglevækst.
Hvilke krav stiller man til biomaterialske scaffolds?
De skal være i 3D for at promoverer vækst og modning
Skal have samme mekaniske egenskaber som værten
Skal have makrohuller (porosity)
Skal være nedbrydelig
Skal give passende signaler til celler så det fremmer vækst og differentiering
Reducerede arvæv
Skal interagerer med værtsvævet
Skal være nem at forberede og steriliserer inden implantation
Skal være nem og billig at producerer
Hvad vil polymer sige?
Er en masse gentagende enheder der er sat sammen i en lang kæde.
Nævn nogle naturlige polymere
Agarose
Alginate
Chitosan
Hyaloron syre
Nævn nogle syntestiske polymere
Poly-ethylen-glycerol
Poly-ethylen-glycerol diacrylate
Poly-ethylen-glycerol dimethacrylate.
Polymer længden og organiseringen definerer egenskaberne af et materiale. Hvilke egenskaber kan polymerer give gennem overflade og bulk egenskaber?
Overflade: Kan gøre dem ladet eller hydrofobiske
Bulk: Gør at de krystaliserer, giver mekanisk styrke eller at de er nedbrydelige.
Hvilke former kan polymere have?
Lineær
Forgrenede
Krydsbundet
Organiseret i et network
Hvad er co-polymere?
Det er sammensatte polymerer, således at de ikke kun består af en type enhed.
De er nedbrydelige og ikke toksiske da de nedbrydes til glycerol og laktat.
Hvordan evaluerer man celle interaktionen med polymerer in vitro?
Ved 3 niveauer.
Level 1: adhesion of spredning
Level 2: vækst og migration
Level 3: aggregering og organisering.
Hvordan vurderer man cellernes adhesion til materialet?
Man sår celler med materialet og vurderer igennem et mikroskop cellernes spredning på materialet, fordi jo mere de spredere sig jo bedre adhærer de.
Hvordan vurderer man vækst af cellerne?
Ved et matbolic assays (MTT) eller ved direkte at tælle cellerne.
Hvornår kalder man et materiale viscoelastisk?
Når det efter mekanisk påvirkning kan vende tilbage til sin form, som den startede med.
Hvornår kalder man et materiale viscoelastisk-viscoplastisk?
Hvis materialet ikke vender tilbage til sin oprindelig form.
På hvilke to måder kan immunsystemet afstøde biomaterialer på?
Hvis der er tale om små molekyler kan det blive fagocytoseret og nedbrudt
Ved større materialer kan der blive dannet en fibrøs kapsel.
Hvordan karakteriserer man homopolymerer?
Ud fra deres mekaniske egenskaber
Takticitet (deres evne til at krystaliserer)
Termiske egenskaber
Hvad er hydrogels?
Er vand-opsvulmede kryds-linkede polymere strukturer.
Hvad betyder bioerodibel?
At polymerer nedbrydes af vand
Hvad betyder bioresorabable?
At polymere nedbrydes ved cellulær kontakt
Hvad betyder bioderedable?
At polymerer nedbrydes ved enzymatisk aktivitet
Hvad betyder bulk erosion?
Penetreringen af vand overstiger graden for opløsligheden af polymeren således at bulk materialet bliver opløst.
Hvad betyder surface erosion?
Penetreringen af vand er lavere end graden for opløsligheden af polymeren således at overfladen opløses.
Hvilke to metoder bruges til at syntetiserer polymere?
Addition polymerization
Condensation polymerization
Hvilke tre steps bruges i addition polymerization?
Initiation
Propagation
Termination
Hvilken polymer syntetiseringsmetode bruges til at danne co-plymerer?
Addition polymerization
Hvilken polymer syntetiseringsmetode bruges til at danne linæere til videre syntetisering af krydbundne polymere eller forgrenede polymere?
Condensation polymerization
Hvordan kan man bruge MTT til at teste toksicitet og vækst?
Ved at måle på f.eks. LDH i suspensionen kan man måle på hvor mange celler som er døde, da de frigiver deres indhold.
Ved at tilføje tetrazolium kan man måle på formazan i suspensionen da cellerne omdanner tetrazolium til formazan.
Hvordan kan man måle på cellernes migration?
Ved et visualiserings assay gennem en computer-assisterede optælling af celler.
Hvordan får man celler til at aggregerer?
Inkuberer celler i en suspension under rolig rotering eller ved at tilføje et protein der får cellerne til at aggregerer.
