Биоматериалы

БИОМАТЕРИАЛЫ (материалы медикобиологического назначения), природные и синтетические материалы, предназначенные для создания изделий, устройств и препаратов, применяемых в медицине, биотехнологии, сельском хозяйстве, косметологии и пр., и используемые для обеспечения и оптимизации жизнедеятельности человека, животных, растений, микроорганизмов. Биоматериалы функционируют в непосредственном контакте с живыми тканями и клеточными объектами.

Наиболее крупные области применения биоматериалов - производство медицинских имплантатов, в том числе предназначенных для введения в сердечнососудистую (эндопротезы сосудов, клапанов и целого сердца и др.) и костную (эндопротезы суставов и фрагментов костей, крепёжные детали, клеи и цементы) системы, офтальмологических имплантатов, шовных материалов и др.; препаратов, обладающих различными типами биологической активности; материалов для разделения и очистки биологических жидких тканей и сред; полимерных систем для культивирования и выращивания культур клеток и тканей. В зависимости от области применения биоматериалы могут быть использованы для создания высокопрочных изделий, эластичных и гелевых систем, а также водорастворимых препаратов.

Одно из главных требований, предъявляемых к биоматериалам, - биосовместимость - способность выполнять определённую функцию в течение требуемого времени без вреда для окружающих тканей и организма в целом; такие материалы называют биологически совместимыми или биосовместимыми. Исключение составляют биоматериалы, являющиеся компонентами препаратов с биоцидной или ингибирующей активностью. Важное свойство биоматериалов, контактирующих с кровью, - гемосовместимость, т. е. способность не оказывать отрицательные действия на кровь. В ряде случаев изделия из биоматериалов должны легко подвергаться биодеградации, сопровождающейся уменьшением размера и массы в процессе функционирования под действием компонентов окружающей биологической среды, в частности в результате биодеструкции, приводящей в данных условиях к разрыву химических связей в молекуле биоматериала.

В качестве биоматериалов используют металлы (например, тантал) и сплавы, керамические материалы (например, на основе Al₂О₃, ZrO₂), биоситаллы (CaO - MgO - SiO₂ - Р₂О₅), материалы на основе гидроксиапатита Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂, углеродные материалы. Большую часть ассортимента биоматериалов составляют полимеры (так называемые биомедицинские полимеры, полимеры медико-биологического назначения), а также композиты на их основе. Важнейшие биомедицинские полимеры - полиолефины, главным образом полиэтилен и полипропилен, полиэтилентерефталат, способные к биодеградации полиэфиры на основе гидроксикарбоновых кислот (например, гликолевой и молочной), обладающие повышенной гемосовместимостью сегментированные полиуретаны, полимеры и сополимеры эфиров метакриловой, акриловой и цианакриловой кислот, полимеры и сополимеры N-винилпирролидона, природные полимеры - производные целлюлозы, а также декстраны, гепарин, хондроитинсульфаты, хитозан, крахмал, коллаген и продукты их превращений.

Лит.: Платэ Н.А., Васильев А. Е. Физиологически активные полимеры. М., 1986; Биосовместимость. М., 1999; Shtilman М.I. Polymeric biomaterials. Utrecht; Boston, 2003. Vol. 1; Biomaterials science. 2nd ed. Amst., 2004.