पुनर्योजी चिकित्सा जर्नल

बायोमटेरियल्स और बायोइंजीनियरिंग

सेंसर चिप्स के प्रत्यारोपण द्वारा ग्लूकोज के स्तर की निरंतर निगरानी और विनियमन के विकास के लिए तकनीकी प्रगति चल रही है। लैब-ऑन-ए-चिप तकनीक से निदान को आधुनिक बनाने और इसे अधिक आसान और विनियमित बनाने की उम्मीद है। अन्य क्षेत्र जो भविष्य की स्वास्थ्य देखभाल में सुधार कर सकता है वह है दवा वितरण। सूक्ष्म सुइयों में पारंपरिक सुइयों की सीमाओं को पार करने की क्षमता है और मानव शरीर में विभिन्न स्थानों पर दवाओं की डिलीवरी के लिए इसका अध्ययन किया जा रहा है। मचान निर्माण के क्षेत्र में भारी प्रगति हुई है जिससे ऊतक इंजीनियरिंग की क्षमता में सुधार हुआ है। ऊतक इंजीनियरिंग के लिए सबसे उभरते हुए आधार हाइड्रोजेल और क्रायोगेल हैं। डायनेमिक हाइड्रोजेल का ऊतक इंजीनियरिंग और दवा वितरण में बहुत बड़ा अनुप्रयोग है। इसके अलावा, क्रायोगेल्स सुपरमैक्रोपोरस होने के कारण अधिकांश स्तनधारी कोशिका प्रकारों के जुड़ाव और प्रसार की अनुमति देते हैं और ऊतक इंजीनियरिंग और बायोसेपरेशन में इसका उपयोग दिखाया गया है।

स्वास्थ्य देखभाल के दृष्टिकोण से, बायोमटेरियल्स को निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: (1) सिंथेटिक (धातु, पॉलिमर, सिरेमिक और कंपोजिट); (2) प्राकृतिक रूप से व्युत्पन्न (पशु और पौधे से प्राप्त); (3) अर्ध-सिंथेटिक या संकर सामग्री। इन सभी प्रकार की बायोमटेरियल्स का उपयोग लंबे समय से स्वास्थ्य देखभाल में किया जा रहा है, लेकिन आगामी विकास ने स्वास्थ्य देखभाल में उनकी उपयोगिता बढ़ा दी है। धातुएँ उन सामग्रियों का वर्ग हैं जिनका व्यापक रूप से भार वहन अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। कुछ उदाहरणों में फ्रैक्चर फिक्सेशन प्लेटों और कृत्रिम जोड़ों के लिए तार और पेंच शामिल हैं। हिप रिप्लेसमेंट के दौरान ऊरु घटकों का निर्माण आमतौर पर सह-सीआर-मो या सह-नी-मो मिश्र धातु या टाइटेनियम मिश्र धातु से किया जाता है। प्रत्यारोपण या बायोमेडिकल उपकरणों के रूप में पॉलिमर का उपयोग चेहरे के कृत्रिम अंग, श्वासनली ट्यूब, गुर्दे और यकृत के हिस्सों, हृदय के घटकों आदि के रूप में किया जाता है। अल्ट्राहाई आणविक भार पॉलीथीन (यूएचएमडब्ल्यूपीई) ने घुटने, कूल्हे और कंधे के जोड़ों में आवेदन दिखाया है।

सिरेमिक ने दंत प्रत्यारोपण या भरने की सामग्री के रूप में आवेदन का खुलासा किया है। चूंकि सिरेमिक में फ्रैक्चर क्रूरता कम होती है, इसलिए भार वहन करने वाली सामग्री के रूप में उनका उपयोग सीमित होता है। कम घनत्व और उच्च शक्ति के संयोजन के कारण, कृत्रिम अंगों के लिए मिश्रित सामग्रियों का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। कुछ प्रकार की मिश्रित सामग्री जैसे बिस्फेनॉल ए-ग्लाइसीडिल-क्वार्ट्ज/सिलिका फिलर और पॉलीमिथाइल मेथैक्रिलेट-ग्लास फिलर का व्यापक रूप से दंत बहाली के लिए उपयोग किया जा रहा है। प्राकृतिक रूप से प्राप्त पॉलिमर जैसे कोलेजन, जिलेटिन, एल्गिनेट, हाइलूरोनिक एसिड आदि का उपयोग कोशिका वृद्धि और प्रसार का समर्थन करने के लिए त्रि-आयामी (3-डी) मचान के निर्माण के लिए स्वास्थ्य सेवा के क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। ऐसे 3-डी सेल सीडेड मचान मूल मेजबान ऊतक की नकल करते हैं इसलिए पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रयोज्यता है। चूंकि प्राकृतिक रूप से प्राप्त बायोमटेरियल्स में सीमित यांत्रिक शक्ति होती है, इसलिए यह भार वहन करने वाले क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोगों को प्रतिबंधित करता है। इसलिए ऐसी सामग्रियों को उनके यांत्रिक गुणों में सुधार करने के लिए रासायनिक रूप से संशोधित किया जा रहा है। उदाहरणों में लाइसिन और हाइड्रॉक्सिल-लाइसिन, पेगीलेटेड फाइब्रिनोजेन (पीएफ) आदि के साथ संशोधित कोलेजन श्रृंखलाएं शामिल हैं।

चिकित्सा प्रत्यारोपण के रूप में उनके अनुप्रयोग के लिए बायोमटेरियल की पहली पीढ़ी 1960 और 1970 के दशक के दौरान विकसित हुई। इन बायोमटेरियल्स के निर्माण के दौरान मूल लक्ष्य मेजबान ऊतक के लिए न्यूनतम विषाक्तता के साथ-साथ भौतिक और यांत्रिक गुणों के बीच संतुलन बनाए रखना था। सर्जनों द्वारा मांगे गए पहली पीढ़ी के बायोमटेरियल के आदर्श गुण थे (1) उपयुक्त यांत्रिक गुण; (2) जलीय वातावरण में संक्षारण प्रतिरोध; और (3) जीवित ऊतकों में विषाक्तता या कैंसरजन्यता उत्पन्न नहीं होनी चाहिए। लेकिन दूसरी पीढ़ी के बायोमटेरियल को बायोएक्टिव होने के लिए विकसित किया गया था। बायोमटेरियल प्रौद्योगिकी के साथ आगे के विकास अब तीसरी पीढ़ी के बायोमटेरियल के विस्तार में तब्दील हो रहे हैं जो विशिष्ट सेलुलर प्रतिक्रिया को उत्तेजित कर सकते हैं। उदाहरणों में बायोएक्टिव ग्लास (तीसरी पीढ़ी) और झरझरा फोम शामिल हैं जिन्हें इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि वे जीन को सक्रिय करते हैं जो जीवित ऊतकों के पुनर्जनन को उत्तेजित कर सकते हैं। मेज़बान के मूल बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स की नकल करने के लिए नैनोस्केल विशेषताओं वाली मचान सामग्री विकसित करने के भी प्रयास किए जा रहे हैं।

वर्तमान में शोधकर्ताओं का मुख्य ध्यान कृत्रिम ऊतकों (बायोमैटिरियल्स के रूप में) का विकास है जिनकी वास्तुशिल्प विशेषताएं प्राकृतिक समकक्ष के समान हैं। आने वाले वर्षों में बायोमटेरियल्स का विकास और उपयोग बढ़ने की उम्मीद है। किफायती स्वास्थ्य देखभाल के लिए नवोन्मेषी दृष्टिकोण की प्रगति में सहायता के लिए नई पूर्वानुमान पद्धतियाँ विकसित की जा रही हैं और उपलब्ध हो रही हैं।