Aplikace kompozitů v biomateriálech

Prezentace na téma: "Aplikace kompozitů v biomateriálech"— Transkript prezentace:

1 Aplikace kompozitů v biomateriálech
Bc. Jiří Janeček KMM/BM

2 Přehled Kompozity v tkáňovém inženýrství Definice kompozitu
Kompozity v kostním tkáňovém inženýrství Kompozity v cévním tkáňovém inženýrství Kompozity v nervovém tkáňovém inženýrství

3 Definice kompozitu Kompozitní materiál, zkráceně kompozit je obecně vzato materiál ze dvou, nebo více substancí s rozdílnými vlastnostmi, které dohromady dávají výslednému výrobku nové vlastnosti, které nemá sama o sobě žádná z jeho součástí

4 Kompozity v kostním tkáňovém inženýrství (1)
Výplně kostních defektů: Keramika - fosforečnan vápenatý Hydroxyapatit - fosforečnan vápenatý Biokeramické sklo - 45S5 Bioglass ® bioaktivní struktura Polymery: přírodní – kolagen typu I Syntetické : PLA - Kyselina polymléčná PGA - Kyselina polyglykolová PLGA - Kyselina polymléčná-ko-glykolová PPF - polypropylen-fumarát PHA - polyhydroxyalkanoát + polymer

5 Kompozity v kostním tkáňovém inženýrství (2)
Výhody kompozitních výplní kostních defektů Nevyvolává napěťové stínění jako kovy Vhodná porezita povrchu a kinetický rozpad Zvýšená osteokonduktivita (osteokonduktivita = struktura vzájemně propojených makropórů požadované velikosti ( μm) usnadňující vrůstání kosti)

6 Kompozity v cévním tkáňovém inženýrství (1)
Srdeční chlopně Mechanické Samotná chlopeň je patří operovanému člověku (vzácně) - (autograft) Chlopeň od dárce - (homograft, alograft) Chlopeň použitá z jiného živočíšného druhu (prasete, krávy) - (xenograft) Ve vývoji: PGA síťoviny potažené PB4H PH4B = poly hydroxybutyrát Studie použití těchto chlopních konstrukcí prokázaly schopnost buněk odvozených z ovčí kostní dřeně přežít a vytvářet tkáň s mnoha funkčními podobnostmi s přirozenými chlopněmi

7 Kompozity v cévním tkáňovém inženýrství (2)
Srdeční chlopně Obr.1 – implantáty srdečních chlopní

8 Kompozity v cévním tkáňovém inženýrství (3)
Cévní systémy Požadované vlastnosti pružnost poddajnost Syntetické kompozity expandovaný polytetrafluorethylen (ePTFE) používaný téměř 30 let nekompaktibilní konstrukce -> nesoulad s přírodními cévami Expandovaný polytetrafluorethylen (ePTFE) potažený fosfolipidovým filmem V porovnání s nekompozitním implantátem má kompozitní implantát stabilný ve vysokých smykových rychlostech brání usazování destiček a fibrinogenu a trombu

9 Kompozity v cévním tkáňovém inženýrství (4)
Cévní systémy Přírodní kompozity (vývoj) Kompozitní složení kolagenu a fibrinu lepší mechanické vlastnosti než složení tvořené pouze ze samostatné čisté složky architektura tkáně je více podobná přírodním cévám, ale v současné době nemají dostatečnou pevnost pro klinické použití

10 Kompozity v nervovém tkáňovém inženýrství (1)
Centrální nervový systém (CNS) Po úrazech vznikají na CNS tzv. gliální jizvy, které neumožňují pronikání potřebných neuronů Neuron = nervová buňka Snaha o vytvoření substrátů, kterými se vyplní dutiny v CNS, a které umožňují pronikání neuronů a novotvoření tkáně, aniž by ovlivňovaly hematoencefalickou bariéru nebo podněcování dalších zánětů v tak nepříznivém prostředí.

11 Kompozity v nervovém tkáňovém inženýrství (2)
HA - laminin gely HA = kyseliny hyaluronové; Lamin =  glykoprotein Funkce: redukci gliálních jizev zvýšené začlenění do okolní tkíně zvýšená buněčná infiltrace (zvýšené pronikání buněk do okolní tkáně) zvýšená angiogeneze (proces novotvorby krevních kapilár)

12 Závěr Kompozity získaly své místo v oblasti tkáňového inženýrství v důsledku nedostatku jednotlivých biomateriálů, které by splňovaly multifunkční potřeby regenerující tkáně. Mnoho úspěšných aplikací existuje v kostních a neurologických systémech, kde prospěšné vlastnosti jednotlivých složek kompozitních systémů působí synergicky v kombinaci, prokázaly zvýšenou biologickou aktivitu a zvýšenou integraci do hostitelské tkáně. Kompozity cévního systém, především srdečních chlopní, mají omezenější pozitivní výsledky, protože nedostatky každého materiálu jsou smíšeny v současné době převažují nějaké aditivní zisky.

13 Děkuji za pozornost

14 Zdroje [1] DAVIS, H.E. a J.K. LEACH. Topics in Multifunctional Biomaterials and Devices: Hybrid and Composite Biomaterials in Tissue Engineering. [online] [cit ]. Dostupné z:  [2] CMAJ: Transcatheter heart-valve replacement: update [online]. [cit ]. Dostupné z:  [3] DOMINIK, Jan. Interní medicína pro praxi: MECHANICKÉ SRDEČNÍ CHLOPNĚ VERSUS BIOPROTÉZY [online] [cit ]. Dostupné z:  [4] Euromise: Biokompatibilita [online]. [cit ]. Dostupné z:  [5] Wikipedie: Homeostáza [online]. [cit ]. Dostupné z: