జర్నల్ ఆఫ్ రీజెనరేటివ్ మెడిసిన్

బయోమెటీరియల్స్ మరియు బయో ఇంజనీరింగ్

సెన్సార్ చిప్‌లను అమర్చడం ద్వారా గ్లూకోజ్ స్థాయిలను నిరంతరం పర్యవేక్షించడం మరియు నియంత్రించడం కోసం సాంకేతిక పురోగతులు జరుగుతున్నాయి. ల్యాబ్-ఆన్-ఎ-చిప్ టెక్నాలజీ డయాగ్నోస్టిక్స్‌ను ఆధునీకరించి, దానిని మరింత సులభతరం చేస్తుంది మరియు నియంత్రించబడుతుంది. రేపటి ఆరోగ్య సంరక్షణను మెరుగుపరచగల ఇతర ప్రాంతం డ్రగ్ డెలివరీ. సూక్ష్మ సూదులు సాంప్రదాయిక సూదుల పరిమితులను అధిగమించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు మానవ శరీరంలోని వివిధ ప్రదేశాలలో ఔషధాల పంపిణీ కోసం అధ్యయనం చేయబడుతున్నాయి. టిష్యూ ఇంజినీరింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరిచిన స్కాఫోల్డ్ ఫ్యాబ్రికేషన్ ప్రాంతంలో భారీ పురోగతి ఉంది. కణజాల ఇంజనీరింగ్ కోసం చాలా ఉద్భవిస్తున్న పరంజా హైడ్రోజెల్స్ మరియు క్రయోజెల్స్. కణజాల ఇంజనీరింగ్ మరియు డ్రగ్ డెలివరీలో డైనమిక్ హైడ్రోజెల్స్ భారీ అప్లికేషన్‌ను కలిగి ఉన్నాయి. ఇంకా, క్రయోజెల్‌లు సూపర్‌మాక్రోపోరస్‌గా ఉండటం వల్ల చాలా క్షీరద కణ రకాలను అటాచ్‌మెంట్ మరియు విస్తరణకు అనుమతిస్తాయి మరియు కణజాల ఇంజనీరింగ్ మరియు బయోసెపరేషన్‌లో అనువర్తనాన్ని చూపించాయి.

ఆరోగ్య సంరక్షణ దృక్కోణం నుండి, బయోమెటీరియల్‌లను క్రింది వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: (1) సింథటిక్ (లోహాలు, పాలిమర్‌లు, సిరామిక్స్ మరియు మిశ్రమాలు); (2) సహజంగా ఉత్పన్నం (జంతువు మరియు మొక్క ఉత్పన్నం); (3) సెమీ సింథటిక్ లేదా హైబ్రిడ్ పదార్థాలు. ఈ రకమైన బయోమెటీరియల్స్ అన్నీ చాలా కాలం నుండి ఆరోగ్య సంరక్షణలో ఉపయోగించబడుతున్నాయి, అయితే తదనంతర పరిణామాలు ఆరోగ్య సంరక్షణలో వాటి ప్రయోజనాన్ని మెరుగుపరిచాయి. లోహాలు అనేది లోడ్ బేరింగ్ అప్లికేషన్‌ల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించే పదార్థాల తరగతి. కొన్ని ఉదాహరణలలో వైర్లు మరియు స్క్రూలు ఫిక్చర్ ఫిక్సేషన్ ప్లేట్లు మరియు కృత్రిమ కీళ్ళు ఉన్నాయి. తుంటి మార్పిడి సమయంలో తొడ భాగాలు సాధారణంగా Co-Cr-Mo లేదా Co-Ni-Mo మిశ్రమాలు లేదా టైటానియం మిశ్రమాల నుండి తయారు చేయబడతాయి. ఇంప్లాంట్లు లేదా బయోమెడికల్ పరికరాలు వంటి పాలిమర్‌లను ఫేషియల్ ప్రొస్థెసెస్, ట్రాచల్ ట్యూబ్‌లు, కిడ్నీ మరియు లివర్ పార్ట్స్, హార్ట్ కాంపోనెంట్స్ మొదలైనవిగా ఉపయోగిస్తారు. అల్ట్రాహై మాలిక్యులర్ వెయిట్ పాలిథిలిన్ (UHMWPE) మోకాలు, తుంటి మరియు భుజం కీళ్లలో అప్లికేషన్‌ను చూపుతుంది.

సెరామిక్స్ అప్లికేషన్‌ను డెంటల్ ఇంప్లాంట్లు లేదా ఫిల్లింగ్ మెటీరియల్స్‌గా వెల్లడించింది. సెరామిక్స్ పేలవమైన ఫ్రాక్చర్ మొండితనాన్ని కలిగి ఉన్నందున అవి లోడ్ బేరింగ్ మెటీరియల్‌గా పరిమిత అనువర్తనాలను కలిగి ఉంటాయి. తక్కువ సాంద్రత మరియు అధిక బలం కలయిక కారణంగా కృత్రిమ పదార్థాలను కృత్రిమ అవయవాలకు విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. బిస్ఫినాల్ A-గ్లైసిడైల్-క్వార్ట్జ్/సిలికా ఫిల్లర్ మరియు పాలీమిథైల్ మెథాక్రిలేట్-గ్లాస్ ఫిల్లర్ వంటి కొన్ని రకాల మిశ్రమ పదార్థాలు దంత పునరుద్ధరణకు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. సహజంగా ఉత్పన్నమైన కొల్లాజెన్, జెలటిన్, ఆల్జీనేట్, హైలురోనిక్ యాసిడ్ మొదలైన పాలిమర్‌లు కణాల పెరుగుదల మరియు విస్తరణకు తోడ్పడేందుకు త్రీ-డైమెన్షనల్ (3-D) పరంజా తయారీకి ఆరోగ్య సంరక్షణ రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఇటువంటి 3-D సెల్ సీడెడ్ స్కాఫోల్డ్‌లు స్థానిక హోస్ట్ కణజాలాన్ని అనుకరిస్తాయి కాబట్టి పునరుత్పత్తి ఔషధం యొక్క ప్రాంతంలో గణనీయమైన అనువర్తనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సహజంగా ఉత్పన్నమైన బయోమెటీరియల్స్ పరిమిత యాంత్రిక బలాన్ని కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి ఇది లోడ్ బేరింగ్ ప్రాంతాలలో వాటి అప్లికేషన్‌లను నియంత్రిస్తుంది. కాబట్టి అటువంటి పదార్థాలు వాటి యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి రసాయనికంగా సవరించబడుతున్నాయి. లైసిన్ మరియు హైడ్రాక్సిల్-లైసిన్, PEGylated ఫైబ్రినోజెన్ (PF) మొదలైన వాటితో సవరించబడిన కొల్లాజెన్ గొలుసులు ఉదాహరణలు.

మొదటి తరం బయోమెటీరియల్స్ 1960లు మరియు 1970లలో మెడికల్ ఇంప్లాంట్లుగా వాటి అప్లికేషన్ కోసం ఉద్భవించాయి. ఈ బయోమెటీరియల్స్ యొక్క కల్పన సమయంలో ప్రాథమిక లక్ష్యం భౌతిక మరియు యాంత్రిక లక్షణాల మధ్య సమతుల్యతను నిర్వహించడం మరియు అతిధేయ కణజాలానికి కనీస విషపూరితం. సర్జన్లు కోరిన మొదటి తరం బయోమెటీరియల్స్ యొక్క ఆదర్శ లక్షణాలు (1) తగిన యాంత్రిక లక్షణాలు; (2) సజల వాతావరణంలో తుప్పు నిరోధకత; మరియు (3) జీవ కణజాలంలో విషపూరితం లేదా క్యాన్సర్ కారకతను పొందకూడదు. కానీ రెండవ తరం బయోమెటీరియల్స్ బయోయాక్టివ్‌గా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. బయోమెటీరియల్ టెక్నాలజీతో మరింత అభివృద్ధి ఇప్పుడు నిర్దిష్ట సెల్యులార్ ప్రతిస్పందనను ప్రేరేపించగల మూడవ తరం బయోమెటీరియల్‌ల విస్తరణకు అనువదిస్తోంది. ఉదాహరణలలో బయోయాక్టివ్ గ్లాస్ (3వ తరం) మరియు జీవ కణజాలాల పునరుత్పత్తిని ప్రేరేపించగల జన్యువులను సక్రియం చేసే విధంగా రూపొందించబడిన పోరస్ ఫోమ్‌లు ఉన్నాయి. హోస్ట్ యొక్క స్థానిక ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ మాతృకను అనుకరించడానికి నానోస్కేల్ లక్షణాలను కలిగి ఉన్న పరంజా పదార్థాలను అభివృద్ధి చేయడానికి కూడా ప్రయత్నాలు జరుగుతున్నాయి.

ప్రస్తుతం పరిశోధకుల ప్రధాన దృష్టి కృత్రిమ కణజాలాల అభివృద్ధి (బయోమెటీరియల్స్‌గా) సహజ ప్రతిరూపం వలె నిర్మాణ లక్షణాలను కలిగి ఉంది. రాబోయే సంవత్సరాల్లో బయోమెటీరియల్స్ అభివృద్ధి మరియు వినియోగం పెరుగుతుందని భావిస్తున్నారు. సరసమైన ఆరోగ్య సంరక్షణ కోసం వినూత్న విధానాల పురోగతికి సహాయపడటానికి కొత్త ప్రోగ్నోస్టిక్ పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి మరియు అందుబాటులోకి వస్తున్నాయి.