Resumen de biomateriales
Biología se está utilizando ahora a retos de ingeniería como materiales derivados biológicamente ofrecen propiedades clave que materiales provocados por el hombre no pueden. Materiales bio-derivado, a veces denominados biomateriales, se crean de vida o una vez organismos vivos. Estos materiales han ganado popularidad recientemente como son biocompatibles y puede actuar como matrices que pueden albergar biomoléculas y células. Este video se introducen varios bio-materiales derivados de e introducir común técnicas y desafíos en el campo.
Hay muchos polímeros derivados biológicamente, o biopolímeros, utilizados en la investigación de la bioingeniería. En primer lugar, el colágeno es un polímero de proteína utilizados típicamente derivado de piel bovina, tendón y hueso y las colas de rata incluso. Las fibras de colágeno poseen una estructura de triple hélice que le da la rigidez y resistencia del material. Debido a esta propiedad, colágeno se utiliza a menudo como un componente estructural de construcciones de la ingeniería del tejido especialmente en los huesos y la piel como tejido artificial. Otro polímero de la proteína común es de seda que se deriva del capullo de larvas de polilla de la seda. Estructura secundaria de la proteína tiene vastas regiones cristalinas de hojas beta que permite flexibilidad y alta resistencia. Como con el colágeno, seda se utiliza a menudo como el componente estructural del tejido artificial, normalmente en tejido flexible como piel y músculo. Sin embargo, seda también se proyecta como una película fina para dispositivos ópticos así como sustratos de aparato eléctrico. Quitosano, otro biopolímero, es el polisacárido derivado de cáscaras de crustáceos como cangrejos o langostas. Solubilidad del polímero es base del pH. Esto permite el control sencillo de los procesos de fabricación al aumentar el pH para solidificar el material. Chitosan se utiliza a menudo en la cicatrización de heridas mediante la creación de una película que es biocompatible con regenerador de tejidos.
Ahora vamos a echar un vistazo a algunos métodos importantes utilizados para manipular estos biomateriales. En primer lugar, los biomateriales se echan a menudo como un hidrogel para crear una estructura altamente hidrofílica con mayor biocompatibilidad. Un hidrogel es una polímero sólido como red con alto contenido de agua y se utiliza a menudo como un tejido en tejido artificial. Para hacer un hidrogel con colágeno, calentar el polímero en una solución acuosa, como medio de crecimiento y luego eche la solución en un molde. La solución entonces es enfriada hasta el sólido. Reticulación UV también puede utilizarse para mejorar la estabilidad del gel por enlazan covalentemente a residuos en las cadenas del polímero. Como alternativa, perlas de hidrogel se pueden formar agregando gota a gota la solución de polímero a una solución de reticulación. Los granos se utilizan para estabilizar las células en las proteínas. Biomateriales se pueden también utilizar para formar esteras fibrosas mediante electrospinning. Esta técnica se realiza mediante la aplicación de un campo eléctrico entre una superficie del colector y la punta de una jeringa que contenga solución de biopolímero. Esto induce la formación de las fibras de la microescala que crear estructuras que imitan a la matriz extracelular en el tejido. Alternativamente, se pueden preparar láminas delgadas de biomaterial mediante electrodeposición. Para ello, se aplica un potencial a una celda de dos electrodos que contiene la solución de biomaterial. El biomaterial migra a uno de los electrodos formando una película fina en la superficie. Estas películas delgadas pueden usarse para hacer una superficie biocompatible, por ejemplo estabilizar la superficie montada enzimas en las células. En este caso, una fina película de quitosano estabiliza a la enzima oxidasa de glucosa. Además, los biomateriales son a menudo fundido sobre una superficie para formar una película delgada de solución. La solución primero se cayó sobre un substrato se seca para quitar el solvente todos. El espesor de la película es controlar el volumen y la concentración de la solución.
Aunque biomateriales son ampliamente utilizados en Bioingeniería, hay desafíos inherentes asociados con su uso. En primer lugar, biomateriales poseen propiedades naturales que se rigen por su procedencia y estructura molecular. Mientras estos materiales pueden aprovecharse para una amplia gama de aplicaciones, puede ser difícil modificar sus propiedades inherentes. Además, procesamiento del material altera sus propiedades, a veces de una manera adversa. Biomateriales se derivan de fuentes naturales que pueden variar en la especie de organismo y factores ambientales como estación base. Esto puede resultar en la variabilidad de lote a lote que causa pequeñas diferencias en la aplicación final. Finalmente, la mayoría biomateriales son solubles limitando su estabilidad en agua. Puesto que algunas aplicaciones requieren el material a ser permanente, crosslinking o estabilización técnicas se requiera para extender su vida útil. Sin embargo, esto puede resultar en cambios no deseados en las propiedades mecánicas.
Se utilizan materiales derivados biológicamente en una amplia gama de aplicaciones en la investigación de la bioingeniería. En primer lugar, biomateriales utilizan con frecuencia en aplicaciones de entrega de drogas ya que por lo general son biodegradables y biocompatibles. Por ejemplo, los hidrogeles ofrecen una matriz biocompatible capaz de contener moléculas de drogas sensibles. Degradan a una tasa predecible dependiendo de las propiedades del material, permitiendo la liberación controlada de un fármaco. Biomateriales se han utilizado extensivamente en medicina, específicamente con las suturas de seda y con vendajes basados en quitosano y adhesivos para la cicatrización de heridas. En este ejemplo, láminas adhesivas quirúrgicas de quitosano se prepararon con un tinte diagnóstico médico. Más tarde fueron fusionados a través de tejido cortado para cerrar la herida como una alternativa a las suturas. Un área en evolución del campo de biomateriales trata proteínas y otras biomoléculas como el ADN en este caso, como los materiales de polímero. Para ello, filamentos de ADN están diseñados con una secuencia específica que induce el plegado exacto de la cadena de ADN en estructuras complejas y patrones llamados origami de ADN. Estas estructuras pueden utilizarse entonces para crear asambleas funcionales capaces de detectar señales biológicas, cambian de forma o versión embedded biomoléculas.
Sólo ha visto Resumen de Zeus de materiales derivados biológicamente. Ahora usted debe entender los orígenes y características de diversos biomateriales comunes, algunas técnicas utilizadas en el laboratorio para procesarlas y algunos desafíos asociados con su uso. Gracias por ver.
Biomateriales son materiales diseñados para interactuar favorablemente con organismos biológicos o moléculas. Estos materiales se pueden derivar de pr…
Biología se está utilizando ahora a retos de ingeniería como materiales derivados biológicamente ofrecen propiedades clave que materiales provocados por el hombre no pueden. Materiales bio-derivado, a veces denominados biomateriales, se crean de vida o una vez organismos vivos. Estos materiales han ganado popularidad recientemente como son biocompatibles y puede actuar como matrices que pueden albergar biomoléculas y células. Este video se introducen varios bio-materiales derivados de e introducir común técnicas y desafíos en el campo.
Hay muchos polímeros derivados biológicamente, o biopolímeros, utilizados en la investigación de la bioingeniería. En primer lugar, el colágeno es un polímero de proteína utilizados típicamente derivado de piel bovina, tendón y hueso y las colas de rata incluso. Las fibras de colágeno poseen una estructura de triple hélice que le da la rigidez y resistencia del material. Debido a esta propiedad, colágeno se utiliza a menudo como un componente estructural de construcciones de la ingeniería del tejido especialmente en los huesos y la piel como tejido artificial. Otro polímero de la proteína común es de seda que se deriva del capullo de larvas de polilla de la seda. Estructura secundaria de la proteína tiene vastas regiones cristalinas de hojas beta que permite flexibilidad y alta resistencia. Como con el colágeno, seda se utiliza a menudo como el componente estructural del tejido artificial, normalmente en tejido flexible como piel y músculo. Sin embargo, seda también se proyecta como una película fina para dispositivos ópticos así como sustratos de aparato eléctrico. Quitosano, otro biopolímero, es el polisacárido derivado de cáscaras de crustáceos como cangrejos o langostas. Solubilidad del polímero es base del pH. Esto permite el control sencillo de los procesos de fabricación al aumentar el pH para solidificar el material. Chitosan se utiliza a menudo en la cicatrización de heridas mediante la creación de una película que es biocompatible con regenerador de tejidos.
Ahora vamos a echar un vistazo a algunos métodos importantes utilizados para manipular estos biomateriales. En primer lugar, los biomateriales se echan a menudo como un hidrogel para crear una estructura altamente hidrofílica con mayor biocompatibilidad. Un hidrogel es una polímero sólido como red con alto contenido de agua y se utiliza a menudo como un tejido en tejido artificial. Para hacer un hidrogel con colágeno, calentar el polímero en una solución acuosa, como medio de crecimiento y luego eche la solución en un molde. La solución entonces es enfriada hasta el sólido. Reticulación UV también puede utilizarse para mejorar la estabilidad del gel por enlazan covalentemente a residuos en las cadenas del polímero. Como alternativa, perlas de hidrogel se pueden formar agregando gota a gota la solución de polímero a una solución de reticulación. Los granos se utilizan para estabilizar las células en las proteínas. Biomateriales se pueden también utilizar para formar esteras fibrosas mediante electrospinning. Esta técnica se realiza mediante la aplicación de un campo eléctrico entre una superficie del colector y la punta de una jeringa que contenga solución de biopolímero. Esto induce la formación de las fibras de la microescala que crear estructuras que imitan a la matriz extracelular en el tejido. Alternativamente, se pueden preparar láminas delgadas de biomaterial mediante electrodeposición. Para ello, se aplica un potencial a una celda de dos electrodos que contiene la solución de biomaterial. El biomaterial migra a uno de los electrodos formando una película fina en la superficie. Estas películas delgadas pueden usarse para hacer una superficie biocompatible, por ejemplo estabilizar la superficie montada enzimas en las células. En este caso, una fina película de quitosano estabiliza a la enzima oxidasa de glucosa. Además, los biomateriales son a menudo fundido sobre una superficie para formar una película delgada de solución. La solución primero se cayó sobre un substrato se seca para quitar el solvente todos. El espesor de la película es controlar el volumen y la concentración de la solución.
Aunque biomateriales son ampliamente utilizados en Bioingeniería, hay desafíos inherentes asociados con su uso. En primer lugar, biomateriales poseen propiedades naturales que se rigen por su procedencia y estructura molecular. Mientras estos materiales pueden aprovecharse para una amplia gama de aplicaciones, puede ser difícil modificar sus propiedades inherentes. Además, procesamiento del material altera sus propiedades, a veces de una manera adversa. Biomateriales se derivan de fuentes naturales que pueden variar en la especie de organismo y factores ambientales como estación base. Esto puede resultar en la variabilidad de lote a lote que causa pequeñas diferencias en la aplicación final. Finalmente, la mayoría biomateriales son solubles limitando su estabilidad en agua. Puesto que algunas aplicaciones requieren el material a ser permanente, crosslinking o estabilización técnicas se requiera para extender su vida útil. Sin embargo, esto puede resultar en cambios no deseados en las propiedades mecánicas.
Se utilizan materiales derivados biológicamente en una amplia gama de aplicaciones en la investigación de la bioingeniería. En primer lugar, biomateriales utilizan con frecuencia en aplicaciones de entrega de drogas ya que por lo general son biodegradables y biocompatibles. Por ejemplo, los hidrogeles ofrecen una matriz biocompatible capaz de contener moléculas de drogas sensibles. Degradan a una tasa predecible dependiendo de las propiedades del material, permitiendo la liberación controlada de un fármaco. Biomateriales se han utilizado extensivamente en medicina, específicamente con las suturas de seda y con vendajes basados en quitosano y adhesivos para la cicatrización de heridas. En este ejemplo, láminas adhesivas quirúrgicas de quitosano se prepararon con un tinte diagnóstico médico. Más tarde fueron fusionados a través de tejido cortado para cerrar la herida como una alternativa a las suturas. Un área en evolución del campo de biomateriales trata proteínas y otras biomoléculas como el ADN en este caso, como los materiales de polímero. Para ello, filamentos de ADN están diseñados con una secuencia específica que induce el plegado exacto de la cadena de ADN en estructuras complejas y patrones llamados origami de ADN. Estas estructuras pueden utilizarse entonces para crear asambleas funcionales capaces de detectar señales biológicas, cambian de forma o versión embedded biomoléculas.
Sólo ha visto Resumen de Zeus de materiales derivados biológicamente. Ahora usted debe entender los orígenes y características de diversos biomateriales comunes, algunas técnicas utilizadas en el laboratorio para procesarlas y algunos desafíos asociados con su uso. Gracias por ver.
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La biología se está utilizando ahora para hacer frente a los desafíos de la ingeniería, ya que los materiales derivados de la biología ofrecen propiedades clave que los materiales artificiales no pueden. Los materiales bioderivados, a veces llamados biomateriales, se crean a partir de organismos vivos o que alguna vez estuvieron vivos. Estos materiales han ganado popularidad recientemente, ya que son biocompatibles y pueden actuar como matrices que pueden albergar biomoléculas y células. Este video presentará varios materiales bioderivados e introducirá técnicas y desafíos comunes en el campo.
Hay muchos polímeros de origen biológico, o biopolímeros, que se utilizan en la investigación en bioingeniería. En primer lugar, el colágeno es un polímero proteico ampliamente utilizado que se deriva de la piel, el tendón y el hueso bovino e incluso de las colas de rata. Las fibras de colágeno poseen una estructura de triple hélice que le da al material resistencia y rigidez. Debido a esta propiedad, el colágeno se usa a menudo como un componente estructural de las construcciones de tejidos diseñados, especialmente en el hueso y la piel como el tejido artificial. Otro polímero proteico común es la seda, que se deriva del capullo de las larvas de la polilla de la seda. La estructura secundaria de esta proteína tiene vastas regiones cristalinas de láminas beta que permiten una alta resistencia y flexibilidad. Al igual que con el colágeno, la seda se usa a menudo como componente estructural del tejido artificial, generalmente en tejido flexible como la piel y el músculo. Sin embargo, la seda también se funde como una película delgada para dispositivos ópticos, así como sustratos de dispositivos eléctricos. El quitosano, otro biopolímero, es el polisacárido derivado de caparazones de crustáceos como cangrejos o langostas. La solubilidad del polímero se basa en el pH. Esto permite un control sencillo de los procesos de fabricación al aumentar el pH para solidificar el material. El quitosano se usa a menudo en la cicatrización de heridas mediante la creación de una película que es biocompatible con la regeneración del tejido.
Ahora echemos un vistazo a algunos de los principales métodos utilizados para manipular estos biomateriales. En primer lugar, los biomateriales a menudo se moldean como un hidrogel para crear una estructura altamente hidrofílica con una mayor biocompatibilidad. Un hidrogel es una red polimérica de tipo sólido con un alto contenido de agua y, a menudo, se usa como una construcción de tejido en tejido artificial. Para hacer un hidrogel con colágeno, primero calienta el polímero en una solución acuosa, como un medio de crecimiento, y luego echa la solución en un molde. A continuación, la solución se enfría hasta que se solidifique. La reticulación UV también se puede utilizar para mejorar la estabilidad del gel al unir covalentemente los residuos en las cadenas poliméricas. Alternativamente, las perlas de hidrogel se pueden formar agregando la solución de polímero gota a gota a una solución de reticulación. Las perlas se utilizan para estabilizar las células en proteínas. Los biomateriales también se pueden utilizar para formar esteras fibrosas mediante electrohilado. Esta técnica se realiza mediante la aplicación de un campo eléctrico entre la superficie de un colector y la punta de una jeringa que contiene solución de biopolímero. Esto induce la formación de fibras a microescala que luego crean estructuras que imitan la matriz extracelular en el tejido. Alternativamente, las películas delgadas de biomaterial se pueden preparar mediante electrodeposición. Para ello, se aplica un potencial a una celda de dos electrodos que contiene la solución de biomaterial. El biomaterial migra a uno de los electrodos formando una película delgada en la superficie. Estas películas delgadas se pueden usar para hacer que una superficie sea biocompatible, por ejemplo, para estabilizar las enzimas ensambladas en la superficie de las células. En este caso, una película delgada de quitosano estabiliza la enzima glucosa oxidasa. Además, los biomateriales a menudo se funden en solución sobre una superficie para formar una película delgada. La solución se deja caer primero sobre un sustrato y luego se seca para eliminar todo el disolvente. El espesor de la película se controla mediante el volumen y la concentración de la solución.
Aunque los biomateriales se utilizan ampliamente en bioingeniería, existen desafíos inherentes asociados con su uso. En primer lugar, los biomateriales poseen propiedades naturales que se rigen por su origen y estructura molecular. Si bien estos materiales se pueden aprovechar para una amplia gama de aplicaciones, modificar sus propiedades inherentes puede ser difícil. Además, el procesamiento del material altera sus propiedades, a veces de forma adversa. Los biomateriales se derivan de fuentes naturales que pueden variar según el organismo, la especie y factores ambientales como la estación. Esto puede dar lugar a una variabilidad de lote a lote que provoca pequeñas diferencias en la aplicación final. Por último, la mayoría de los biomateriales son solubles en agua, lo que limita su estabilidad. Dado que algunas aplicaciones requieren que el material sea permanente, es posible que se requieran técnicas de reticulación o estabilización para prolongar su vida útil. Sin embargo, esto puede dar lugar a cambios no deseados en las propiedades mecánicas.
Los materiales de origen biológico se utilizan en una amplia gama de aplicaciones en la investigación en bioingeniería. En primer lugar, los biomateriales se utilizan con frecuencia en aplicaciones de administración de fármacos, ya que suelen ser biodegradables y biocompatibles. Por ejemplo, los hidrogeles ofrecen una matriz biocompatible capaz de retener moléculas sensibles de fármacos. Se degradan a un ritmo predecible dependiendo de las propiedades del material, lo que permite la liberación controlada de un fármaco. Los biomateriales se han utilizado ampliamente en medicina, específicamente con suturas de seda y con vendajes y adhesivos a base de quitosano para la cicatrización de heridas. En este ejemplo, las películas adhesivas quirúrgicas de quitosano se prepararon con un tinte de diagnóstico médico. Posteriormente se fusionaron a través del tejido cortado para cerrar la herida como alternativa a las suturas. Un área en evolución del campo de los biomateriales trata las proteínas y otras biomoléculas, como el ADN en este caso, como materiales poliméricos. Para esto, las hebras de ADN se diseñan con una secuencia específica que induce el plegamiento preciso de la hebra de ADN en estructuras y patrones complejos llamados origami de ADN. Estas estructuras se pueden utilizar para crear ensamblajes funcionales capaces de detectar señales biológicas, cambiar de forma o liberar biomoléculas incrustadas.
Acabas de ver el resumen de JoVE sobre los materiales de origen biológico. Ahora debe comprender los orígenes y las propiedades de varios biomateriales comunes, algunas técnicas utilizadas en el laboratorio para procesarlos y algunos desafíos asociados con su uso. Gracias por mirar.
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Q1: What are the main types of biopolymers used in bioengineering?
Common biopolymers include collagen, a protein polymer from bovine skin and bone with a triple helix structure providing strength; silk, derived from silk moth cocoons with crystalline beta sheets enabling high strength and flexibility; and chitosan, a polysaccharide from crustacean shells with pH-based solubility. Each offers distinct properties for different applications.
Q2: How does electrospinning create biomaterial structures?
Electrospinning applies an electric field between a collector surface and a syringe tip containing biopolymer solution. This induces formation of microscale fibers that create structures mimicking the extracellular matrix in tissue. The resulting fibrous mats are useful for tissue engineering and regenerative medicine applications.
Q3: What is a hydrogel and why is it useful in bioengineering?
A hydrogel is a solid-like polymer network with high water content and increased biocompatibility. Hydrogels are created by heating biopolymers in aqueous solutions, casting in molds, and cooling until solid. They serve as tissue constructs in artificial tissue and can hold sensitive drug molecules for controlled release applications.
Q4: What are the main challenges associated with using biomaterials?
Biomaterials face several challenges: their natural properties are difficult to modify, processing can alter properties adversely, batch-to-batch variability occurs due to differences in organism species and environmental factors, and most are water-soluble limiting stability. Crosslinking can extend lifetime but may cause undesirable mechanical property changes.
Q5: How are biomaterials applied in drug delivery?
Biomaterials are frequently used in drug delivery because they are biodegradable and biocompatible. Hydrogels offer a biocompatible matrix to hold sensitive drug molecules and degrade at predictable rates depending on material properties, enabling controlled release of drugs over time for therapeutic benefit.
Q6: What is DNA origami and how does it relate to biomaterials?
DNA origami involves designing DNA strands with specific sequences that induce precise folding into complex structures and patterns. These structures are treated as polymer materials and can create functional assemblies able to sense biological cues, change shape, or release embedded biomolecules for advanced bioengineering applications.
Q7: How does chitosan film improve wound healing?
Chitosan is a polysaccharide from crustacean shells with pH-based solubility enabling simple control of fabrication. Chitosan films are biocompatible with regenerating tissue and are used in wound healing applications. Chitosan surgical adhesive films can be fused across cut tissue to close wounds as an alternative to sutures.
Capítulos en este video
0:07
Overview
0:43
Common Biomaterials
2:23
Prominent Methods
4:36
Key Challenges
5:48
Applications
7:20
Summary