Biokompatibilita

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Biokompatibilita souvisí s chováním materiálů v různých prostředích. Termín zahrnuje schopnost materiálu přijmout odpověď hostitele při specifických situacích[1]. Nejednoznačnost tohoto termínu poukazuje na neustálý vývoj poznatků o tom, jak biomateriály interagují s lidským tělem, a především jak tyto interakce ovlivňují úspěšné přijmutí pomocných lékařských zařízení jako jsou například kardiostimulátory nebo kyčelní náhrady. Moderní zdravotnické náhrady a protézy jsou často vyrobeny z více než jednoho materiálu, takže je nedostačující zmínit se pouze o biokompatibilitě jednoho konkrétního materiálu[2].

Protože imunitní reakce a reparační funkce jsou komplikované, není možné popisovat biokompatibilitu vybraného jednoho materiálu ve vztahu k jedinému buněčnému typu nebo tkáni. Při testování biokompatibility se často využívají velké sady in vitro testů, které se používají v souladu s ISO 10993 (nebo jinými podobnými normami)[3]. Testuje se, zda je určitý materiál (nebo spíše biomedicínský produkt) biokompatibilní[4]. Tyto testy neurčují přímo biokompatibilitu materiálu, ale představují důležitý krok k testování na zvířatech a dále ke klinickým testům, které určí výslednou biokompatibilitu materiálu v dané aplikaci zdravotnických náhrad (implantáty, léky)[5]. Výsledky výzkumu ukazují, že při provádění in vitro testování cytotoxicity biomateriálů by měly být pečlivě specifikované podmínky testování ve srovnání s dalšími studiemi.

Biokompatibilita souvisí s chováním biomateriálů v různých prostředích za různých chemických a fyzikálních podmínek. Termín může odkazovat na specifické vlastnosti materiálu, aniž by specifikoval, kde nebo jak má být materiál použit. Materiál může například vyvolat malou nebo žádnou imunitní odpověď v daném organismu a může nebo nemusí být schopen integrovat se s konkrétním typem buňky nebo tkání. Chirurgická implantace biomateriálu do těla spouští v organismu zánětlivou reakci s tím spojené hojení poškozené tkáně[6].

IUPAC (Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie) definice

Biokompatibilita (biomedicínské terapie): schopnost materiálu fungovat s adekvátní odezvou hostitele v konkrétní aplikaci[7].

Biokompatibilita: Schopnost být v kontaktu s jiným živým systémem bez nepříznivých účinků.

Historie[editovat | editovat zdroj]

Termín biokompatibilita byl pravděpodobně poprvé zmíněn v recenzovaných časopisech na setkání v roce 1970 panem RJ Hegyeli (Amer Chem Soc Annual Meeting abstract) a panem CA Homsy[8]. Trvalo téměř dvě desetiletí, než se termín biokompatibilita začal běžně používat ve vědecké literatuře.

V poslední době se Williams znovu pokouší přehodnotit současný stav znalostí týkající se faktorů určující úspěch přijmutí lékařských implantátů. Poukazuje na to, že vybraný implantát nemusí být vždy pozitivně bioaktivní, ale nesmí způsobovat žádné škody (ať už lokální nebo celého systému)[9].

Pět definic biokompatibility[editovat | editovat zdroj]

  1. Kvalita bez toxických nebo škodlivých účinků na biologické systémy[10].
  2. Williamsova definice: Schopnost materiálu fungovat s patřičnou odezvou při konkrétní aplikaci[11].
  3. Porovnání tkáňových reakcí vyvolané úzkým spojením implantovaného materiálu s místem jeho implantace v hostitelské tkáni.
  4. Poukazuje na schopnost biomateriálu vykonávat požadovanou funkci (léčebnou terapii), aniž by u příjemce vyvolával jakékoli nežádoucí lokální nebo celosystémové účinky, ale vyvolával nejvhodnější a prospěšnou buněčnou, nebo tkáňovou odezvu v konkrétní situaci. Důležitá je optimalizace klinicky relevantního výkonu dané terapie.
  5. Biokompatibilita je schopnost protézy implantované do těla existovat v harmonii s tkání, aniž by způsobovala škodlivé změny.[12]

Komentáře k výše uvedeným pěti definicím:[editovat | editovat zdroj]

  1. První definice není v souladu s Williamsovou definicí[13], protože biokompatibilitu definuje pouze jako nepřítomnost reakce hostitele a nezahrnuje žádné požadované pozitivní interakce mezi tkání hostitele a biomateriály.
  2. Takzvaná Williamsova definice byla definována na konferenci European Society for Biomaterials Consensus Conference a je snadno dohledatelná v The Williams Dictionary of Biomaterials.
  3. Třetí definice se podle Williamsova slovníku nedoporučuje používat, protože se týká pouze lokálních tkáňových reakcí na zvířecích modelech.
  4. Čtvrtá definice je přesnějším rozšířením definice první, která uvádí, že i nízká toxicita může působit rozdílně na různé materiály.

Biokompatibilní[editovat | editovat zdroj]

V literatuře se velmi často setkáváme s přídavným jménem ,,biokompatibilní“. Podle Williamsovy definice to však nedává smysl, jelikož biokompatibilita je souvislost vnitřních a vnějších vlivů tohoto jevu tj. klinický výsledek přijmutí implantátu určuje více faktorů. To také poukazuje na jednu ze slabin této definice, protože implantát je z pravidla vyroben z více než jednoho materiálu.

Pokovená skla na bázi hořčíku s přídavkem zinku a vápníku jsou v současnosti testovány jako potenciální biokompatibilní kovové biomateriály ze kterých by mohly být vytvořeny lékařské implantáty[14].

Biokompatibilita (nebo také tkáňová kompatibilita) popisuje schopnost materiálu fungovat s vhodnou odezvou hostitele. Biokompatibilní materiál musí být zcela inertní, ale záleží na reakci hostitele.[15]

Navrhované dílčí definice[editovat | editovat zdroj]

Rozsah definice je tak široký, že se Williams pokusil najít vhodné podskupiny, aby mohl vytvořit užší definice. V článku MDT z roku 2003 byly vybrané následující podskupiny a jejich definice:

Biokompatibilita dlouhodobých implantovaných zařízení[editovat | editovat zdroj]

Biokompatibilita dlouhodobého implantovaného zdravotnického prostředku se týká schopnosti implantátu vykonávat určené funkce s požadovaným stupněm implantace do hostitele, aniž by u toho hostitel vyvolával jakékoli nežádoucí lokální nebo celo systémové účinky.

Biokompatibilita krátkodobých implantovaných zařízení[editovat | editovat zdroj]

Jedná se o biokompatibilitu implantátu, který je záměrně umístěn do kardiovaskulárního systému pro přechodné diagnostické nebo terapeutické účely. Jedná se o schopnost implantátu vykonávat danou funkci v proudící krvi s minimální interakcí mezi implantátem a krví. Nesmí se jednat o nepříznivý vliv na výkon implantátu a zároveň se nesmí aktivovat nechtěné nekontrolované kaskády buněčných nebo plazmatických kaskád.

Biokompatibilita produktů tkáňového inženýrství[editovat | editovat zdroj]

Biokompatibilita lešení nebo matrice pro produkty tkáňového inženýrství se týká schopnosti fungovat jako substrát, který bude podporovat vhodnou buněčnou aktivitu. Jedná se o usnadnění molekulárních a mechanických signalizačních systémů za účelem regenerace tkání, aniž by byla vyvolána jakákoliv nežádoucí odezva buněk hostitele.

V těchto definicích se biokompatibilita vztahuje spíše k zařízení než k materiálům.

Ve dnech 15. - 16. září 2005 se v Sorrentu konala konference o definicích biomateriálů.[16]

Související:[editovat | editovat zdroj]

  • Biokompatibilní materiál
  • Biomateriál
  • Zdravotnická zařízení
  • Zdravotnické implantáty
Biomateriál[editovat | editovat zdroj]

Biomateriál je látka, která byla navržena tak, aby integrovala s biologickými systémy pro lékařské účely. Jedná se buď o terapeutické (léčba, rozšíření, opravy nebo nahrazení tkáňové funkce těla) nebo diagnostické.

Vědecky jsou biomateriály staré asi padesát let. Studium biomateriálů se nazývá věda o biomateriálech nebo biomateriálové inženýrství. Během své historie zažívají stabilní a silný růst, přičemž mnoho společností investuje velké množství peněz do vývoje nových produktů. Věda o biomateriálech zahrnuje prvky medicíny, biologie, chemie, tkáňového inženýrství a vědy o materiálech.

Biomateriály se liší od biologických materiálu jako je například kost, která je produkovaná biologickým systémem. Je třeba věnovat pozornost definici biomateriálu, protože je biokompatibilní pro různé aplikace.

Biomateriál, který je biokompatibilní nebo vhodný pro jednu aplikaci, nemusí být biokompatibilní pro jinou aplikaci.[17]

Definice biomateriálu podle IUPAC definition[editovat | editovat zdroj]

Jedná se o materiál používaný v kontaktu s živými organismy nebo mikroorganismy.[18]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. BLACK, Jonathan. Biological performance of materials : fundamentals of biocompatibility. 4th ed. vyd. Boca Raton: CRC Taylor & Francis 497 pages s. Dostupné online. ISBN 0-8493-3959-6, ISBN 978-0-8493-3959-2. OCLC 60826678 
  2. COLEMAN, K.P.; CHRISTIAN, W.V.; ZHANG, W. Accelerating medical device biocompatibility evaluation: An industry perspective. [s.l.]: Elsevier Dostupné online. S. 223–262. 
  3. Materials in Medical Device Design. [s.l.]: CRC Press Dostupné online. S. 96–123. 
  4. Immunotoxicology (ISO 10993-20). [s.l.]: CRC Press Dostupné online. S. 190–245. 
  5. RESHETOV, I. V.; STARCEVA, O. I.; ISTRANOV, A. L. Three-dimensional biocompatible matrix for reconstructive surgery. In: Tomsk, Russia: [s.n.], 2016. Dostupné online. DOI 10.1063/1.4960275. S. 020056.
  6. JABLONSKÁ, Eva; KUBÁSEK, Jiří; VOJTĚCH, Dalibor. Test conditions can significantly affect the results of in vitro cytotoxicity testing of degradable metallic biomaterials. Scientific Reports. 2021-03-23, roč. 11, čís. 1. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. ISSN 2045-2322. DOI 10.1038/s41598-021-85019-6. 
  7. VERT, Michel; DOI, Yoshiharu; HELLWICH, Karl-Heinz. Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012). Pure and Applied Chemistry. 2012-01-11, roč. 84, čís. 2, s. 377–410. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. ISSN 1365-3075. DOI 10.1351/PAC-REC-10-12-04. 
  8. HOMSY, Charles A. Bio-Compatibility in selection of materials for implantation. Journal of Biomedical Materials Research. 1970-09, roč. 4, čís. 3, s. 341–356. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. ISSN 0021-9304. DOI 10.1002/jbm.820040306. (anglicky) 
  9. WILLIAMS, David F. On the mechanisms of biocompatibility. Biomaterials. 2008-07, roč. 29, čís. 20, s. 2941–2953. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. DOI 10.1016/j.biomaterials.2008.04.023. (anglicky) 
  10. DORLAND. Dorland's Illustrated Medical Dictionary.. [s.l.]: Elsevier Health Sciences Dostupné online. ISBN 978-1-4557-0985-4, ISBN 1-4557-0985-9. OCLC 861539842 
  11. WILLIAMS, D. F. The Williams dictionary of biomaterials. Liverpool: Liverpool University Press xvii, 343 pages s. Dostupné online. ISBN 0-85323-921-5, ISBN 978-0-85323-921-5. OCLC 40980536 
  12. BECKER, E. Lovell; LANDAU, I. International Dictionary of Medicine and Biology. Journal of Clinical Engineering. 1986-03, roč. 11, čís. 2, s. 134. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. ISSN 0363-8855. DOI 10.1097/00004669-198603000-00007. 
  13. Williams, Rt Rev. Ronald Ralph, (14 Oct. 1906–13 Feb. 1979). [s.l.]: Oxford University Press Dostupné online. 
  14. NOWOSIELSKI, R.; CESARZ-ANDRACZKE, K.; SAKIEWICZ, P. Corrosion of Biocompatible Mg66+xZn30-xCa4 (x=0.2) Bulk Metallic Glasses. Archives of Metallurgy and Materials. 2016-06-01, roč. 61, čís. 2, s. 807–810. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. ISSN 2300-1909. DOI 10.1515/amm-2016-0136. 
  15. SCHMALZ, Gottfried; ARENHOLT-BINDSLEV, Dorthe. Basic Aspects. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg Dostupné online. S. 1–12. 
  16. Screenshot of Itunes Library - Archived Platform Itunes 2010. dx.doi.org [online]. [cit. 2021-11-25]. Dostupné online. 
  17. SCHMALZ, Gottfried. Biocompatibility of dental materials. Berlin: Springer 1 online resource (xvi, 379 pages) s. Dostupné online. ISBN 978-3-540-77782-3, ISBN 3-540-77782-2. OCLC 310352226 
  18. VERT, Michel; DOI, Yoshiharu; HELLWICH, Karl-Heinz. Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012). Pure and Applied Chemistry. 2012-01-11, roč. 84, čís. 2, s. 377–410. Dostupné online [cit. 2021-11-25]. ISSN 1365-3075. DOI 10.1351/PAC-REC-10-12-04.