بیومتریال

کانی‌سازی زیستی (بیومتریالیزیسیون)

کانی‌سازی زیستی به وسیلهٔ موجودات زنده‌ای که مواد معدنی تولید می‌کنند انجام می‌پذیرد، اغلب برای سفت یا سخت کردن بافت‌های موجود در بدن. بعضی از این بافت‌ها کان‌بافت نامیده می‌شوند.
این یک پدیدهٔ به شدت گسترده است: تمام شش طبقه‌بندی قلمروها شامل اعضایی می‌شوند که قادرند مواد معدنی تولید کنند، و بیشتر از ۶۰ نوع مواد معدنی متفاوت در موجودات شناخته شده‌است. مثال‌ها شامل سیلیکات‌ها در جلبک‌ها و دیاتوم‌ها، کربنات‌ها در بی مهرگان و کلسیم فسفات‌ها و کربنات‌ها در مهره داران است. این مواد طبیعی معمولاً ساختار ظاهری را شکل می‌بخشند، مانند صدف‌ها و استخوان‌ها در پرندگان و پستانداران. موجودات زنده بیش از ۵۵۰ میلیون سال است که اسکلت معدنی تشکیل می‌دهند. مثال‌های دیگر مانند کانسار یا ته‌نشین‌های مس، طلا و آهن است که شامل باکتری می‌شود. مواد معدنی بیولوژیک غالباً استفاده‌های خاصی مانند سنسورهای مغناطیسی در باکتری‌های مغناظیسی دارند، دستگاه‌های احساس جاذبه و ذخیرهٔ آهن و تحرک.
انتخاب بیومواد
تمام موادی که در پزشکی برای کاشتن یا مصرف به کار میروند، از جنس فلزات، پلیمرها، سرامیک ها و کامپوزیت ها و یا ترکیبی از مواد مذکور میباشند. جایگزینی بافت با مواد مصنوعی از طریق انتخاب ماده ای که خواص فیزیکی-مکانیکی آن بسیار شبیه و نزدیک به بافت طبیعی است، به انجام میرسد.برای کاربردهایی در رابطه با بافت نرم (پوست، زردپی، بند یا رباط، پستان، چشم، سیستم عضلانی و صورت) بسپارهای طبیعی یا مصنوعی برای جایگزینی بافت صدمه دیده استفاده میشود.فلزات، سرامیک ها و کامپوزیت ها به طور گسترده‌ای برای جایگزینی یا تقویت و مستحکم سازی دندان و استخوان به کار میرود.
ضریب کشسانی و استحکام بافت های نرم معمولا کمتر از 100 مگا پاسکال است، بنابراین پلیمرها با داشتن استحکام مشابه و استحکام کشسانی کمی بالاتر متداولترین ماده برای جایگزینی این نوع بافت ها به شمار می‌آیند. برعکس استخوان دارای استحکام کششی  بالاتری است و ضریب کشسانی آن خیلی بیشتر از ضریب کشسانی بافت نرم می‌باشد.از آنجا که پلیمرها دارای ضریب کشسانی حدود 10 گیگا پاسکال نمی‌باشند آلیاژهای فلزی، سرامیک ها و کامپوزیت های تقویت شده با رشته برای جایگزینی استخوان مصرف میشوند.

خودسامانی (خود مونتاژ)

خودسامانی رایج‌ترین عنوان به کار گرفته شده در جامعهٔ علمی امروز، به معنای تجمع هم‌زمان اجزای مختلف مثل اتم‌ها، مولکول‌ها، کلوییدها و میسل‌ها بدون هرگونه اعمال خارجی می‌باشد.
گفته شده‌است که کثیری از این دسته مواد از لحاظ ترمودینامیکی ثابت، ساختاری با آرایه تعیین شده و یادآور یکی از ۷ سیستم کریستالی که در متالورژی و کانی‌شناسی کشف شده است، می‌باشند. فرق اساسی در این مواد توازن فضایی آن‌ها در اندازه هر سلول واحد یا شبکه بلور آن‌ها می‌باشد.
خود مونتاژ به‌طور گسترده در سیستم‌های بیولوژیکی دیده می‌شود و جزو اصول پایه دربسیاری از سیستم‌های پیچیده بیولوژیکی می‌باشد. این مولکول‌ها در واقع ظهور یک ردهٔ جدید بیومتریال‌های استوار بر ویژگی‌های ریزساختاری در طبیعت می‌باشند. این مولکول‌ها هم چنین در نانوتکنولوژی و سنتزهای شیمیایی بسیار نو ظهور و کاربردی هستند. کریستال‌های مولکولی، کریستال‌های مایع کولوئیدها و میسل‌ها، امولسیون‌ها و پلیمرهای خود-مجزا فیلم‌های نازک و خود-تشکیل‌های تک لایه مثال‌هایی از این مولکول‌ها هستند. ویژگی متمایزکننده این‌ها خود سازمان دهی می‌باشد.

سازگاری

سازگاری زیستی به رفتار زیست ماده‌ها در محیط‌های مختلف تحت شرایط فیزیکی و شیمیایی مختلف مربوط است. این جمله ممکن است به خواص ویژهٔ یک ماده اشاره کند. بدون مشخص کردن مکان یا طریقهٔ مورد استفاده قرار گرفتن آن ماده. برای مثال یک ماده ممکن است تحت شرایط متفاوت روی یک موجود زنده پاسخ‌های متفاوتی بدهد مثلاً واکنش ایمنی را برانگیخته کند یا نه
یا ممکن است با تیپ خاصی از سلول یا بافت ادغام بشود یا نشود.
نقطهٔ ابهام این جمله پیشرفت‌های مداوم نگرشی در چگونگی اثر متقابل زیست ماده‌ها با بدن انسان رو منعکس می‌کند و در نهایت اینکه این تقابل‌ها چگونه موفقیت بالینی تجهیزات پزشکی را معلوم می‌کنند مثل دستگاه تنظیم‌کنندهٔ ضربان قلب و دستگاه جایگزینی مفصل ران.
پروتز‌ها و دستگاه‌های جدید گاهی وقت‌ها از بیش از یک ماده تشکیل شدند، پس ممکن است همیشه برای صحبت راجع به سازگاری زیستی مواد خاص کافی نباشند.

زیست بسپار (بیوپلیمر)

به پلیمرهایی که توسط موجودات زنده ساخته می‌شوند، بیوپلیمر گویند. سلولز و نشاسته، پروتئین و پپتید، وDNA و RNA همگی مثال‌هایی از بیوپلیمرهایی هستند که واحد مونومری آن‌ها به ترتیب عبارتند از شکر، آمینواسید و نوکلئوتید هستند. سلولز نه تنها متداول‌ترین پلیمر بلکه متداول‌ترین ترکیب ارگانیک بر روی زمین است. حدود ۳۳٪ کل گیاه سلولز است.