C2_Biocompatibilitate

S.L. Dr. Ing. Iulian ANTONIAC

Biocompatibilitate Curs 2

Biocompatibiliatea – este un concept complex care ia in considerare toate procesele care au loc la interactiunea dintre biomaterial si un organism viu.

Biocompatibilitatea reprezinta capacitatea unui material de a rezista in vivo si in vitro o perioada acceptabila de timp fara efecte daunatoare asupra organismului gazda.

Toate materialele folosite la executia implantelor medicale trebuie sa fie biocompatibile, dar exista diferite grade de biocompatibilitate, în functie de utilizare .

Asadar, biomaterialul trebuie sa nu prezinte toxicitate sau sa nu produca reactii inflamatorii, atunci când este introdus în organismul uman ca si implant.

Factori care influenteaza biocompatibilitatea

Pricipalele mecanisme de interactie dintre biomaterial si mediul biologic sunt prezentate în tabelul urmator:


Influenta biomaterialuluiasupra mediului biologic

Influenta mediului biologic asupra biomaterialului

A. Efecte locale1.Interactiunea sânge-biomaterial -absorbtia de proteine-coagularea-fibrinoliza-adeziunea proteinelor si leucocitelor-hemoliza2.Toxicitatea3.Modificari ale vindecarii normale -încapsulare -reactia de corp strain4.Infectii5.Tumorigeneza

B. Efecte sistemice1.Embolizarea-trombi2.Hipersensitivitatea3.Eliberarea particulelor metalice în sânge4.Transportul particulelor limfatice

A. Efecte fizico-mecanice1. Uzura abraziva2. Frecarea3. Coroziunea 4. Coroziunea sub tensiune5. Degradarea

B. Efecte biologice1. Absorbtia de substante din tesuturi2. Degradarea enzimatica3. Calcifierea

Conform unor principii generale, s-a convenit aplicarea urmatoarelor principii metodelor de evaluare biologica a dispozitivelor medicale:

a) testele trebuie efectuate pe produsul finit sau esantioane reprezentative ale produsului finit sau ale materialelor;

b) alegerea metodelor de testare trebuie sa tina seama de:natura, gradul, durata, frecventa si conditiile de expunere sau de contact cu

suprafetele corpului uman cu dispozitivele în utilizarea normala prevazuta;natura fizica si chimica a produsului finit; potentialul toxic al componentilor chimici în formula produsului finit; faptul ca anumite teste (de exemplu cele destinate sa estimeze efectele

sistemice) pot sa nu fie aplicabile în absenta substantelor extractibile, relatia dintre suprafata dispozitivului si talia corpului celui caruia îi este

aplicata; informatia existenta bazata pe literatura, experienta si testarile preclinice;

c) Daca se prepara extracte din dispozitive, se convine ca solventii si conditiile de extractie utilizate sa fie corespunzatoare naturii si utilizarii produsului finit;

d) Martorii pozitivi si negativi sa se efectueze atunci când sunt necesari.


Coroziunea este unul din procesele majore ce se desfasoara atunci când un material metalic este în contact intim, prin implantare, cu cel putin un tesut al organismului uman, având drept rezultat continua degradare a acestora cu formarea unor diversi produsi de reactie. De asemenea, prin coroziune se formeaza ioni metalici ce pot avea efecte locale sau sistemice nocive.

Mediul fiziologic normal al organismului uman este un mediu apos, ce contine apa, oxigen dizolvat, saruri, proteine, carbohidrati, lipide. Materialul metalic implantat este, în mod continuu, în contact cu diverse lichide biologice, cum ar fi: sângele, fluidul extracelular si fluidul sinovial.

Fluidul extracelular, care este cel mai adesea în contact cu implanturile, contine cantitati mari de ioni, cum ar fi: Na, Cl‚ HC03, OH, având un pH în jurul valorii de 7,4 ( 7,2÷7,4), mentinut la o temperatura constanta de 370C.

Drept rezultat, mediul fiziologic este foarte agresiv si, în consecinta, rezistenta la coroziune a materialelor metalice implantate este un important aspect al biocompatibilitatii acestora.


Doua aspecte controleaza corozivitatea acestui mediu: solutia salina este un electrolit excelent,

facilitând mecanismele electrochimice ale coroziunii,exista multe specii moleculare si celulare în tesuturi

care au capacitalea de a cataliza anumile reactii chimice sau de a distruge anumiti componenti identificati ca straini organismului.

Valoarea normala pentru pH se modifica imediat dupa operatia chirurgicala de implantare, functie de aceasta, si este variabil în timpul perioadei de vindecare. În momentul implantarii, valoarea pH se modifica spre valori acide de circa 5,2 în zonele afectate ale tesutusrilor si revine la normal în câteva zile. De asemenea, valoarea pH depinde si de existenta sau nu a infectiilor.



Una dintre cele mai importante trasaturi ale unui implant este aceea ca vine în contact cu tesuturile vii ale corpului, creând astfel o interfata intre ele.

Fenomenele care au loc la aceasta interfata sunt de mare interes deoarece determina succesul sau esecul implantului, atât din punct de vedere al reactiei imediate cat si al raspunsului pe termen lung.

Raspunsul biologic dintre implant si tesutul gazda depinde în mare masura de locul implantarii si de proprietatile de suprafata ale implantelor, implicit de modul si gradul de finisare a acestora.

Biomaterialele metalice au influente diferite asupra organismului uman, distingându-se diferite forme de reactii biologice, în functie de:

concentratia de metal; la concentratii foarte mici, unele elemente ca cobalt, cupru, fier, mangan,

zinc, chiar si nichel sunt esentiale in metabolism la concentratii mari sau excesive aceleasi elemente pot duce la reactii

toxice; foarte cunoscute sunt cele induse de arsenic, cobalt, nichel, plumb si multe altele.

timpul de expunere; reactiile biologice sunt de regula nesemnificative la contactul cu majoritatea

metalelor, atunci când timpul de expunere este redus, (sub 30 zile); cu cât este mai mare timpul de expunere, cu atât creste riscul unor reactii biologice

nedorite.

calea de administrare. caile de intrare în organismul uman a metalelor si ionilor metalici sunt variate: cale cutanata (contact cu pielea), cale respiratorie, cale digestiva, prin intermediul implantelor si protezelor executate din biomateriale metalice.

Acestea reprezinta o sursa in crestere de metale si ioni de metale în corpul uman.


Varietatea aliajelor biomedicale este determinata de utilizarea lor, ele fiind utilizate preponderent pentru executia implantelor si protezelor utilizate în ortopedie si stomatologie.

Implantele sunt realizate dintr-o mare varietate de aliaje, continând de la doua la opt metale. Un total de mai mult de 30 de elemente, incluzând si borul-B, carbonul-C sau azotul-N, pot fi incluse în diferite clase de aliaje.

Alte metale (ceriu-Ce, cesiu-Cs, seleniu-Se, etc.) pot fi adaugate în aliajele utilizate pentru executia ustensilelor si instrumentarului folosit în acupunctura.

Principalele elemente metalice utilizate sunt (grupate dupa domeniul de utilizare): a) implante si proteze ortopedice sau dentare (Al, Co, Cr, Fe, Mn, Mo, Nb, Ni, Sn, Ta, Ti, V, W, Zr, etc.) Implantele folosite în stomatologie si chirurgia ortopedica sunt confectionate din trei mari

clase diferite dealiaje, fiecare prezentând componente caracteristice, alaturi de cele executate din metale pure:

metalele pure folosite la fabricarea dispozitivelor medicale sunt titanul-Ti, tantalul-Ta si aurul-Au;

aliajele pe baza de fier-Fe, cu un continut ridicat de crom-Cr, denumite oteluri inoxidabile; aliaje pe baza de cobalt-Co, cu un continut de 25-30% crom-Cr, 5-7% molibden-Mo si

cantitati mici de alte metale ca nichel-Ni, mangan-Mn, zirconiu-Zr si staniu-Sn, respectiv cele cu aproximativ 20% crom-Cr, 10% nichel-Ni si pâna la 15% wolfram-W;

aliaje pe baza de titan-Ti, cu 70-90% sau mai mult titan-Ti, care contin procente mici de alte metale: aluminiu-Al, vanadiu-V, niobiu-Nb, tantal-Ta, mangan-Mn, zirconiu-Zr si staniu-Sn;


b) aliaje dentare nepretioase (Al, B, Be, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Mo, Ni, Si, Ti, V, W, etc.); pretioase si semipretioase (Ag, Au, Cu, Fe, Ga, In, Ir, Pd, Pt, Rh,

Ru, Sn, Ti, Zn, etc.); amalgame dentare (Ag, Cu, Hg, Sn, Zn, etc.)

Refacerea danturii de mai multe ori în decursul vietii, si în particular folosirea a diferitelor aliaje pentru dantura partiala sau totala, plombe, restaurari din portelan, implante subcutanate, etc., genereaza inevitabil un polimetalism oral. Astfel, doua aliaje de compozitii diferite au potentiale electrice diferite si duc inevitabil la degajarea ionilor metalici în corpul uman.

Pe piata europeana de desfacere a aliajelor biomedicale sunt disponibile mai mult de 1100 de aliaje dentare. În functie de compozitia lor chimica, ele se pot clasifica în cinci familii: Amalgame dentare (mercur, argint, zinc, staniu si cupru); Aliaje pretioase (aur, platina, argint, cupru si mici cantitati de

metale din grupa platinei); Aliaje semipretioase din aur de calitate inferioara si paladiu

(paladiu, argint, aur si mici cantitati de paladiu si cupru); Aliaje nepretioase: otel inoxidabil, aliaje de CoCr si NiCr, câteva din

acestea pot contine cadmiu si beriliu; Aliaje de titan.


Din literatura de specialitate se pot desprinde câteva aspecte generale referitoare la toxicitatea biomaterialelor metalice:metalele pure sunt rareori toxice;puterea toxica a diferitilor ioni metalici variaza cu 2-3 ordine de

marime; efectele toxice, alergenice si carcinogenetice depind de

concentratia si natura amestecurilor (oxizi, saruri simple sau complexe);

doi compusi ai aceluiasi metal pot induce raspunsuri puternice dar diferite. De aceea, precizarea tipurilor de compusi e de o importanta capitala.

Un exemplu relevant este acela al compusilor nichelului (Ni): compusul NiCl2 este toxic, dar nu are efecte cancerigene; pe când compusul Ni3S2 este un compus puternic carcinogen.

În continuare, vor fi descrise aspecte specifice ale toxicitatii principalelor metale utilizate ca biomateriale si a celor care intra în compozitia chimica a aliajelor metalice utilizate ca biomateriale.


Eliberarea de ioniLeziunile cauzate de utilizarea aliajelor metalice ca

biomateriale sunt datorate în principal eliberarii de ioni, ioni rezultati datorita coroziunii acestor aliaje. Acesti ioni eliberati sunt, în principal, urmatorii:

nichelul, cobaltul si cromul – pentru orice aplicatie; beriliul, cadmiul, paladiul, argintul si cuprul – pentru aliajele

dentare; titanul – pentru aliaje metalice utilizate la executia, implantelelor ortopedice si stomatologice.

Eliberarea de ioni din proteze si implante este sursa principala a oricaror reactii nedorite, primare sau secundare, exceptând fenomenul electrogalvanic care are loc în cavitatea bucala datorita prezentei diferitelor aliaje dentare, caz în care principala sursa de reactii nedorite poate fi curentul galvanic indus electrochimic, folosind saliva ca un electrolit salin convenabil.


Investigatii laborioase asupra efectelor si reactiilor produse de eliberarea de ioni sunt rare si nu s-au facut studii statistice si epidemiologice, desi se cunosc bine eliberarile de ioni de catre metale ca nichel, crom si cobalt.

Cobaltul se pare ca produce efecte similare celor ale nichelului si ale cromului. Gradul de oxidare si de formare de complexe metalo-organice pot juca un rol esential, în special pentru crom, pentru ca prima forma ionica eliberata în mediu este cea trivalenta. Totusi forma sa toxica, alergenica si carcinogenetica, este cea hexavalenta.

În ceea ce priveste aliajele dentare, trebuie avut în vedere ca acestea contin si alte metale care ar putea elibera ioni, si de aceea trebuie analizata si eliberarea de ioni ai metalelor, în special a cadmiului si beriliului.

Ionii de cadmiu induc efecte toxice, prin intermediul sulfurilor, oxizilor si produsilor metalo-organici ai cadmiului care se formeaza când aliajele dentare ce contin cadmiu sunt în contact cu tesuturile umane. De asemenea, si beriliul, care din nefericire este înca folosit în aliajele dentare pentru ca îmbunatateste proprietatile mecanice, este considerat puternic alergenic si toxic.


Particule rezultate prin uzura Un alt factor de risc este fenomenul de uzura, care

apare în special la componentele protezelor articulare si la implanturile mobile, nestabilizate, care pot genera particule prin abraziune. Particulele produse prin uzura obtinute prin abraziune apar deci în mod esential în vecinatatea protezelor articulare si a implantelor cu o oarecare mobilitate.

Aceste particule pot induce reactii tisulare multiple, incluzând:

osteoliza; degradarea structurii normale a osului; reactia severa a macrofagelor; granuloame; capsule fibroase; reactii inflamatorii si imune;


Toate acestea pot cauza destabilizarea si slabirea protezelor articulare, respectiv a implantelor. O artroplastie cu diferite materiale poate conduce la diferite particule produse prin uzura, de exemplu particule metalice, ceramice si polimerice.

În general, marea majoritate a specialistilor admite în prezent ca: biomaterialele polimerice si biomaterialele ceramice

dau mai putine probleme decât biomaterialele metalice, în ceea ce priveste desprinderea de particule prin uzare;

forma si marimea particulelor au un rol important: în acest proces, deoarece fragmentele mai mici si cu contururile neregulate sunt mai active decât fragmentele mai mari si cu contururile netede;

aliajele continând Co–Cr–Ni dau mai multe probleme decât aliajele pe baza de titan.


Reactii tisulare Cele mai frecvente sunt leziunile granulomatoase, care apar în

special în jurul aliajelor Co–Cr–Ni. Acestea sunt caracterizate printr-o mare densitate de fibre de colagen si de prezenta de celule gigantice multinucleare: fibroblasti; plasmocite; histiocite, etc. Granuloamele benigne contin frecvent precipitate ce confera un aspect negricios tesutului, evolutia acestor granuloame putând duce uneori chiar la blocarea protezelor articulare care va necesita reinterventie chirurgicala.

Un alt tip de leziune care poate apare este modificarea structurii osului. S-a observat ca placile de osteosinteza, realizate din biomateriale metalice, au fost total acoperite de tesutul osos nou format, dupa 3-4 ani, ceea ce face ca recuperarea acestor dispozitive sa devina deosebit de dificila. La nivelul interfetei os-implant pot avea loc fenomene de scleroza cu osteonecroza, numite si metaloza. Aceasta are doua caracteristici mai importante: frecventa mare si extinderea necrozei, care uneori poate fi totala, si existenta simultana a reactie limfoide.


Reactii tisulare

De aceea, pentru a îmbunatati performanta atât a implantelor metalice cranio-faciale si otologice, cât si a endoprotezelor, trebuie ca reactiile tisulare sa fie mai mici de 5% si succesul implantarii sa fie urmat de absenta simptomelor ca: durere, infectii.

Cu privire la aliajele dentare nepretioase au fost mentionate urmatoarele: leziuni linguale; leziuni ale mucoasei orale sub forma de stomatita; hipertrofie tisulara; cheilita; angina; xerostomatita; stomatita angulara. Cu toate acestea, nu este bine precizata etiologia acestora, care poate fi: bacteriana; inflamatorie; imunologica; toxica; galvanica.

Majoritatea reactiilor tisulare sunt de origine inflamatorie. Majoritatea granuloamelor contin celule inflamatorii, ca de exemplu celule gigantice multinucleare; plasmocite; histiocite; celule mastoide si limfocite. Numarul, activitatea si functia acestor celule sunt controlate de mediatori endogeni ai inflamatiei: histamina; prostaglandine; limfokine; citokine si leucotriene. Studiile au aratat eliberarea de prostaglandina E2, interleukina1 si colagenaza. Simptomatologia inflamatorie si simptomatologia imunologica sunt adesea strâns legate.


Sensibilizarea si alergiile Alergia a fost initial definita ca o reactie puternica a individului

la substantele reintrate în organism. Aceasta definitie a fost modificata o data cu progresul cercetarilor imunologice. Substanta sensibilizanta, numita antigen, este o molecula sau o celula care, odata introdusa în organism, induce producerea de anticorpi sau celule specifice defensive.

Coombs si Gell (1975) au definit patru tipuri de alergii, din care cele mai importante sunt cele de tipul IV. Acestea sunt denumite dermatite de contact, si cele mai studiate sunt reactiile alergice produse de metalele din compozitia chimica a otelurilor inoxidabile sau a aliajelor de tip Co–Cr.

Efectul hipersensibilizant în dermatita de contact apare în general la nivelul pielii sub forma de eczema, dar pot apare si reactii la nivelul mucoaselor, sub forma de stomatita. Alergiile de tip IV apar cu mediere celulara fara producerea de anticorpi si din acest motiv nu este posibila desensibilizarea. Termenii corecti din punct de vedere imunologic sunt aceia de sensibilizare si hipersensibilizare, termenul de alergie fiind utilizat de obicei doar în situatiile clinice.



Un alt factor de risc este fenomenul de uzura, care apare în special la componentele protezelor articulare si la implanturile mobile, nestabilizate, care pot genera particule prin abraziune.

Particulele produse prin uzura obtinute prin abraziune apar deci în mod esential în vecinatatea protezelor articulare si a implantelor cu o oarecare mobilitate.

Aceste particule pot induce reactii tisulare multiple, incluzând:

○ osteoliza;○ degradarea structurii normale a osului;○ reactia severa a macrofagelor;○ granuloame;○ capsule fibroase;○ reactii inflamatorii si imune;


Biodegradarea este un termen care poate fi folosit pentru reactii care se produc în câteva minute sau pentru cele care au loc în ani. Uneori se poate proiecta ca aceste reactii sa se produca la un anumit timp dupa implantare, alteori acestea se produc la un anumit termen, neprevazut.

În urma biodegradarii, biomaterialele implantate se pot dizolva, farâmita, pot deveni elastice sau rigide. În ceea ce priveste produsele rezultate în urma degradarii, acestea pot fi toxice corpului sau pot fi concepute sa realizeze o functie farmaceutica.

Conform standardului ISO 10993, tipurile de teste care se efectueaza pentru aprecierea biocompatibilitatii sunt: mutagenitatea; toxicitatea sistemica acuta; toxicitatea orala; citotoxicitatea; pirogenitatea; senzitivitatea; toxicitatea intravenoasa; hemoliza; iritatia; implantarea.


Alergia a fost initial definita ca o reactie puternica a individului la substantele reintrate în organism. Aceasta definitie a fost modificata o data cu progresul cercetarilor imunologice. Substanta sensibilizanta, numita antigen, este o molecula sau o celula care, odata introdusa în organism, induce producerea de anticorpi sau celule specifice defensive.

Termenii corecti din punct de vedere imunologic sunt aceia de sensibilizare si hipersensibilizare, termenul de alergie fiind utilizat de obicei doar în situatiile clinice. Opiniile oamenilor de stiinta sunt înca împartite despre potentialul sensibilizarii alergice al metalelor la pacientii care au implante sau endoproteze, desi majoritatea autorilor au demonstrat o strânsa legatura între concentratia de Ni, Cr si Co din aliajele utilizate ca biomateriale si potentialul alergic al acestora.

Relatia între alergii si biomaterialele metalice, a fost demonstrata si pentru aliajele metalice utilizate în stomatologie, ca de exemplu nichel, crom si cobalt din aliajele comune, sau si mercurul si argintul din amalgamele dentare.


Deteriorarea sau defectarea unor dispozitive medicale implantabile, în special a celor utilizate în sistemul cardiovascular, este cauzata frecvent de formarea depozitelor nodulare de fosfat de calciu sau alti componenti care contin calciu, proces cunoscut sub numele de calcifiere sau mineralizare.

Cu toate ca depunerea de saruri minerale de calciu apare ca un proces normal în oase si dinti, biomaterialele care intra în componenta dispozitivelor medicale nu trebuie sa se calcifice deoarece depozitele minerale pot interfera cu buna functionare a dispozitivului medical implantabil. De aceea, calcifierea biomaterialelor este abnormala sau patologica


TESTAREA BIOLOGICA A BIOMATERIALELOR (A). Teste de evaluare initiala - Testele initiale de raspuns biologic sunt indicate în continuare:

1. Citotoxicitate Prin utilizarea tehnicilor de cultura celulara, aceste teste determina liza

(moartea) celulara, inhibitia cresterii celulare si alte efecte asupra celulelor provocate de dispozitivele, materialele si/sau extractele lor.

2. Sensibilizare Aceste teste evalueaza pe un model corespunzator, probabilitatea

sensibilizarii la contactul cu materialele, dispozitivele si/sau extractele lor. Aceste teste sunt adecvate, caci o expunere sau un contact chiar si în cantitati minime de substanta potential extractibila, poate sa conduca la reactii de sensibilizare sau alergie.

3. Potential iritant Aceste teste evalueaza potentialul iritant al dispozitivelor, materialelor

si/sau extractele lor, utilizând zone corespunzatoare sau tesuturi de implantare ca pielea, ochiul si mucoasele, pe un model adecvat.

Testul (testele) realizat(e) trebuie sa adapteze zona de aplicare (piele, ochi, mucoasa) si durata expunerii cu scopul de a determina efectele iritante ale dispozitivelor, materialelor si substantelor potential extractibile.



4. Reactivitate intracutanata Aceste teste evalueaza reactia locala a tesutului la extracte cu dispozitiv. Ele sunt

aplicabile atunci când determinarea potentialului iritant prin testari cutanate sau pe mucoase sunt neadecvate (de exemplu, pentru dispozitivele cu acces la circuitul sanguin). De asemenea, aceste teste pot fi utile atunci când substantele extractibile sunt hidrofobe.

5. Toxicitate sistemica (acuta) Aceste teste evalueaza pe un model animal potentialele efecte daunatoare datorate

expunerii unice sau multiple, într-un timp mai mic de 24 h, a dispozitivelor, materialelor si/sau al extractelor lor. Ele sunt adecvate atunci când contactul antreneaza o absorbtie posibila de substanta extractibila toxica si produsele de degradare. Testele de pirogeniticitate sunt incluse pentru a detecta pirogeniticitatea extractelor, dispozitivelor sau materialelor. O singura testare nu poate diferentia pirogeniticitatea indusa de catre material, datorita contaminarii cu endotoxine.

6. Toxicitate subcronica (subacuta) Aceste teste determina efectele unei expuneri simple sau multiple a dispozitivelor,

materialelor si/sau extractelor lor pe o perioada de timp de cel putin 24 h, la cel mult 10% din durata de viata a animalului de experienta (de exemplu, pâna la 90 zile).



7. Genotoxicitate Aceste teste utilizeaza culturi de celule de mamifere sau nemamifere, sau

altfel de tehnici pentru a deternima mutatiile genetice, modificari ale numarului si structurii cromozomiale precum si alte efecte toxice asupra ADN-ului sau genelor, provocate de catre dispozitivele, materialelor si/sau extractele lor.

8. Implantare Aceste teste evalueaza efectele patologice locale asupra tesuturilor vii, atât la

nivel macroscopic cât si microscopic, ale unui esantion de material sau produs finit plasat sau implantat într-o zona de implantare sau un tesut corespunzator pentru aplicatia prevazuta. Se convine ca aceste teste sa fie adaptate zonei si duratei de implantare. Pentru un material, aceste teste sunt echivalente celor de toxicitate subacuta, daca se studiaza si efectele sistemice.

9. Hemocompatibilitate Aceste teste evalueaza, pe un model sau sistem corespunzator, efectele

dispozitivelor sau materialelor în contact cu sângele, asupra sângelui sau componentelor sanguine. Testele specifice de hemocompatibilitate pot fi, de asemenea, imaginate pentru a simula geometria, conditiile de contact si dinamica fluidelor, în dispozitivul sau materialul supus aplicatiilor clinice. Testele de hemoliza determina gradul de liza a globulelor rosii si eliberarea hemoglobinei provocata de catre dispozitiv, materiale si/sau extractele lor in vitro.


(B). Teste de evaluare complementara:

1. TOXICITATE CRONICA Aceste teste determina efectele unei sau mai multor expuneri ale

dispozitivelor, materialelor si/sau extractelor lor pe durata unei perioade de cel putin 10% din durata de viata a animalului de experienta (de exemplu, peste 90 de zile pentru sobolan). Se convine ca aceste teste sa fie adaptate zonei de aplicare si duratei de expunere.

2. CARCINOGENITATE Aceste teste determina potentialul onconogen al dispozitivelor,

materialelor si/sau extractele lor, în urma unei sau mai multor expuneri sau contacte pe o perioada de timp acoperind toata viata animalului supus testarii. Aceste teste pot fi concepute în scopul examinarii toxicitatii cronice si caracterului oncogen în cursul unui experiment. Testele de carginogenitate nu sunt în general efectuate decât daca exista rezultate care converg si care provin din alte surse. Se convine ca aceste teste sa fie adaptate zonei de aplicare si duratei de expunere.


(B). Teste de evaluare complementara:

3. TOXICITATEA ASUPRA REPRODUCERII SI DEZVOLTARII (CRESTERII)

Aceste teste evalueaza efectele potentiale ale dispozitivelor, materialelor si/sau extractele lor asupra functiei de reproducere, dezvoltarii embrionare (teratogenitate) si dezvoltarea prenatala si postnatala precoce. Testele de toxicitate sau testele biologice asupra reproducerii si cresterii nu sunt în general efectuate decât în cazul unde dispozitivul are o posibilitate de impact asupra capacitatii de reproducere a subiectului. Trebuie sa se tina seama de locul de aplicare a dispozitivului.

4. BIODEGRADARE Atunci când exista posibilitatea de degradare si/sau resorbtie, aceste

teste pot pune în evidenta procesele de absorbtie, distributie, biotransformare si eliminare a substantelor extractibile si produsele de degradare a dispozitivelor, materialelor si/sau extractelor lor.


Biomaterialele metalice au influente diferite asupra organismului uman, distingându-se diferite forme de reactii biologice, în functie de:

concentratia de metal; la concentratii foarte mici, unele elemente ca cobalt, cupru, fier, mangan, zinc, chiar

si nichel sunt esentiale in metabolism la concentratii mari sau excesive aceleasi elemente pot duce la reactii toxice; foarte

cunoscute sunt cele induse de arsenic, cobalt, nichel, plumb si multe altele.

timpul de expunere; reactiile biologice sunt de regula nesemnificative la contactul cu majoritatea

metalelor, atunci când timpul de expunere este redus, (sub 30 zile); cu cât este mai mare timpul de expunere, cu atât creste riscul unor reactii biologice

nedorite.

calea de administrare. caile de intrare în organismul uman a metalelor si ionilor metalici sunt variate: cale cutanata (contact cu pielea), cale respiratorie, cale digestiva, prin intermediul implantelor si protezelor executate din biomateriale metalice.

Acestea reprezinta o sursa in crestere de metale si ioni de metale în corpul uman.


Procedeele experimentale recomandate, având ca scop evaluarea biocompatibilitatii unui material, tin cont de tendinta lui degradare, de interactiunea lui cu mediul înconjurator în conditiile reale de expunere care duc la deteriorarea celor doua componente.

Din pacate, masuratorile experimentale sunt limitate pentru ca, desi exista metode puternice pentru examinari in vitro, realizarea conditiilor modelului de experimentare in vitro, astfel încât sa fie cât mai aproape de conditiile in vivo reale este foarte greu si uneori chiar imposibil datorita compozitiei extrem de complexe a mediului real.

Substantele prezente în concentratii foarte mici joaca un rol important în comportarea degradarii biomaterialului metalic. Acest lucru se aplica urmatoarelor specii :

speciilor care formeaza complecsi puternici cu ionii metalici; speciilor care influenteaza proprietatile redox ale sistemului; speciilor care modifica comportarea la frecare si uzura.

Evaluare a biocompatibilitatii, în functie de categoriile de dispozitive si efectul biologic indus.

Documents

C2_Biocompatibilitate