Biomaterials Flashcards
Biomaterial
ett material som är menat att användas i ett / interagera med ett biologiskt system
- utvärdera, bota, eller ersätta organ, vävnad eller funktion i kroppen
Scaffold
Biomaterial, naturligt eller artificiellt, ger en struktur för cellerna att fästa vid, växa, få rätt funktion och transplanteras
vill ha kontroll över: biocompatibility och biodegradability
Bioreactor
system som ger biologiskt liknande omgivning, med näring, rätt temp, pH, mekanisk stimulering, elektriska signaler
- viktigt att utsätta för mekanisk stimulering (alla vävnader har någon mekanisk funktion)
- svårt, måste se till att cellerna inte dör
Steg 1
framställa material (levande celler)
Autologous
Från egen patient
Allogenic
Från annan individ, samma art
Xenogenic
Från anna art (t ex grisdelar till människa)
Syngenic
Från genetisk indiska personer (tvillingar)
Primary cells
Från organism
Secondary cells
Från cellbank, cellinje
Stem cells
Odifferentierade celler
Steg 2
-Bioreactor för att odlaupp cellerna
- flytta celler till scaffold, för att låta cellerna få rätt form
- svårt, cellerna kan dö
- kommer vara stor skillnad i miljön mellan celler på ytan (i kontakt med lösning) och celler i mitten (kontakt med endast andra celler)
- kan nu ha blodkärl i nya organet, för att få samma miljö överallt
In vitro
Vävnad syntetiseras utanför kroppen, sätts sedan in i kroppen
In vivo
Celler odlas i kroppen, använder kroppen som biorekator
- behöver inte nödvändigtvis vara i rätt organ
In situ
Växer cellerna i rätt vävnad, någonstans där man kan använda kroppens uppbyggande egenskaper
- t ex för blodkärl
Structural hierarchy
Nivåer av hierarki i organ och vävnad, något vi måste ta hänsyn till när vi bygger scaffolds
Extracellulär matrix
Gel av glykosaminoglykan med protein fiber och filament.
- Ger möjlighet för kommunikation mellan celler, påverkar struktur och fästning (adhesion)
- kan bildas och modifieras av cellerna själva.
- styr topografi (spacial environment), mekaniska egneskaper, tillväxtfaktorer
- om vi kan kontrollera ECM kan vi kontrollera vävnaden
EMC och scaffolds
- scaffolds yta avgör struktur
- kan laddads med tillväxtfaktorer
- tillväxtfaktorerna kan bakas in i scaffold, kommer utsöndras över tid
- kan ha olika tillväxtfaktorer på olika platser
- hårdare material mindre diffusivitet, svårighett då molekyler inte diffunderar som vi vill
- behöver ligander för cell adhesion
- vill att vår matrix ska kunna brytas ned, så att cellerna kan göra sin egen
Self-assembly
- För att göra fiberpolymerer
- använder bioplolymerer som peptider och nukleinsyror
- non-kovalenta interaktion som spontant gör en 3Dstruktur
Phase separation
-metod för att göra fiberpolymerer
- material med olika ämnen, kan ändra temperatur så att delar smälter/evaporerar bort eller lägga i lösningsmedel så at vissa delar löses upp
Electrospinning
-metod för att göra fiberpolymerer
- sprutar laddad polymer på en (motsatt) laddad platta
- kan bilda olika strukturer med olika plattor, flera lager
Topography
rumslig palts, alla platser är inte likadana/har inte samma miljö
First generation Implants
Oplanerade implantat, med bioinerta material, lyckas på slump
Second generation implants
Inerta material, byggt på erfarenhet
Third generation implants
Med bioengineered material, med scaffolds
bottom up approach
Odla celler, i 2D, lägg lagren på varandra för 3D-struktur -> vävnad
Nackdelar:
- låg vaskularitet och diffusion
- låg celldensitet
,- ej jämn cellfördelning
Top-down approaches
Celler + DNA/protein/ECM, läggs i porös scaffold. Celler prolifierar och scaffold degraderas, vävnad.
4 olika vävnadskategorirer
connective, eptiel, nerv, muskel
Epitelceller
endast cell, ingen ECM
Basal membran
Under epitelceller, mellan epitelceller och det innanför
- 100% ECM, inga celler
Interstitial matrix / stroma
celler, ECM, blodkärl
innanför epitelceller och basal lamina
-det svåra i organregenration
- när storman i vävnaden har generats bildas epitelceller och under dessa basal lamina spontant
Reversible injury
dermis fortfarande intakt, endast epidermis skadat. Kan regenereras självt
Irreversible injury
Längre än epidermis, även dermis skadat
- ärrvävnad ersätter skadat dermis
Organ printing
integrerar biologi och 3D-printing, artificiella organ kan skapas med en bioprinter. Skriver med blandning av celler och biomaterial. Droppar ut på biopapper 8hydrogel och kollagen), lager läggs på varandra
