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Ein Biomaterial ist jedes Material, das ein wesentlicher Bestandteil eines lebenden Organismus ist. Sie können natürlich oder synthetisch sein und Metalle, Keramiken und Polymere umfassen. Sie werden hauptsächlich im medizinischen Bereich zur Reparatur von Geweben, Herzklappen und Implantaten eingesetzt. Trotz mehrerer Vor- und Nachteile wird jedes Material in Abhängigkeit von seiner endgültigen Anwendung ausgewählt, wobei die Vorteile die Nachteile überwiegen.
Metall
Edelstahl, Kobalt-Chrom-Legierung und Nickel-Titan sind die am häufigsten als Biomaterialien verwendeten Metalle. Zu den Anwendungen gehören Knochen- und Gelenkersatz, Zahnimplantate und die Beschichtung von Herzschrittmachern. Die Hauptvorteile sind, dass sie stark und beständig gegen Ermüdungsverschlechterung sind, ein Formgedächtnis haben und vor der Verwendung sterilisiert werden können. Ihr Hauptnachteil ist, dass sie aufgrund chemischer Reaktionen mit den Säuren und Enzymen im Körper korrodieren können. Sie können auch Metallionenvergiftungen verursachen.
Polymere
Polymere umfassen Kollagene, Nylon und Silikone. Sie werden zur Gewebereparatur, für Herzklappen und Brustimplantate eingesetzt. Sie sind weit verbreitet und können für bestimmte Funktionen hergestellt werden. Sie sind außerdem leicht herzustellen und zu modifizieren und biologisch abbaubar, was ein Vorteil und ein Nachteil ist. Aufgrund der intensiven Interaktion mit dem Körper können sie sich verschlechtern und reißen und brechen. Sie können auch wichtige Nährstoffe und Wasser aus dem Blut aufnehmen.
Keramik
Aluminiumoxid, Zirkonium und pyrolytischer Kohlenstoff sind einige der Keramiken, die als Biomaterialien in Anwendungen wie zahnärztlichen und orthopädischen Implantaten verwendet werden. Ihr Hauptvorteil ist, dass sie stark und chemisch inert sind. Sie haben eine große Druckfestigkeit, die für Knochenimplantate erforderlich ist. Einige sind auch biologisch abbaubar. Herstellungsschwierigkeiten sind ihr Hauptnachteil und sie können auch das Knochenwachstum minimieren. Manchmal können sich die Implantate lösen oder verrutschen.
Verbindungen
Verbundmaterialien umfassen Keramik-Bioglas, Allotransplantat und Xenotransplantat. Sie werden im Tissue Engineering und als Gelenkersatz eingesetzt. Da sie aus zwei oder mehr Materialien bestehen, kombiniert das Endprodukt die Eigenschaften aller verwendeten Materialien. Ihr Hauptvorteil ist, dass sie stark und leicht sind, eine geringe Dichte haben und korrosionsbeständig sind. Die hohen Kosten, die mit seiner Herstellung verbunden sind, sind ihr Nachteil, zusätzlich dazu, dass sie ihre Form nicht leicht ändern können.
