Biomaterial and biocompatibility

Question 1

Hvad er definitionen på biomaterialer?

Answer 1

Et materiale beregnet til at interagere med biologiske systemer for at evaluere, behandle, forstærke eller erstatte ethvert væv, organ eller funktion i kroppen.

Question 2

Hvilke overordnede grupper kan materialer som kan bruges til biomaterialer opdeles i?

Answer 2

Polymere 
Metaller 
Keramik
Naturlige materialer 
Komposister

Question 3

Hvilke egenskaber skal man være opmærksomme på ved biomaterialer

Answer 3

Overfladen
Bulk
Biologiske egenskaber

Question 4

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?

Answer 4

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.

Question 5

En anden vigtig overflade egenskab er den wettability, altså hvor meget vand reagerer med materialet. Hvordan bestemmes et materialets wettability?

Answer 5

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.

Question 6

Hvordan binder proteiner til en overflade?

Answer 6

Med elektrostatiske-, hydrofobiske bindinger og non-kovalente interaktioner.

Question 7

Topografi er den måde som en biomateriale er formet på. Hvorfor er dette en vigtig overflade egenskab?

Answer 7

Kan modulerer det biologiske respons af celler. Som er afhængig af størrelsen og fordelingen af topografien.

Question 8

Hvordan kan man ændre topografien på en mikroskala?

Answer 8

Overfladen af materialet, lave det ujævnt eller lige.

Question 9

Hvordan kan man ændre topografien på en submikroskala?

Answer 9

Ligesom ved mikroskala kan man ændre formen på overfladen således, at den bestemmer hvor meget cellerne strækkes

Question 10

Hvordan kan man ændre topografien på en nanoskala?

Answer 10

Ved at ændre på kollagen og proteiner på overfladen af materialet, som interagerer med cellen integriner og derved bestemmer graden af migration eller differentiering

Question 11

Hvilke egeneskaber skal man tage højde for ved biomaterialets bulk?

Answer 11

Mekaniske, termiske og elektriske egenskaber.

Question 12

Hvornår er de mekaniske bulk egenskaber vigtige at overveje?

Answer 12

Når biomaterialet skal matche et in vivo mikromiljø

Question 13

Hvornår er de termiske bulk egenskaber vigtige at overveje?

Answer 13

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.

Question 14

Hvornår er de elektriske bulk egenskaber vigtige at overveje?

Answer 14

Når man laver biomateriale til elektrisk aktivt væv såsom myocytter eller neuroner.

Question 15

Hvad er definitionen på biokampatibilitet?

Answer 15

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.

Question 16

Når man skal vurderer de biologiske egenskaber at et materiale, hvilke metoder bruger man da til in vitro tests?

Answer 16

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

Question 17

Når man skal vurderer de biologiske egenskaber at et materiale, hvilke metoder bruger man da til in præ-kliniske test?

Answer 17

Teste dens præsentation of sikkerhed på relevante dyremodeller.
Se på immunologiske faktorer såsom sensibilitet, irretationer, systemisk toksicitet, påvirkning på gener.

Question 18

Hvordan tester man cytotoksiciteten af et materiale?

Answer 18

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.

Question 19

Beskriv det klassiske paradigme for biomaterialer i tissue engineering, hvor man bruger patienten egne celler som biomateriale.

Answer 19

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.

Question 20

Nævn nogle biologiske polymere

Answer 20

Kollagen
Elastin
Chitosan
Silke

Question 21

Nævn nogle bionedbrydelige syntetiske polymere

Answer 21

PGA
PLA
PDLA

Question 22

Nævn nogle syntetiske bioefterlignende komponenter (de bruges ofte til knogle regenation)

Answer 22

Hydroxyapatit

Kalcium fosfat

Question 23

Nævn nogle allograft og xenograft materialer, der kan bruges som biomateriale

Answer 23

Knogle
Kollagen
ECM

Question 24

Nævn nogle bioaktive keramiker

Answer 24

Glas ti promovering af knoglevækst.

Question 25

Hvilke krav stiller man til biomaterialske scaffolds?

Answer 25

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

Question 26

Hvad vil polymer sige?

Answer 26

Er en masse gentagende enheder der er sat sammen i en lang kæde.

Question 27

Nævn nogle naturlige polymere

Answer 27

Agarose
Alginate
Chitosan
Hyaloron syre

Question 28

Nævn nogle syntestiske polymere

Answer 28

Poly-ethylen-glycerol
Poly-ethylen-glycerol diacrylate
Poly-ethylen-glycerol dimethacrylate.

Question 29

Polymer længden og organiseringen definerer egenskaberne af et materiale. Hvilke egenskaber kan polymerer give gennem overflade og bulk egenskaber?

Answer 29

Overflade: Kan gøre dem ladet eller hydrofobiske
Bulk: Gør at de krystaliserer, giver mekanisk styrke eller at de er nedbrydelige.

Question 30

Hvilke former kan polymere have?

Answer 30

Lineær
Forgrenede
Krydsbundet
Organiseret i et network

Question 31

Hvad er co-polymere?

Answer 31

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.

Question 32

Hvordan evaluerer man celle interaktionen med polymerer in vitro?

Answer 32

Ved 3 niveauer.
Level 1: adhesion of spredning
Level 2: vækst og migration
Level 3: aggregering og organisering.

Question 33

Hvordan vurderer man cellernes adhesion til materialet?

Answer 33

Man sår celler med materialet og vurderer igennem et mikroskop cellernes spredning på materialet, fordi jo mere de spredere sig jo bedre adhærer de.

Question 34

Hvordan vurderer man vækst af cellerne?

Answer 34

Ved et matbolic assays (MTT) eller ved direkte at tælle cellerne.

Question 35

Hvornår kalder man et materiale viscoelastisk?

Answer 35

Når det efter mekanisk påvirkning kan vende tilbage til sin form, som den startede med.

Question 36

Hvornår kalder man et materiale viscoelastisk-viscoplastisk?

Answer 36

Hvis materialet ikke vender tilbage til sin oprindelig form.

Question 37

På hvilke to måder kan immunsystemet afstøde biomaterialer på?

Answer 37

Hvis der er tale om små molekyler kan det blive fagocytoseret og nedbrudt
Ved større materialer kan der blive dannet en fibrøs kapsel.

Question 38

Hvordan karakteriserer man homopolymerer?

Answer 38

Ud fra deres mekaniske egenskaber
Takticitet (deres evne til at krystaliserer)
Termiske egenskaber

Question 39

Hvad er hydrogels?

Answer 39

Er vand-opsvulmede kryds-linkede polymere strukturer.

Question 40

Hvad betyder bioerodibel?

Answer 40

At polymerer nedbrydes af vand

Question 41

Hvad betyder bioresorabable?

Answer 41

At polymere nedbrydes ved cellulær kontakt

Question 42

Hvad betyder bioderedable?

Answer 42

At polymerer nedbrydes ved enzymatisk aktivitet

Question 43

Hvad betyder bulk erosion?

Answer 43

Penetreringen af vand overstiger graden for opløsligheden af polymeren således at bulk materialet bliver opløst.

Question 44

Hvad betyder surface erosion?

Answer 44

Penetreringen af vand er lavere end graden for opløsligheden af polymeren således at overfladen opløses.

Question 45

Hvilke to metoder bruges til at syntetiserer polymere?

Answer 45

Addition polymerization

Condensation polymerization

Question 46

Hvilke tre steps bruges i addition polymerization?

Answer 46

Initiation
Propagation
Termination

Question 47

Hvilken polymer syntetiseringsmetode bruges til at danne co-plymerer?

Answer 47

Addition polymerization

Question 48

Hvilken polymer syntetiseringsmetode bruges til at danne linæere til videre syntetisering af krydbundne polymere eller forgrenede polymere?

Answer 48

Condensation polymerization

Question 49

Hvordan kan man bruge MTT til at teste toksicitet og vækst?

Answer 49

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.

Question 50

Hvordan kan man måle på cellernes migration?

Answer 50

Ved et visualiserings assay gennem en computer-assisterede optælling af celler.

Question 51

Hvordan får man celler til at aggregerer?

Answer 51

Inkuberer celler i en suspension under rolig rotering eller ved at tilføje et protein der får cellerne til at aggregerer.