생체 재료
생체 재료(생체 재료, 영어：biocompatible material)란, 의학・치학 분야에 있고, 주로 사람의 생체에 이식하는 것을 목적으로 한 소재이다.구체적인 생체 재료로서는 인공 관절이나 덴탈 이식, 인공뼈 및 인공 혈관용의 소재등이 해당한다.biomaterial(biomaterial)라고도 불린다.
목차
개요
생체 재료와는 「생명을 가지지 않고, 의료 기구에 이용되어 생체와의 상호작용이 의도된 재료」[1]으로 정의되고 있다.
생체는, 일반적으로 체내에 이물이 혼입스루와 이것을 제거하도록(듯이) 응답한다(이물 반응).이것에 대해, 적절한 응답[1]을 일으키는 재료를 생체 적합성(biocompatibility)을 가진다고 한다. 적절한 응답의 하나의 지표로서는, 이물 반응이 거의 없는 것을 들 수 있다.그 때문에, 종래는 조직 반응에 의한 염증이나 체외 배제등의 거절반응이 없는 것을 지표에, 여러 가지의 금속이나 세라믹, 플라스틱 등 넓게 소재가 탐구되어 왔다.그 성과로서 스테인리스제나 티탄제의 인공 관절등이 개발되었다. 근래에는, 보다 적극적으로 조직의 재생을 유도하는 형태로의 적절한 응답이 요구되고 있어 하이드록시 어퍼타이트(히드록시 어퍼타이트) 등 생체중에 존재하는 재료를 이용하는 것으로, 그 재료가 생체중에서 가지는 특성을 살리는 것을 목적으로 한 소재 탐구에 주목이 모여 있다.하이드록시 어퍼타이트제의 인공 골재는, 스테인리스제의 골재와는 달라 서서히 본래의 골조직에 치환되어 뼈의 재생을 재촉하는 예가 알려져 있는[요점 출전].
생체 적합성
생체 적합성에는 소재 자체의 독성, 안독소등의 미생물 유래 성분의 존재, 기계적 영향, 및 주변 단백이나 세포와의 상호작용이라고 하는 4개의 관점이 존재하는[2].독성이란, 생체 재료로부터 체액중에 용 낸 성분이 세포, 조직, 없고는 생리학적인 악영향을 미치는 것이다.원인 물질로서는 예를 들면 고분자 재료의 모노머 성분이나, 금속이나 세라믹으로부터의 이온등을 들 수 있다.또, 기계적 영향이란, 생체 재료가 주변의 조직을 물리적으로 자극하는 것을 말한다.생체 재료가 주변의 조직에 대해 상대적으로 운동하는 경우, 특히 재료가 경질, 또는 첨예인 경우에는 주변 조직은 물리적인 자극을 입게 된다.상호작용은, 재료에 의해서 배양계중에서는 큰 차이를 가져오지만, 생체중에서는 차이는 보지 못하고, 이 원인은 명확하게 되지 않았다.
이것들이 악영향을 미치지 않는 경우, 생체 재료는 체내에 있고, 얇은 섬유성의 캅셀에 싸여(피포화) 주변 조직의 염증도 침정화 한다.이 경우, 이 재료는 「생체 적합성이 있다(biocompatible)」, 없고는 「불활성(inert)」이라고 구분된다.
이러한 피포화가 바람직하지 않은 경우도 있어, 피포화를 일으키지 않는 재료가 탐색되고 있다.2013년 현재, 분해성, 없고는 다공질의 재료로 혈관 신생을 수반하는 주변 조직과의 일체화를 볼 수 있고 있어 개량을 하고 있다.피포화하는 불활성인 생체 적합성 재료를 제일 세대, 생체 흡수성내지는 생리 활성을 가지는 생체 재료를 제2 세대, 치유 촉진 효과를 가지는 재료를 제3세대와 구분하기도 하는[3].
재료의 종류
- 금속
- 스텐트, 인공심장변, 인공 관절, 덴탈 이식 등에 있고, 스테인리스강철, 코발트 합금, 티탄 합금등이 이용되고 있다.각각의 구체적인 예로서는 316 L (스테인리스), ASTM F75 (Haynes-Stellite 21, 코발트 합금), ASTM F67 (순티탄), ASTM F136 (Ti-6 Al-4 V, 티탄 합금)가 빈번히 이용되는[4].이것들에 공통되는 특징은 생리적 환경에 있어서의 방식성이다.
- 세라믹
- 유리나 세라믹은 주로 경조직의 보철에 이용된다.구체적인 용도로서는, 치과 영역에서의 그라스아이오노마세먼트나 의치, 이에 봉박기, 크라운, 턱안면 영역에서의 보철재료, 인공 관절등을 들 수 있다.또, 금속에 있어서의 부식의 문제를 회피하기 위해(때문에), 표면에 알루미나등이 코트 되기도 한다.특히 생체와의 양호한 결합이 필요하게 되는 경우, 표면을 다공질로 하는 것이 바람직하지만, 다공질 표면은 부식하기 쉬워지기 위해, 다공질 세라믹이 코트 되기도 하는[5].
- 합성 고분자
- 합성 고분자는 대부분이 사상내지는 직물장의 형태로 이용되고 있다.비분해성의 봉합실로서 나일론, 폴리프로필렌등이, 분해성의 봉합실로서 포리지오키사논, 폴리 유산등이 이용되고 있다.또, 혈류에 접촉하는 용도에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 테플론이 이용되고 있는[6].
- 생체 유래 재료
용도예
참고 문헌
- ^ a b Williams, David F. (1987), Definitions in biomaterials: proceedings of a consensus conference of the European Society for Biomaterials, Elsevier
- ^ Ratner, Buddy D.; Schoen, Frederick J. (2013), "the Concept and Assessment of Biocompatibility", Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (3rd ed.), Academic Press, pp. 588--592
- ^ Hench, Larry L.; Polak, Julia M. (2002), "Third-generation Biomedical Materials", Science 295: 1014--1017, doi:10.1126/science.1067404
- ^ Brunski, John B. (2013), "Metals: Basic Principles", Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (3rd ed.), Academic Press, pp. 111--119
- ^ Hench, Larry L.; Best, Serena M. (2013), "Ceramics, Glasses, and Glass-Ceramics: Basic Principles", Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (3rd ed.), Academic Press, pp. 128--151
- ^ King, Martin W.; Chung, Sangwon (2013), "Medical Fibers and Biotextiles", Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (3rd ed.), Academic Press, pp. 301--320
- ^ Prestwich, Glenn D.; Atzet, Sarah (2013), "Engineered Natural Materials", Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (3rd ed.), Academic Press, pp. 195--209
관련 항목
외부 링크
- biomaterial(기술자 Web 학습 시스템)
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