medicina regenerativa1 [compatibility mode]
Post on 23-Feb-2018
230 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
1/41
Inginerie tisulara simedicina regenerativa
Curs 1
Master Bioingineria reabilitarii
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
2/41
BIOMAT ERIALE - Def ini t ie
Prin notiunea de biomaterialse intelege or iceentitate mater iala care poate f i utilizata in contact,endog en s au ex og en, cu tes ut animal v iu, in s cop deregenerare, inlocuire, terapeutic, de diagnostic saumonitorizare a acestuia.
Clasificarea biomaterialelor se poate face dupa maimulte criterii:
1.In functie de natura tesutului la a carui refacerecontribuie
:1.1. Pentru tesuturi tari: oase, dinti, cartilagii1.2. Pentru tesuturi moi: piele artificiala, vasede singe, ficat, ochi, inima, ligamente
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
3/41
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
4/41
2. Dupa fo rma de pr ezentar e a biomaterialului- fluide injectabile- capsule- filme poroase- filme f ibroase- placi compacte
- tubur i- fir e- f ibr e- geluri
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
5/41
3. Dupa natur a chimica a mater ialului:
Biomateriale polimerice
Biomateriale metalice
Biomateriale ceramice
Biomateriale compozite
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
6/41
4. Dupa compor tarea in mediu biol ogic- resorbabile- partial resorbabile- neresorbabile
Mecanismul de actiune al substituientului cutanat
BIOBRANE
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
7/41
Prima generatie de implanturi
Implanturi ad hoc
materiale comune utilizate in scopuri medicale
cele mai multe succese erau accidentale, nu datorate
design-ului
Exemple
aur, PMMA proteze dentare
otel, aur, implantate ca placute ortopedice
sticla - ochi si alte componente anatomice
Dacron si tesaturi ca proteze vasculare
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
8/41
Lentile intraoculare
3 materiale de baza - PMMA, polimeri acrilici, siliconici
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
9/41
Grefele vasculare
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
10/41
A doua generatie de implanturi
Implanturi prelucrate utilizand materiale comune
dezvoltate ca urmare a colaborarii dintre ingineri si
cercetatori
construite pe experienta primei generatii utilizare avansata a stiintei materialelor (din alte domenii)
aliajele de titan dentare si implanturile ortopedice
implanturile ortopedice cobalt-chromium-molybdinum
polietilena UHMW -utilizata in compunerea protezelor de sold
valve cardiace si pacemakers
Exemple-Implanturi din generatia a doua
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
11/41
Proteza de sold
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
12/41
A treia generatie de implanturi
Implanturi bio-prelucrate
cateva exemple pe piata
unele modificari ale dispozitivelor polimerice noi
in cercetare
Implanturile inginerie tisulare proiectate sa creasca pana la
inlocuirea tesuturilor
Integra LifeSciences pielea artificialaprocedeele enzimatice de crestere a cartilajului
unele cimenturi resorbabile pentru crestere osoasa
produse ale inginerie genetice
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
13/41
Valve cardiace
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
14/41
Nanotuburi
Nanotuburi cu memorieNanotuburi pe baza de carbon
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
15/41
Proprietatile intrinseci ale materialelor
Dimensiune
Masa moleculara
Difuzivitate
Coeficient de sedimentare Absorbtia luminii
Fluorescenta
Presiunea osmotica
Sarcina electrica
Solubilitate Coeficient de partitie
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
16/41
Proprietatile materialelor
proprietati electrice si electrochimice: pH, potentialelctrocinetic, constanta dielectrica;
proprietati optice: indice de refractie, activitate
optica;
proprietati termice: temperaturi de tranzitie, caldura
specifica, conductibilitate termica, dilatare termica;proprietati reologice: reologia solutiilor(vscozitate,
indice de curgere) sau in stare solida (modul de
elasticitate, timp de relaxare, coeficient de pierdere);
proprietati de interactiune: solubilitate, sorbtie,
permeabilitate;
proprietati chimice: functionalitate, reactivitate
chimica, rezistenta chimica.
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
17/41
Proprietatile de suprafata
-Suprafetele sunt diferite decat materialele in masa
-Suprafetele pot fi reactive
-Pot fi mai usor contaminate
-Structura suprafetei este mobila (se poate modifica in functie demediul cu care vine in contact)
Rugozitate
OmogenitateOrdonare (structura cristalina sau dezordonata)
Hidrofilie hidrofobie
Adeziune - Bioadeziune
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
18/41
Dimensiunea unor materiale biologiceMaterial Dimensiune
(microni)
Ion Cl- 9.9 10-5
Uree 1.6 10-4
Glucoza 8.6 10-4
Insulina 4 10-3
Albumina serica umana 7.2 10-3
Dextran 1 10-3 to 15 10-3
Immunoglobulina G 11.1 10-3
Particula de virus 0.004 to 0.1
Bacterii 0.2 to 2.0Drojdii 2 to 30
Celule in cultura 2-10
Dimensiunea materialului biologic este important in procesele de
separare cum ar fi: filtrare, separarea prin membrana,sedimentare,
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
19/41
Masurarea dimensiunii
Technici:
1. Tehnici experimentale directe
-Microscopia optica si microscopia electronica
2. Metode indirecte
Numarator Coulter
Divizare laser
Viteza de sedimentare
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
20/41
Procedeul analizei digitale a imaginii
Fotografie
Particula culoare
neagra, usor de
recunoscut. Se
contureaza mai bine
particulele cu
programe de
prelucrare imagine. Se ajusteaza contrastul incat
particulele sa fie negre iar
suportul alb. Se elimina
astfel imperfectiunile.
Se scaleaza imaginea (ex.,dimensiunile), un computer
analizeaza datele, masurand
dimensiunea particulelor.
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
21/41
Distributia dimensiunilor
Dimensiune
Frecven
ta
Mono-modala Bi-modala Fara dispersitate
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
22/41
Diametrul echivalent al macromoleculelor
Tehnicile mentionate pentru particule nu pot fi utilizate
in mod satisfacator in cazul macromoleculelor
Raza Stokes-Einstein (rSE) a macromoleculelor poate fi
estimata din proprietatile de difuzivitate:
ND
RTrSE
6
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
23/41
Greutatea moleculara
Greutateas moleculara se exprima in mod obisnuit in kilo-Daltoni
(kDa) sau g/g-moli or kg/kg-moli.
Material Greutate moleculara
(kg/kg-mol)
Clorura de sodiu 58.44
Uree 60.07
Glucoza 180
Penicilina G 334.42
Insulina 5,800
Albumina serica umana 67,000Dextrani 10 000 1 000 000
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
24/41
Masurarea masei moleculare
In cazul moleculelor mari se utilizeaza metode
experimentale:
1. Cromatografie hidrodinamica
2. Cromatografie de excludere dimensionala
3. Masurarea coeficientului de difuzie4. Ultracentrifugare
5. Masuratori de vascozitate
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
25/41
Difuzivitate
Material Difuzivitate in apam2/s
Clorura de sodiu 2.5 10-9
Uree 1.35 10-9
Acid oxalic 1.53 10-9
Acid acetic 1.19 10-9
Etanol 8.4 10-10
Glicerina 7.2 10-10
Lizozim 10.4 10-11
Albumina serca umana 5.94 10-11
Imunoglobulina G 4.3 10-11
Colagen 0.69 10-11
Virusul de tutun 0.46 10-11
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
26/41
Coeficient de sedimentare
r
vs
2
f
vMs
1
Material Coeficient de sedimentare
s20
Cytochrome c 1.17
Chimotripsinogen 2.54
Alfa amilaza 4.5
Fibrinogen 7.9
Albumina serica umana 4.6
Colagen 6.43
Tobacco mosaic virus 198
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
27/41
In solutii diluate se foloseste asa numitul coeficient de
vascozitate limita [] sau vascozitate intrinseca exprimat prin
relatia:
[]=k M
Determinari de vascozitate
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
28/41
Lumina interactioneaza cu materialul:
1. emisie materialul elibereaza energie
2. absorbtie materialul preia energie de la lumina
3. transmisie materialul permite trecerea luminii
4. refractie materialul respinge lumina intr-o alta directie
Absorbtia luminii
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
29/41
Interactiunea depinde de caracteristicile fizice ale luminii
ca si de compozitia fizica si caracteristicile materialului.
Cum interactioneaza lumina cu materialul?
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
30/41
Raza luminoasa
Lumina transmisa
Lumina refractata
Difuzata si transmisa
Refractie internaAbsorbtie
Interactiunea lumina -material
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
31/41
Deoarece lumina este o forma de energie,
legea conservarii energiei spune:
Lumina incidenta la suprafata =
Lumina refractata+
Lumina absorbita+
Lumina transmisa
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
32/41
Materialele care transmit lumina sunt transparente
Materialele care absorb lumina sunt opace
(Majoritatea din lumina incidenta este transformata in
lumina refractata si lumina absorbita).
In general unele combinatie de refractie,
absorbtie si transmisie
Exemple: lentile de contact ?
implanturile dentare.?
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
33/41
Absorbtia Lumina este atenuata la intrarea in material.
Atenuarea este dependenta de distanta.
I este intensitatea intr-un punct t
I0 este intensitatea initiala. k este coeficientul de absorbtie, in cm-1.
Legea lui Lambert:
I/ Io = e-kt
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
34/41
Transport pasiv- are loc la gradient
de concentratie mic
Echilibru dinamic:
solutul continua sa
traverseze membranain cantitati egale de o
parte si de alta a
acesteia
Difuzia moleculelor
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
35/41
Permeabilitate selectiva
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
36/41
Tip special de transport pasiv Moleculele de apa se misca printr-o
membrana perm-selectiva
Osmoza
Hipertonica - solutie cu concentratie in solut maimare.
Hipotonica - solutie cu concentratie in solut maimica.
Izotonica - ambele solutii au aceeasi concentratiein solut.
!!!!!!:Directia de osmoza este determinata dediferenta fata de concentratia totala a solutului!
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
37/41
Difuzia sustinuta
1. Molecule legate de un
purtator
2. Modificari conformationale
ale purtatorului 3. Eliberarea moleculei de
cealalta parte
4. Stoparea procesului cand
concentratile sunt egale de
ambele parti ale membranei
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
38/41
C. Energia de miscare a solutului.
1. Diferentele de concentratie- difuzia micsoreaza gradientul de concentratie (gradientulchimic)
- energia este proportionala cu diferenta de concentratie
- energia este retinuta atunci cand se pastreaza diferenta de
concentratie, energia este disipata atunci cand moleculele
se deplaseaza pe directia de curgere;
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
39/41
- particulele incarcate pot determina un gradient electric
(potential)
- depinde de permeabilitatea selectiva pentru sarcina ionului, in mod
normal contraionul deplasandu-se singur;
- celulele sunt puternic selective, fiecare ion putand genera propriul
potential de membrana
2. Gradientul electric.
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
40/41
potentialul electric
Un potential electric este generat cand
membrana este selectiva la ioni
a. miscare solut spre conc. redusa
b. generare de potential electricSe produce numai daca sunt prezente canale
Membrana permeabila la ioni pozitivi
+
++
+
+
+
+++ +
+ + ++ +
+
++
+
++
+
+
++
+
- -
---
-- -
---
-
-
--
-
-
-
-
----
+
+ +
+
+
+
-
7/24/2019 Medicina Regenerativa1 [Compatibility Mode]
41/41
TRANSPORT ACTIV
ADP
ATP
top related