VẬT LIỆU SINH HỌC TÍNH TƯƠNG HỢP SINH HỌC
BIOMATERIALS BIOCOMPATIBILITY
NGND, GS. TS. BS. Hoàng TS. BS. Hòang
Tử Hùng Đạo Bảo Trâm tuhung.hoang@gmail.com www.hoangtuhung.com
MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
•
cứu mốí
học vật liệu học
d ụng, nghiên phần, cấu trúc, tính chất của vật liệu hợp, cải thiện tính chất của vật liệu và tạo (Materials Science /~ Engineering): hệ ứng sử quan để
Khoa Là giữa dụng ra khoa một thành thích vật liệu mới*.
(cid:198)Khoa học vật liệu lý giải thành phần vàđặc tính b ằng thực nghiệm khảo sát cấu trúc bên trong của vật liệu.
(cid:198)Khoa học vật liệu là một lĩnh vực liên ngành
* Arzamaxov, B.N. ** Gladwin, M., Bagby, M.
www.hoangtuhung.com
(interdiscipline), kết hợp của hóa học, vật lý và công nghệ, chứ không phải là một khoa học riêng biệt**.
COMPOSITE
KIM LOẠI
Bán
dẫn
Polymer điện dẫn
Siêu
dẫn
HỮU CƠ- POLYMER
VÔ CƠ- CERAMIC
www.hoangtuhung.com
Silicon, silicone
KHÁI NIỆM
Thiết bị
MỘT SỐ (medical devices)
cụ, khí
Là tiện, thiết bị, vật cấy
cụ, phương định tạo để
dõi, điều trị hoặc làm hoặc sau: phòng, theo
y tế mọi dụng ghép, thuốc thử in vitro, phần mềm, chuẩn được nhà sản xuất chế một dùng riêng dành độc hoặc kết hợp trên người với một hoặc đơn cách đích nhiều mục - Chẩn đoán, dự giảm bệnh, - Chẩn một thương
giảm hoặc bù đắp dõi, điều trị, làm đoán, theo
tổn,
www.hoangtuhung.com
(tiếp…)
đỡ cấu nâng
đổi hoặc lý, sinh cuộc sống,
đích
phương
ISO 10993-1:2009(E)
www.hoangtuhung.com
Nghiên - trúc - Hỗ - Kiểm - Khử - Cung nghiệm Thiết bị nó của phương nhưng trên. thế, thay cứu, thay trình quá giải phẫu hoặc đỡ nâng hoặc trợ thai, thụ sự soát nhiễm các thiết bị xét bằng y khoa tin cho thông cấp người, thể cơ mẫu các in vitro ban đầu biệt chuyên đạt mục không y tế hoặc trên cơ các người bằng trong hoặc chuyển dược lý, miễn dịch cách bằng thể được hỗ có nó y tế, mục được lấy từ đích thể trợ các hóa cách
MỘT SỐ
KHÁI NIỆM
(biopharmaceutical products): đoán chẩn trong dùng được tạo bằng phòng, được chế
Sinh phẩm y tế sản phẩm là những (in vivo), điều trị, dự học công
nghệ
sinh Vật liệu sinh học mọi chất, bề
(biomaterials): mặt hoặc cấu trúc có tác động
của sinh vật
qua
Là lại với các hệ Nguồn gốc: tự
thống nhiên, tổng
hợp
này, khái
niệm vật liệu sinh học
được hiểu
theo
định
bài nghĩa sau đây
www.hoangtuhung.com
*Trong
VẬT LIỆU SINH HỌC
Định
nghĩa
Vật liệu sinh học trong/như không, có dụng hoặc
là một vật liệu không sống, được sử y tế, với mục một thiết bị qua lại với các hệ động tác
đích điều trị học. sinh D.F.Wiliams: Definition in Biomaterials, proceedings, consensus conference of the European Society for Biomaterials, England, 1986.
điều trị,
www.hoangtuhung.com
Vật liệu sinh học tạo sung, thay (không dùng phải thuốc) trong một phần mô, cơ
(những) chất là một cấu thành được chế thay đổi hoặc bổ quan, hoặc chức năng của cơ trúc thế thể.
Nhiều vật liệu sinh học chấn thương
phận tim mạch được dùng tạo, thẩm mỹ,
chỉnh nhãn hình, các khoa, nha trong nhân
bộ khoa…
(cid:198)Vật liệu sinh học tiếp xúc với nhiều mô khác nhau
trong cơ thể,
(cid:198)Có môi trường vật chủ đặc biệt phức tạp:
ăn mòn của dịch hiện diện của vi khuẩn, tính khác học quan trò trọng trong sinh việc
Sự học và các yếu tố Các này dụng chế đặc điểm tạo và sử lý-hóa-cơ vai đóng vật liệu. (cid:198) phải đạt các yêu cầu đ/v vật liệu sinh học, có tính
www.hoangtuhung.com
tương hợp sinh học,
Vấn
đề
(1)
• • •
Trơ Độc Tính Đánh
(inert)? tính tương giá
(toxicity)? sinh hợp tương
tính
học hợp
(biocompatibility)? sinh
học?
www.hoangtuhung.com
MỘT SỐ
KHÁI NIỆM
dược lý hoặc
Trơ: không không không không
ứng
(hóa
điều trị học)
hại của một chất
vật (đối với tế
đối với sinh vật bào, cơ
Độc, độc mức
gây
động hoạt động tác có động tác có phản gia tham tính: độ Là hoặc cấu trúc của quan…)
sinh
www.hoangtuhung.com
Phân
loại vật liệu sinh học
– – –
ngoài
mặt bên
– – – –
ngắn dài vĩnh
< 24 giờ < 30 ngày > 30 ngày
viễn www.hoangtuhung.com
Theo bản chất tiếp xúc: tiếp xúc bề có với hệ liên có ghép… cấy Theo bản chất hóa học: kim loại hữu cơ cơ vô composite Theo thời gian tiếp xúc*:
Tương
giá
hợp sinh học và đánh hợp sinh học
tương
tính
•
niệm tương
thông • hợp sinh học là
của vật liệu, dụng. sống độc hoặc thương
Trước tính 1970, thuật ngữ độc (toxicity) được sử dụng an toàn tính nhiều hơn khi xét về khi hợp sinh học chưa hợp với sự “hòa Tương gây không (harmonious with life) và học”. sinh đến chức năng tổn (Dorland’s Illustrated Medical Dictionary)
• hợp sinh học
theo:
www.hoangtuhung.com
giá của da và niêm mạc) Tương - - phản được (Td: phản thân, gây đánh ứng dị ứng, sinh
độc tính tại chỗ toàn ứng ung thư.
và
Tương tương
hợp sinh học hợp sinh học
đánh
giá
tính
•
cho
đồng
Trước nghĩa với
là được học độc của vật liệu.
Quan
sinh hợp không và qua: của vật chủ biến của vật liệu và
Trong
đây, tương trơ tính niệm này bỏ ứng –Đáp –Sự thoái tác –Tương của vật liệu vật chủ. trường môi
www.hoangtuhung.com
THỬ
NGHIỆM ĐÁNH GIÁ
TÍNH TƯƠNG HỢP SINH HỌC
•
phát
•
các đích Mục gây tiềm năng liệu, hay của quan mô và thử Các (THSH) được
học
thử hại thành cơ cơ nghiệm về phân
nghiệm: nhằm hiện hay hủy hoại của vật phần vật liệu, đối với thể tương thành
sinh hợp 3 mức.
www.hoangtuhung.com
THỬ
NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH TƯƠNG HỢP SINH HỌC
nghiệm
độc tính sơ
•
bộ:
bào
Mức 1: Thử Đối với tế – Đối với –
•
nghiệm
độc tính đường
tòan
thân:
gen
Mức 2: Thử – –
hấp, da…
nghiệm cấy
in vivo
•
Mức 3: Thử
nghiệm tiền
www.hoangtuhung.com
lâm
sàng
Hô Thử
Nhóm
I: Thử
nghiệm cấp một
nghiệm sơ
Thử Đánh
thủy hoặc
bộ: độc tính đối với tế nguyên
giá thái trạng
bào đã
của vật liệu (ở hợp…) trùng
tế
– – bào phủ đám cấy, do
Đặt trực tiếp lên đám Gián sự qua màng qua rào nuôi bào tế cản (thí dụ đĩa ngà răng)*... cấy, hay nuôi
* Màng
phủ
thường
được tạo ra để
màng
mà
vật liệu tác động
phỏng mô www.hoangtuhung.com
tiếp thấm
nghiệm cấp một
Nhóm
Thử Sử
các
loài
khác
(vi
I: Thử đối với vật có vú hoặc
gen: xác
định:
deoxyribonucleic acid (DNA)
gen và
độc tính động bào khuẩn, men bia, nấm…) để gen, nhân – đổi cấu trúc nhiễm sắc thể, – đổi – Gây
chiết xuất của vật
nghiệm tế dụng Sự Thay Thay do vật liệu, thiết bị, hay các ra (AAMI* Standard, 1994).
liệu
*AAMI: Association for the Advancement of Medical Instrumentaion
www.hoangtuhung.com
Nhóm
II: Thử
nghiệm cấp
hai nghiệm:
loạt thử
độc bằng
gây
Đánh – – – –
da,
•
được sử
14 ngày
cấy. mẫu vật liệu trong
trên
Thử hàng miệng phải để
giảm việc sử
giá tiềm năng Đường toàn thân, hấp, hô Đường Nhạy cảm và kích ứng nuôi ứng Phản nghiệm LD50: chuột ngày hoặc trộn vào thức 50% trở đạt từ
dụng (qua đường sót gắng
cố nghiệm).
dụng LD: lethal dose: liều làm chết
chuột sống ăn): số lên. (Người ta đang thí vật thời gian thử
động 50% cá
www.hoangtuhung.com sau
nghiệm
thể
Nhóm
II: Thử
nghiệm cấp hai
• vật liệu có thể độc tính với
người nhạy gây kích
lần tiếp xúc đầu
da: ra
ngay
loãng, trung phần của nó có hòa, hoặc biến
Thử ứng cảm, kích tiên, gây Khi tính đổi nhằm giảm
độc.
nhạy cảm:
viêm
mà
có
sự
thể
–
Cần –
(sensitization) là
gây và hiện tượng thống hay hệ ứng
đó có sự vật liệu.
phản thể đặc hiệu với dị www.hoangtuhung.com
Kích tham Nhạy cảm tham
kháng
không miễn dịch, trong viêm là
nguyên
nghiệm hay nhạy cảm/dị ứng. Đối với những có xảy thể ứng ứng viêm. phản một vật liệu, sản phẩm, hay thành thay thế, pha độc, cần cơ nguy biệt kích ứng (irritation) là kháng của của phân ứng gia gia
Nhóm
II: Thử
nghiệm cấp hai
Thử độc tính theo đường đầu và nửa
hấp: hô của vật
nghiệm
trên thực hiện trên chuột, thỏ, chuột
thí
lang) 30 phút tiếp, quan
Đặt (thường trong lại xịt sát
thân một buồng, xịt vật liệu dạng 10 lần khí con vật
30 giây. Sau 4 ngày:
khí. Mỗi liên
trong trong
– chết, chất thử được coi là
con nào hiểm với người (Stanley, 1985).
– 3 phút: chất
www.hoangtuhung.com
Nếu không nguy không con vật chết có Nếu thử được xem là rất vòng 2 đến
trong độc.
Nhóm
II: Thử
nghiệm cấp hai
Thử Thử lý nghiệm cấy nghiệm cấy
vật thử được chọn
yếu tố ảnh tính bề đặc tính điểm của phản
–
theo thử
12 tuần) ở
và
–
xương, thường như
cơ tương
dài
đối
thỏ, chó,
chuột và thỏ. nghiệm dài hạn (≥ động động
các giá độ, đặc đặc thước của mẫu thử
vật.
–
vật có đời sống vật mẫu
các các ý giảm cỡ
trưởng. linh bảo vệ động để www.hoangtuhung.com
(implantation tests) đánh nhằm in vivo dạng, mật học của sản phẩm: hình mặt…(các đến hưởng mô). ứng kích tùy Động – khoảng nghiệm: thời gian dự định và 12 tuần) dưới da hoặc cơ: thường nghiệm ngắn hạn (≤ thử dùng thử dùng dê, và Chú
Nhóm
nghiệm
Sau
là
khi
qua thử trải sản phẩm về người.
III: Thử tiền lâm nghiệm cấp một và cấp coi
sàng không
được
bản
hai hại
công, thành đối với
gây
cơ
•
việc kiểm soát thử
hiệu quả
nghiệm
•
thị
Đối với thuốc, FDA* quan dụng và về Đối với nhiều vật liệu, nhà trên sản phẩm nhận về
việc sử được đã hiệu quả.
tâm thuốc**. sản xuất cần trường
bán
qua 7 năm sau khi được chứng mới
*US Food and Drug Administration - **Ở
nước ta, Bộ
qui chế
Y tế đã
có
về
này
FDA việc
www.hoangtuhung.com
