ما هي المواد الحيوية؟

يستغرق 6 دقيقة

يُعد علم المواد‎ ‎الحيوية ‏ Biomaterials Science‏ أحد العلوم الحديثة التي ظهرت خلال الخمسين ‏عاماً الماضية ولكنها سريعاً‎ ‎ما تطورت.‏

ما المقصود بالمواد الحيوية إذن؟

المواد الحيوية

 

المواد الحيوية هي: مواد صناعية يتم تصميمها هندسياً واستخدامها لكي تحل محل أجزاء من ‏الكائن الحي أو لتقوم بوظيفة ما بالتزامن مع أنسجة الكائن الحي الموجودة، وهذه المواد يتم ‏استخدامها لأغراض طبية تشخيصية أو علاجية. والجدير بالذكر أن ثمة فرق بين المواد الحيوية، ‏والمواد الحية.‏

المادة الحية (أو البيولوجية) هي:أي مادة يتم تخليقها أو صناعتها داخل الأنظمة البيولوجية فقط ‏وبواسطته، مثل: جسم الكائن الحي. ‏

 

وبالتالي من المجالات التي ساهمت بشكل أساسي في ظهور علم المواد الحيوية:‏
‏1. مجال علوم وهندسة المواد من حيث نوعية المادة والهيكل البنائي لها ومدى ملائمتها. ‏
‏2. مجال الأحياء وفسيولوجيا الإنسان من حيث طبيعة الكائن الحي وطريقة تكيفه مع الأجسام ‏الغريبة التي تتواجد داخل الجسم. ‏
و بناءًا على التقدم الكبير في هذه المجالات يتم استخدام المواد الحيوية في العديد من التطبيقات، ‏مثل: إزالة التمزق في بعض أجزاء الأنسجة، المساعدة في تشخيص الأمراض وعلاج بعض ‏المستعصي منها، وأخيرًا تحسين بعض الوظائف لأعضاء معينة في الجسم. ‏
‏ ولكن تفصيلاً داخل جسم الكائن الحي تلعب دورًا محوريًا، كما في الجهاز الدوري (القلب): ‏الصمامات الصناعية على سبيل المثال، أو زراعة القوقعة في الأذن، وتركيب القسطرة والدعامة ‏في المثانة.‏

المواد المُستخدمة

وهذه بعض الأمثلة على بعض فئات المواد التي تُستخدم في تشكيل المواد الحيوية:‏
‏1. البوليمرات، مثل:السيلكون،والنايلون، والمطاط. من مميزاتها سهولةالصناعة والمرونة وأن ‏لها مدى واسعا من الخصائص الميكانيكية والحرارية والكيميائية عند استخدامها مع مواد أخرى ‏لعمل مواد مركبة، ومن عيوبها: القابلية للتحلل الحيوي- والتي تُعتبر ميزة أيضًا في بعض الحالات ‏التي تتطلب التخلص من المادة الحيوية بعد أداء مهمتها- كما أنها معرضة للتشقق، وهذا بالإضافة ‏إلى إمكانية امتصاصها لمواد غذائية مهمة من الدم.‏

‏2. الفلزات، مثل: التيتانيوم، والذهب، والكوبالت، والصلب المقاوم للصدأ. من مميزات استخدامها: ‏مقاومة الأحمال العالية، ومقاومة الكلل. أما العيوب الرئيسية فتكمن في إمكانية تآكلها نتيجة ‏للتفاعل الكيميائي مع الإنزيمات والأحماض الموجودة داخل الجسم، والذي قد يؤدي أيضًا لتسمم ‏الجسم بأيونات الفلز المتحللة.‏

‏3. السيراميك، مثل: فوسفات الكالسيوم وأكسيد الألومنيوم. من مميزات المواد السيراميكية أنها ‏تكون ملائمة جداً ومتكيفة داخل جسم الكائن الحي، والعيوب فترجع إلى كونها صعبة إلى حد كبير ‏في صناعتها.‏

شروط اختيار المادة الحيوية المناسبة

مع مراعاة الخواص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة لتطبيق معين، وبمقارنة مميزات وعيوب كل ‏فئة من هذه المواد؛ يتم اختيار المادة الملائمة للاستخدام ولكن بناءًا على الشروط التالية:‏
أولاً: تحديد الغرض الأساسي أو الوظيفة الأساسية للمادة المُختارة.‏
ثانياً: مراعاة البيئة التي سوف يتم استخدام المادة الحيوية فيها ومعرفة تأثير هذه البيئة عليها.‏
ثالثاً: معرفة المدة التي سوف تقضيها المادة في الجسم.‏
رابعاً: الفهم أو المراعاة الكاملة لما هو نافع وضار كي يصلح للاستخدام الآدمي.‏

وتنقسم المواد الحيوية تبعا لنشاطها الكيميائي إلى:‏

  • مواد حيوية خاملة: هذه المواد لا تقوم بأي تفاعل كيميائي بينها وبين النسيج الموجودة فيه، وهذه ‏المواد إما لا تطلق أي من المركبات الكيميائية أو أنها تقوم بإنتاج مركبات ولكن بصورة ضئيلة ‏جداً. من أمثلتها: الألمونيوم، التيتانيوم، والكربون.‏ماتيريالز جيكس
  • مواد حيوية نشطة: هذه المواد تقوم بعمل روابط كيميائية بينها وبين نسيج الكائن الحي ‏الموجودة فيه ومثال على ذلك ما يحدث في أنسجة العظام عند وجود مادة حيوية بها لغرض ما ثم بعد ‏ذلك يصبح التحكم في المادة بواسطة أنسجة العظام.‏ من أمثلتها: فوسفات الكالسيوم.‏علم المواد
  •  مواد حيوية قابلة للتحلل والذوبان: هي المواد التي تذوب أو تتحل بمجرد دخولها إلى داخل ‏الكائن الحي لمدة من الوقت، وهذه المواد تشكل اهتمام لدى العلماء حيث أنه لا حاجة لإجراء جراحة ‏من أجل زراعة هذه المادة في الجسم.‏
    ومن أمثلتها: البوليمَرات الحيوية.‏البوليمرات الحيوية

 

شاهد هذه المحاضرة المترجمة للعربية عن توليد العظام، ومستقبل المواد الحيوية

 

المصادر:

‎1-Chen, Q., Thouas, G.A.: Metallic implant biomaterials. ‎Mat. Sci. Eng. R. 87, 1–57 (2015).‎
‎2. Bauer, S., Schmuki, P., Von Der Mark, K., Park, J.: ‎Engineering biocompatible implantsurfaces Part I: ‎materials and surfaces. Prog. Mater Sci. 58, 261–326 ‎‎(2013).‎
‎3. Ravaglioli, A., Krajewski, A.: Bioceramics—Materials, ‎Proprieties Applications. Chapman &Hall, NovaYork(1992).‎

تعليقات الفيسبوك

تعليقات

المساهمون في المقال

كتابة: مروة علي

مراجعة: محمد عبد العليم

One thought on “ما هي المواد الحيوية؟

  • 6 فبراير، 2019 at 8:44 ص
    Permalink

    متيريالز عالم بلا حدود

    Reply

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *