Biyomalzeme nedir?

Biyomalzeme bilimi"nde, biyolojik sistemlerle etkileştiğinde uyum sağlayabilecek yeni malzemelerin geliştirilmesi için yoğun çaba harcanmakta. Biyomalzemeler,  insan  vücudundaki canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek ya da desteklemek amacıyla kullanılan doğal ya da sentetik malzemeler olup, sürekli olarak veya belli aralıklarla vücut akışkanlarıyla (örneğin kan) temas ederler. Bilimsel anlamda yeni bir alan olmasına karşın, uygulama açısından biyomalzemekullanımı tarihin çok eski zamanlarına kadar uzanmakta. Mısır mumyalarında bulunan yapay göz, burun ve dişler bunun en güzel kanıtları. Altının diş hekimliğinde kullanımı, 2000 yıl öncesine kadar uzanmakta. Bronz ve bakır kemik implantlarının kullanımı, milattan önceye kadar gitmekte. Bakır iyonunun vücudu zehirleyici etkisine karşın 19. yüzyıl ortalarına kadar daha uygun malzeme bulunamadığından bu implantların kullanımı devam etmiş. 19. yüzyıl ortasından itibaren yabancı malzemelerin vücut içerisinde kullanımına yönelik ciddi ilerlemeler kaydedilmiş. Örneğin 1880'de fildişi protezler vücuda yerleştirilmiş. İlk metal protez, vitalyum alaşımından 1938'de üretilmiş. 1960'lara kadar kullanılan bu protezler, metal korozyona uğradığında ciddi tehlikeler yaratmış. 1972'de alumina ve zirkonya isimli iki seramik yapı herhangi bir biyolojik olumsuzluk yaratmaksızın kullanılmaya başlanmış, ancak inert yapıdaki bu seramikler dokuya bağlanamadıklarından çok çabuk zayışamışlar. Aynı yıllarda Hench tarafından geliştirilen biyoaktif seramikler, (örneğin biyocam ve hidroksiapatit) ile bu problem çözülmüş bulunuyor.

İlk başarılı sentetik implantlar, iskeletteki kırıkların tedavisinde kullanılan kemik plakalarıydı. Bunu 1950'ler kan damarlarının değişimi ve yapay kalp vanalarının geliştirilmesi, 1960'larda da kalça protezleri izledi. Kalp ile ilgili cihazlarda esnek yapılı sentetik bir polimer olan poliüretan kullanılırken, kalça protezlerinde paslanmaz çelik öne geçti. Bunun yanısıra, ilk olarak 1937'de diş hekimliğinde kullanılmaya başlanan poli(metilmetakrilat) (diş akriliği olarak da bilinir) ve yüksek molekül ağırlıklı polietilen de kalça protezi olarak kullanıldı. II.  Dünya  Savaşından sonra, paraşüt bezi (Vinyon N adıyla bilinen poliamid) damar protezlerinde kullanıldı. 1970'lerde ilk sentetik, bozunur yapıdaki ameliyat ipliği, poli(glikolik asit)'den üretildi. Kısacası, son 30 yılda 4O'ı aşkın metal, seramik ve polimer, vücudun 40'dan fazla değişik parçasının  onarımı ve yenilenmesi için kullanıldı. Biyomalzemeler, yalnızca implant olarak değil, ekstrakorporeal cihazlarda (vücut dışına yerleştirilen ama vücutla etkileşim halindeki cihazlar), çeşitli eczacılık ürünlerinde ve teşhis kitlerinde de yaygın olarak kullanılmakta. Günümüzde, yüzlerce firma tarafından çok sayıda biyomalzeme üretilmekte. 2700'ü aşkın çeşitte tıbbi cihaz, 2500 kadar farklı teşhis ürünü ve yaklaşık 39.000 civarında değişik eczacılık ürünü, bu teknolojinin en büyük pazarını oluşturuyor. Ancak, halen biyomalzemeden kaynaklanan aşılamamış sorunlar da var. Bunların çözümünde doku mühendisliği ve gen tedavisi alternatif yaklaşımlar sunuyorlar. Özellikle nanoteknoloji, bilişim teknolojileri ve fabrikasyon yöntemlerindeki gelişmelere paralel olarak daha mükemmel biyomalzemelerin geliştirilmesi hedefleniyor.

Biyomalzemeler temel olarak tıbbi uygulamalarda kullanılmalarına karşın, biyoteknolojik alandaki kullanımları da göz ardı edilmemeli. Bunlar arasında hücre teknolojisinde hücre ve hücresel ürün üretiminde destek malzeme olarak, atık su arıtımında adsorban (yakalayıcı tutucu) malzeme olarak, biyosensörlerde, biyoayırma işlemlerinde, enzim, doku, hücre gibi biyoaktif maddelerin immobilizasyonunda (tutuklanmasında) ve biyoçiplerdeki kullanımları sayılabilir.

Biyomalzemeler, insan vücudunun çok değişken koşullara sahip olan ortamında kullanılırlar. Örneğin vücut sıvılarının pH değeri farklı dokulara göre 1 ila 9 arasında değişir. Günlük aktivitelerimiz sırasında kemiklerimiz yaklaşık 4MPa, tendonlar ise 4080 MPa değerinde gerilime maruz kalır. Bir kalça eklemindeki ortalama yük, vücut ağırlığının 3 katına kadar çıkabilir, sıçrama gibi faaliyetler sırasında ise bu değer vücut ağırlığının 10 katı kadar olabilir. Vücudumuzdaki bu gerilimler ayakta durma, oturma ve koşma gibi faaliyetler sırasında sürekli tekrarlanır. Biyomalzemelerin tüm bu zor koşullara dayanıklı olması gerekiyor. Geçmişte gerek tahta, kauçuk gibi doğal malzemelerin, gerekse altın, cam gibi yapay malzemelerin biyomalzeme olarak kullanımı deneme yanılma yoluyla yapılmaktaydı. Vücudun bu malzemelere verdiği cevaplar son derece farklıydı. Belirli koşullar altında, bazı malzemeler vücut tarafından kabul görürken, aynı malzemeler, koşullar değiştiğinde vücut tarafından reddedilebilmekteydi. Son 30 yıl içinde biyomalzeme doku etkileşimlerinin anlaşılması konusunda önemli bilgiler elde edilmiş bulunuyor. Özellikle canlı ve cansız malzemeler arasında çok büyük farklılıklar


olduğu saptanmış durumda. Ara yomalzeme" ve "biyouyumluluk'' malzemelerin biyolojik performanslarını belirt için kullanmışlar. Biyouyumlu olan malzemeler, biyomalzeme olarak adlandırılmış ve biyouyumluluk; uygulama sırasında malzemenin vücut sistemine uygun cevap verebilme yeteneği olarak tanımlanmış. Biyouyumluluk, bir biyomalzemenin en önemli özelliği. Biyouyumlu, yani 'vücutla uyuşabilir' bir biyomalzeme, kendisini çevreleyen dokuların normal değişimlerine engel olmayan ve dokuda istenmeyen tepkiler (iltihaplanma, pıhtı oluşumu, vb) meydana get irmeyen malzemedir.Wintermantel ve Mayer bu terimi biraz genişleterek biyomalzemenin yapısal ve yüzey uyumluluğunu ayrı ayrı tanımlamışlar. Yüzey uyumluluğu, bir biyomalzemenin vücut dokularına fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak uygun olmasıdır. Yapısal uyumlu ise/malzemenin vücut dokularının mekanik davranışına sağladığı optimumuyumdur.

Biyouyumluluğu yüksek olan malzemeler, bedene yerleştirilebilir cihazların hazırlanmasında kullanılıyorlar. Ancak halen mükemmel biyouyumluluğa sahip bir malzeme sentezi gerçekleştirilebilmiş değil. Tabloda implant cihazlarda kullanılan çeşitli doğal ve sentetik malzemelere örnek verilmiştir.

Biyouyumluluğu yüksek olan malzemeler, kısacası biyomalzemeler metaller, seramikler, polimerler ve kompozit malzemeler olarak gruplandırılmakta. Alüminyum oksit, biyoaktif cam,karbon ve hidroksiapatit (HA) biyouyumlu seramik malzemelere örnek olarak verilebilir. Biyomalzeme olarak kullanılan metaller ve alaşımlar ise, altın, tantal, paslanmaz çelik ve titanyum alaşımları. Polietilen (PE), poliüretan (PU), politetraşoroetilen (PTFE), poliasetal (PA), polimetilmetakrilat (PMMA), polietilenteraftalat (PET), silikon kauçuk (SR), polisülfon (PS), polilaktik asit (PLA) ve poliglikolik asit (PGA) gibi çok sayıda polimer, tıbbi uygulamalarda kullanılmakta. Her malzemenin kendine özgü uygulama alanı mevcut. Polimerler, çok değişik bileşimlerde ve şekillerde (lif, film, jel, boncuk, nanopartikül) hazırlanabilmeleri nedeniyle biyomalzeme olarak geniş bir kullanım alanına sahipler. Ne var ki, bazı uygulamalar içinörneğin, ortopedik alandamekanik dayanımları zayıf. Ayrıca, sıvıları yapısına alarak şişebilir ya da istenmeyen zehirli ürünler (monomerler, antioksidanlar gibi) salgılayabilirler. Daha da önemlisi, sterilizasyon işlemleri (otoklavlama, etilen oksit, 60Co radyasyonu) polimer özelliklerini etkileyebilir. Metaller, sağlamlıkları, şekillendirilebilir olmaları ve yıpranmaya karşı dirençli olmaları nedeniyle biyomalzeme olarak bazı uygulamatercih ediliyorlar. 

Ortopedik ve diş implantları, genelde birinci grup kapsamına giren metal seramiklerdenhazırlanırken, kalpdamar siste tik cerrahi malzemeleri polimer yor. Ancak, böyle bir gruplandırm geçerli değil. 





UYGULAMA ALANI

MALZEME TÜRÜ
Iskelet Sistemi
Eklemler
Kırık kemik uçlarını tespitte kullanılan ince metal levhalar
Kemik dolgu maddesi
Kemikte oluşan şekil bozukluklarınıntedavisinde
Yapay tendon ve bağlar
Diş implantları
Kalpdamar Sistemi
Kan damarı protezleri
Kalp kapakçıkları
Kataterler
Organlar
Yapay kalp
Duyu Organları
İç kulak kanalında
Göz içi lensler
Kontakt lensler
Kornea bandajı

Titanyum,
TitanyumAlüminyumVanadyum alaşımları
Paslanmaz çelik, kobaltkrom alaşımları
Poli (metil metakrilat) (PMMA)
Hidroksiapatit
Teşon, poli (etilen teraftalat)
Titanyum, alümina, kalsiyum fosfat
Poli (etilen teraftalat), teşon, poliüretan
Paslanmaz çelik, karbon
Silikon kauçuk, teşon, poliüretan
Poliüretan
Platin elektrotlar
PMMA, silikon kauçuk, hidrojeller
Silikonakrilat, hidrojeller
Kolajen, hidrojeller


Kristal yapıları ve sahip oldukları güçlü metalik bağlar nedeniyle üstün mekanik özellikler taşıyan metal ve metal alaşımlarının biyomalzeme alanındaki payı büyük. Biryandan ortopedik uygulamalarda eklem protezi ve kemik yenileme malzemesi olarak kullanılırken, diğer yandan yüz ve çene cerrahisinde, örneğin diş implantı gibi, ya da kalpdamar cerrahisinde yapay kalp parçaları, kateter, vana, kalp kapakçığı olarak da kullanılıyorlar. Metallerin biyomalzeme pazarındaki en büyük payınıysa teşhis ve tedavi amaçlı aygıtların metalik aksamları oluşturuyor.


İnsan vücudunda kullanılmak üzere geliştirilen ilk metal, "ShermanVanadyum Çcliği". Biyomalzeme üretiminde kullanılan, demir bakır, krom, kobalt, nikel, titanyum, tantal, molibden ve vanadyum gibi çok sayıda metal, az miktarda kullanılmak koşuluyla canlı vücuduna uygunluk gösteriyorlar. Vücut içerisinde fazla miktarda bulunması zararlı olan bu metaller, metabolizmik faaliyetler sırasında da oluşabiliyorlar. Örneğin, kobaltın B12 vitamininden sentezlenmesi yada demirin hücre fonksiyonu olarak meydana gelmesi gibi.
Metallerin biyolojik ortama uygunluğu vücut içerisinde korozyona uğramalarıyla ilgili. Korozyon, metallerin çevreleriyle istenmeyen bir kimyasal reaksiyona girerek oksijen, hidroksit ve diğer başka bileşikler oluşturarak bozunması. İnsan vücudundaki akışkan, su, çözünmüş oksijen, klorür ve hidroksit gibi çeşitli iyonlar içerir. Bu nedenle, insan vücudu biyomalzeme olarak kullanılan metaller için oldukça korozif bir ortamdır. Malzeme, korozyon sonucunda zayışar, daha da önemlisi korozyon ürünleri doku içerisine girerek hücrelere zarar verirler. Soy metallerin korozyona karşı direnciyse mükemmel. Biyomalzeme olarak kullanılan metallerin önemli olanları aşağıda sıralanıyor.

Çelik: İki türü bulunuyor. Demir, karbon ve eser miktarda fosfor, silisyum ve mangandan oluşan çelik,karbon çeliği olarak adlandırılıyor. %1'den daha düşük karbon içeriğine sahip ve diğer metaller ve ametalleri de içerecek şekilde hazırlanan çelikse alaşım çeliği. Bu gruptaki çelikler, karbon çeliğine göre daha pahalılar ve işlenmeleri de daha zor. Ancak, korozyon ve ısıl dirençleri çok daha yüksek. Alaşım çelikleri, alüminyum, krom, kobalt, bakır, kurşun, mangan, molibden, nikel, fosfor, silisyum, kükürt, titanyum, tungsten ve vanadyum içerebilirler. Alüminyum, aşınmaya karşı direnci artırırken, yüksek miktarlarda eklenen krom, korozyon direncini ve ısıl direnci artırır. Bu tür çelikler,


"paslanmaz çelik" olarak adlandırılır. Biyomalzeme olarak yaygın kullanılan paslanmaz çelik 316L olarak bilinir. "L", karbon içeriğinin düşük olduğunu belirtmek için eklenmiştir. Bu çelik, 1950'li yıllarda 316 paslanmaz çeliğin karbon içeriği ağırlıkça %0.08'den %0.03'e düşürülerek hazırlanmıştır. 316L'nin %6065'i demir olup, %1719 krom ve %1214 nikelden oluşur. Yapısında az miktarda azot, mangan, silisyum, kükürt, fosfor ve molibden de bulunur. Kobalt içeren alaşımlar: Bunlar kobaltkrom alaşımlarıdır. Temel olarak kobaltkrommolibden alaşımı ve kobaltnikelkrommolibden alaşımı olmak üzere iki tür alaşımdan söz edilir. Kobaltkrommolibden alaşımı, uzun yıllardan beri dişçilikte ve son zamanlarda yapay eklemlerin üretiminde kullanılmakta. Kobaltnikelkrommolibden alaşımıysa daha yeni bir malzeme. Fazla yük altındaki eklemlerde (diz ve kalça gibi) ve protezlerde kullanılmakta. Bu tür alaşımların bileşimleri, temel olarak ağırlıkça %65 kobalt ve geri kalanı kromdan oluşuyor. Daha iyi tanecik elde etmek için yapıya molibden ekleniyor. Kobalt içeren alaşımların elastik modülü (malzeme sertliğini gösteren bir değer) paslanmaz çeliğinkinden daha büyük.

Titanyum ve titanyum içeren alaşımlar: Titanyumun biyomalzeme üretiminde kullanımı 1930'lu yılların sonlarına doğru görülmeye başlanıyor. Titanyum, 316 paslanmaz çelik, ve kobalt alaşımlarına göre daha hafif bir malzeme. Titanyum, yüksek sıcaklıklarda çok reaktif ve oksijen varlığında patlamaya hazır bir element. Bundan dolayı, yüksek sıcaklık uygulamalarında inert bir atmosfere gerek duyulur ya da vakumda eritilir. Oksijenin bulunduğu ortamda, oksijen metal içerisine geçer ve metali kırılganlaştırır.

Dental Amalgam: Amalgam, bileşenlerinden biri civa olan alaşıma denir. Civa, oda sıcaklığında sıvı fazda olur ve gümüş, kalay gibi diğer metallerle reaksiyona girebilir. Böyle bir reaksiyon sonucu, bir oyuk içine doldurulabilecek plastik bir kütle elde edilir. Bu özelliğinden dolayı amalgam, diş dolgu maddesi olarak kullanılır.

Altın: Altın ve altın alaşımları kararlılık, korozyon direnci ve uzun ömürlü oluşlarından dolayı diş tedavisi açısından yararlı metaller. Altın alaşımları, saf altına göre daha iyi mekanik özelliklere sahip olduklarından, dökme işlemine tabi tutulurlar. Bu alaşımların %75 veya daha fazlası altın, geri kalan kısmıysa soy metallerden oluşur. Bakır dayanımı artırır. Platin de aynı etkiyi gösterir, ancak %4'ten fazla eklenirse, alaşımın erime sıcaklığı artarak işlenmesi zorlaşır. Az miktarda çinko ilavesiyle, erime sıcaklığı düşürülür. %83'ten fazla altın içeren yumuşak alaşımlar fazla yük altında kalmayacak şekilde dolgu malzemesi olarak kullanılır. Daha az altın içeren alaşımlarsa daha serttirler ve yüke karşı dayanımları daha yüksektir. Bu nedenle kaplama malzemesi olarak kullanılırlar.

Nikeltitanyum alaşımları: Bu alaşımlar, ısıtıldıklarında bozulan ilk şekillerine dönebilme özelliğine sahiptirler. Bu özellik, "şekil hafıza etkisi" olarak adlandırılır. fiekil hafıza etkisinin gerekli olduğu bazı biyomalzeme uygulamaları; diş köprüleri, kafatası içerisindeki damar bağlantıları, yapay kalp için kaslar ve ortopedik protezler olarak sıralanabilir.

Diğer Metaller: Tantal, mekanik dayanımın zayıflığından ve yüksek yoğunluğundan dolayı yaygın kullanıma sahip olmayan bir madde. En önemli uygulaması, plastik cerrahisinde ameliyat ipliği olarakkullanımı.

Platin ve gruptaki soy metaller yüksek korozyon direncine sahipler, fakat mekanik özellikleri zayıf. Bu metaller, kalpte atınımların başlamasını uyaran otonom merkezde elektrot olarak kullanılırlar.


"Hücre tedavisi", hasarlı ya da işlevini yitirmiş hücre fonksiyonlarının sağlıklı hücreler ile gideriminin amaçlandığı bir tedavi. Uygun dokudan izole edilen hücre, özellikleri belirlendikten sonra yeterli sayı ve kalitede hedef organa yollanıyor. Kilit nokta, bu hücrelerin nereden sağlanacağı. En iyi yaklaşım, hastanın sağlıklı bölgesinden alınan hücrelerin (otolog hücre) vücut dışın da hazırlanan hücre kültürlerinde çoğaltılarak hastaya nakledilmesi. Bağışıklık sistemince reddedilmemesi en büyük avantajı; fakat çoğunlukla üretim için gerekli olan çok az sayıdaki hücrenin alınması bile hastada doku kaybına neden olabiliyor. Özellikle yaşlılarda bu yöntem pek kullanılamıyor. Hücrelerin başka insandan alındığı durumdaysa, bağışıklık sistemi reddi en büyük risk. Çoğu zaman verici (donör) bulmak da zor. Bazı durumlarda farklı türlerden, örneğin, hayvandan insana hücre nakli yapılabiliyor. Fakat bağışıklık sistemince reddedilmenin yanısıra, hayvanlarda görülen virüslerin bulaşma ihtimali de büyük. Yakın zamanda önem kazanan bir diğer hücre kaynağıysa, "hücre hatları" (cell line). Değişime uğradıklarından tümör oluşturma riskleri var ve yine bağışıklık sistemince red edilebiliyorlar. Kısacası, otolog hücreler dışındaki tüm hücreler için "bağışıklık sistemi reddi" ortak problem. Çözüm için başvurulan yöntemlerin başında "kapsülasyon" geliyor.

Canlı hücre veya dokuların yarı geçirgen bir zar içine kapsüle edilme (hapsedilme) düşüncesi ilk kez 1978 yılında Lim tarafından öne sürülmüş. 1980'de ise Lim ve Sun tarafından pankreasın insülin salgılayan Langerhans Badacık hücreleri, doğal bir polimer olan aljinat içerisine kapsüle edilmiş ve bu kapsüllerdeney hayvanına enjekte edildiğinde, diyabetik durumun (şeker hastalığının) düzeldiği görülmüş.

Hücre kapsüllerinin üç türü var: Akışlı cihazlar, mikrokapsüller ve makrokapsüller.

Akışlı cihazlar: Damar cihazları olarak da bilinen bu cihazlarda hastanın kanı, bir plastik tüpe alınır. Vücut için gerekli işlevi sağlayacak hücrelerse tüpün kapalı bölmesine yerleştirilir. Tüpün kanla etkileşen kenarları gözeneklidir. Kan, tüp içerisinde akarken hücrelerce salgılanan maddeleri içerisine alır ve hücrelere gerekli oksijeni ve besin maddelerini sağlar. Bu cihazın iç çapı 1 milimetre civarındadır.

Mikrokapsüller: Tek hücreler veya hücre kümeleri yarı geçirgen bir zarla çevrili olurlar. Bu tür sistemler hidrojellerden, çoğunlukla da aljinatdan yapılıyor. Canlı hücreler sodyumaljinat çözeltisinde dağıtılır. Daha sonra, bu karışım bir mikrodamla oluşturucu cihaz içerisinden geçirilerek yaklaşık 0.5 milimetre çapında mikrokapsüller oluşturulur. Kalsiyum klorür çözeltisine damlatılan bu karışım, çapraz bağlanarak çözünmez hale gelir. Mikrokapsüllerin geçirgenliği, mekanik dayanımı ve biyouyumluluğu, polianyonlar örneğin poli(lisin) ile kaplanarak istenilen değere getirilir. Enjekte edilebilir bu kürelerin üretimi kolay ve çabuk. Fakat kırılgan oluşları ve istenmeyen bir durumla karşılaşıldığında vücut içerisindeki yerlerinin saptanıp dışarı çıkartılmaları çok zor.

Makrokapsüller: Çok sayıda hücre veya hücre kümesi çubuk, disk veya içi boş silindir (hollowfiber)şeklindeki yapılara yerleştiriliyor. Kapsülün iç kısımlarındaki hücrelere oksijen ve besin maddesi taşınımının güçlüğü en büyük dezavantajı. Makrokapsüller ve akışlı cihazlar genellikle akrilonitrilvinil klorür kopolimerinden hazırlanıyorlar.

Tüm kapsüllerin ortak özelliği, yarıgeçirgen bir zara sahip oluşları. Bu zar, 10 nanometrelik gözeneklere sahip. Böylelikle, bağışıklık sistemi elementleri, örneğin IgG antikorlar ve lenfositler, kapsül içerisine giremiyor ve hücrelerin bağışıklık sistemince reddi engellenmiş oluyor. Fakat gözenekler hücreler içingerekli besin maddelerinin girişine ve ürün çıkışına izin veriyor. Kapsül hazırlanmasında kullanılacak polimerlerin vücut ortamında parçalanmaması ve hücrelerin işlevlerini kapsül içerisinde de devam ettirmeleri yöntemin kritik noktaları.

1994 yılında "kronik ağrı" şikayeti olan bir kişi, kapsüllerle tedavinin ilk deneği oldu. Cerrah, hastanın omuriliğine küçük bir plastik tüp yerleştirdi. İki ucu kapatılmış olan bu tüp, 5 santimetre uzunluğunda ve dar olup, doğal ağrıkesicileri salacak "buzağı hücreleri"yle doldurulmuştu. İdeal olarak, ağrıkesiciler plastik üzerindeki gözeneklerden sızarak omurilikdeki sinir hücrelerine ulaşacak ve böylece ağrı sinyalleri beyine gönderilecekti. Gözenekler küçük molekül ağırlıklı besin maddeleri ve oksijenin bu tüpe girişine izin verecek, fakat büyük molekül ağırlıklı bağışıklık sistemi elemanlarının girişini engelleyecek kadar küçük oluyor. Bu çalışma bir başlangıçtı. Vücuda yerleştirilen hücrelerin ne kadar süreyle canlılıklarını koruyacakları ve içerdikleri analjezik maddeleri salacaklarını görmek amacıyla tasarlanmıştı. Sistem gerçekten de çalıştı. Daha sonra, çok sayıda hastada da aynı başarıya ulaşıldı. Bu çalışmalardan 5 yıl sonra, benzer olarak bir karaciğer destek sistemi geliştirildi. Hücre kapsüllerinin kullanıldığı bu tedaviler "immünoizolasyon tedavisi" veya "biyohibrid organlarla tedavi" olarak da adlandırılmakta. Kronik ağrı ve karaciğer yetmezliği dışında, şeker hastalığı, Parkinson ve Huntington hastalıkları, hemofili (kanın pıhtılaşmaması), anemi (kansızlık) ve çeşitli göz hastalıkları bu tedavinin diğer adayları.

Tip I şeker hastalığında, pankreas insülin salgılamayı durdurmakta. İnsülin, kandaki şekeri normaldüzeyde tutan bir hormon. Bu hastalara yapılan günlük insülin enjeksiyonları, yaşamlarını devam ettirmelerini sağlıyor. Fakat bir yandan da, pankreasın saldığı normal insülinden farklı bir salım özelliği taşıyor. Uzun yıllar sonra, bu hastalarda körlük ve böbrek yetmezliği gibi arazlar ortaya çıkmakta. Bu nedenle, hücre kapsüllerinin şeker hastalığı tedavisinde kullanımı çok önemli; ancak şu anda insanlarda başarı çok zor. Çünkü, bu tedavi için yaklaşık 2 milyon betahücresi gerekli ki, bu rakam şu ana kadar klinik çalışmalarda kullanılabilen sayının 1000 katı. Çözüm, gen mühendisliği yaklaşımıyla hızla çoğalan, glikozduyarlı, insülinsalan hücre hatlarının üretimi olarak gözüküyor. Bu konudaki çalışmaların, önümüzdeki günlerde meyvelerini vermesi umut ediliyor.

Hücre kapsüllerinin yalnızca vücuda yerleştirilerek, yani implant şeklinde kullanılması şart değil. Örneğin, karaciğerdestek sistemleri vücut dışında çalışıyor (ekstrakorporeal cihaz). Bu sistemin amacı,transplantasyon sırası gelene kadar karaciğeryetmezliği çeken hastaya yaşam şansı vermek. Bu makine, hasta kanını dışarı alarak plazmasını, yani sıvı kısmını bir aktif karbon kolonuna yolluyor. Bu kolon, kandaki bazı zehirli maddeleri uzaklaştırıyor. Kolon çıkışında bir oksijenlendirme ünitesi var. Cihazın kapsülkısmınaysa domuzdan alınan sağlıklı karaciğer hücreleri (hepatositler) doldurulmuş. Plazmadan hücrelere geçen (sızan) toksinler zehirsiz hale getiriliyor ve temizlenmiş plazma hastaya geri dönüyor.

Milyonlarca yıl öncesinde ateşin keşfiyle, kilin seramik çanak çömleğe dönüştürülmesi, insan topluluklarının göçebe avcılıktan yerleşik tarımsal yaşama geçişinde en büyük faktör olmuş. Seramiklerin insan yaşamında yarattığı bir diğer büyük devrimse, geçtiğimiz 40 yılda vücudun zarar gören veya işlevini yitiren parçalarının tamiri, yeniden yapılandırılması ya da yerini alması için özel tasarımlı seramiklerin geliştirilmesi ve kullanımıyla gerçekleşmiş. Bu amaçla kullanılan seramikler, "biyoseramikler" olarak adlandırılıyor. Biyoseramikler, polikristalin yapılı seramik (alümina ve hidroksiapatit), biyoaktif cam, biyoaktif cam seramikler veya biyoaktif kompozitler (polietilenhidroksiapatit) şeklinde hazırlanabiliyor. İnorganik malzemelerin önemli bir grubunu oluşturan bu malzemeler, sağlık sektöründe çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktalar. Örneğin, gözlük camları, teşhis cihazları, termometreler, doku kültür kapları, endoskopide kullanılan fiber optikler, bunlar arasında sayılabilir. Çözünmez gözenekli camlar, enzim, antikor ve antijen taşıyıcı olarak da kullanılmakta. Mikroorganizmalara, sıcaklığa, çözücülere, pH değişimlerine ve yüksek basınçlara olan dirençlilikleri bu uygulamalar açısından büyük avantaj sağlıyor.

Seramikler, dişçilikte dolgu malzemesi, altınporselen kaplama ve protez parçaları olarak yaygın bir biçimde kullanılıyor ve "diş seramikleri" olarak isimlendiriliyorlar.

Biyoseramiklerin Dokular İle Etkileşimi

Canlı dokuya yerleştirilen tüm malzemeler, bu dokudan tepki alırlar. Bu tepki dokuimplant ara yüzeyinde oluşur ve Tablo 1'de sıralanan çeşitli faktörlere bağlı olur. Bu faktörlere bağlı olarak implant malzemeye olan doku cevabının dört türünden bahsedilebilir:

Malzeme toksikse, çevresindeki doku ölür.
Malzeme toksik değil ve biyoinertse, değişik kalınlıklarda fibroz doku oluşumu gerçekleşir.
Malzeme toksik değil ve biyoaktifse, doku implant arayüzeyinde bağlanma gerçekleşir.