BIOPOLIMERY

BIOPOLIMERY
Podstawowe własności biopolimerów
•
•
•
•
•
Powtarzalna jakość materiału
Łatwość formowania kształtu
Łatwość sterylizacji
Odpowiednia jakość fizykochemiczna
Nieinicjowanie odczynów alergicznych lub
toksycznych
• Biotolerancja
• Trwałość i niezawodność
Biotolerancja
• Odczyny alergiczne nie są częste; reakcje
przy połączeniach metal-tworzywo sztuczne
w endoprotezach stawowych, w
stomatologii
• Inicjowanie i rozwój tkanki
nowotoworowej: polietylen, poliamid
(nylon), PVC, polistyren, fluoropolimery
(teflon)
Tworzywa sztuczne stosowane w
chirurgii rekonstrukcyjnej
• Polimery naturalne
Polimery naturalne
Kolageny
• Białka włókniste tkanki łącznej; składnik skóry, ścięgien,
chrząstek, kości,zębów, naczyń krwionośnych, błon
wewnątrzustrojowych
• Stosowany jako: skóra zastępcza do leczenia ran
oparzeniowych; w celu korekcji tkanek miękkich
(wstrzykiwany); jako środek hemostatyczny; w okulistyce
(w plastyce rogówki oraz łączenia po odklejeniu się
siatkówki); w stomatologii (wypełnienie miejsc po miazdze
lub kanałów po ekstrakcji zęba); w ortopedii (w celu
odtworzenia powierzchni stawowych),w kardiochirurgii do
pokrywania sztucznego lewego przedsionka serca; w
chirurgii naczyniowej do uszczelniania protez z polimerów
syntetycznych; do uzupełnia ubytków chirurgii mózgu i
przewodów moczowych
Fibrynogeny
• Białko osocza krwi
• Jako wchłanialny materiał chirurgiczny, w
postaci folii
• Do hamowania krwawienia z narządów
miąższowych po zabiegach, w urologii do
zespalania tkanek
• Otrzymywany z osocza zdrowych zwierząt
Jedwab
• Produkt naturalny, główny składnik fibroina
(białko)
• Jako materiał do zespalania tkanek
Chityna
• Ze skorupek kryla (glukozoamina)
• Wpływa korzystnie na proces gojenia się
ran
• Do ran oparzeniowych lub uszczelniania
syntetycznych protez naczyniowych
Inne polimery naturalne
• Materiały tkankowe
Polimery syntetyczne
Polietylen
• (CH2)n
• Odporny na biodegradację, dobra biotolerancja
• Polietylen wysokociśnieniowy do wyrobów
medycznych: sprzęt jednorazowego użytku,
opakowania leków i płynów infuzyjnych
• Biomateriał: w chirurgii rekonstrukcyjnej twarzy
do protezowania ubytków chrząstek i kości, próby
zastosowania w kompozycie w formie kształtek z
PE wypełnionych apatytami do wytwarzania
protez kości głowy
• Polietylen niskociśnieniowy o dużej
gęstości i krystaliczności do 90%: do
wytworzenia płytek zespalających, panewek
do endoprotez stawu biodrowego, siatek do
rekonstrukcji dużych przepuklin
• Zakres temperatur pracy –120 do +120 C;
potrzeba sterylizacji radiacyjnej
• Panewki PE endoprotez, szczególnie stawu
biodrowego i kolanowego, zużywają się: zmiana
zabarwienia i jakości powierzchni styku, ubytki
cierne, mikropęknięcia i wykruszenia cząstek PE,
a w efekcie obluzowanie endoprotezy
• Zużycie może być wybuchowe (szybkie zmiany
struktury PE i osłabienie powierzchni lub
zmęczenie) lub biologiczne (reakcja tkanek
okołowszczepowych na produkty ścierania
panewki)
• Przyczyna: duży stopień krystaliczności struktury,
zbyt częste prześwietlania
Silikony
• Tworzywa krzemorganiczne (polialkilosiloksany):
silastic, silastene, rhodorsil, sild, silak
• Na wszczepy, dreny, kształtki, folie, ostatnio na
protezy sutka, małych stawów i ekspandery
• Ciekłe silikony (oleje i emulsje wodne): przez
iniekcję do rekonstrukcji tkanek miękkich,
zwłaszcza twarzy i sutka
• Żywice silikonowe: do pokrywania nici
chirurgicznych, protez naczyń krwionośnych,
protez opon twardych mózgu
Polimery syntetyczne do
kontaktu z krwią
• Główna właściwość: hemozgodność, tj. minimalna
aktywność m.in. do: stymulowania zakrzepów
krwi i uszkodzenia elementów krwi.
• Wytwarza się z tej grupy: protezy naczyniowe i
nakładki osierdziowe dla kardiochirurgii, przetoki
tętniczo-żylne, protezy zastawek serca, izolacje
przewodów elektrod wprowadzanych do układu
sercowo-naczyniowego, urządzenia do
wspomagania krążenia krwi, pozaustrojowego
natleniania krwi, materiały sorpcyjne do
detoksykacji krwi, cewniki dosercowe i
donaczyniowe, kaniule do długotrwałych wlewów
żylnych
Podział polimerów syntetycznych
• Konstrukcyjne, które nie indukują procesu
krzepnięcia krwi
• Atrombogenne, stanowiące powłoki
osadzane na podłożu biopolimerów
konstrukcyjnych, zapobiegające tworzeniu
się zakrzepów przez wytwarzanie
inhibitorów procesu krzepnięcia
• Konstrukcyjne: poliuretan (PU),
politetrafluoroetylen (PTFE), politereftalan
glikolu etylowego (PET), silikony (SI)
• Atrombogenne: polihydroksymetakrylan
metylu (PHEMA), poliakryloamid (PAAM),
polikwas akrylowy (PAA),
poliwinylopirolidon (PVP), kopolimery hydrożele
Poliuretany
• Początkowo do protezowania ubytków
tkanek, następnie – do wytwarzania
baloników wewnątrzaortalnych, protez
naczyń krwionośnych 6 mm, do
wytwarzania komór sztucznego serca
Politetrafluoroetylen
• Do wyrobu protez naczyniowych, ścięgien,
powięzi, nici chirurgicznych, w połączeniu z
polipropylenem do wytwarzania implantów
zastępujących kości czaszki
• Szczególne zastosowanie jako biopolimer
konstrukcyjny na wyroby do kontaktu z krwią
• Oprócz protez naczyniowych dzianych lub
tkanych z włókien wytwarza się kaniule do
wlewów dożylnych
Politereftalan etylenu
• Produkowany pod psotacią włókien, folii
oraz granulek do formowania wtryskowego
i wytłaczania wyrobów o strukturze
szklistej lub krystalicznej
• Jako biomateriał do kontaktu z krwią – do
wyrobu protez naczyniowych
• Także w kopolimerach szczepionych na
bazie poliuretanu
Polielektrolity
• Grupa materiałów hydrożelowych o
niwielkim potencjale elektroujemnym, co
zbliża ich własności do śródbłonka
• Powłoka nakładana na powierzchnię
gotowej kształtki
• Modyfikacja powierzchniowa: nałożenie
powłoki i trwałe jej związanie z podłożem,
np.. przez szczepienie hydrożeli,
zwiększających hydrofilność powierzchni
• Osadzanie zarówno sposobem chemicznym,
jak i przez radiacyjne wszczepienie
monomeru hydrofilowego na biomateriale
Polimery syntetyczne dla
stomatologii
• Tworzywa akrylowe: Travalon, Superacryl,
Acron itd..Postać proszku (monomeru).
Produkowane w różnych odmianach
kolorystycznych na płyty protez i zęby.
Utwardzane cieplnie.
• Materiały elastyczne: łączą się z płytkami protezowymi i
stanowią amortyzatory dla tkanek jamy ustnej:
• materiały akrylowe dobrze łączące z płytą, mogą jednak
zmieniać twardość i elastyczność pod wpływem
chemicznego oddziaływania jamy ustnej)
• silikonowe, dające jednak mniej trwałe połączenia z płytką
protezy
• miękkie polimery poliuretanowe, znacznie absorbujące
wodę
• materiały do biologicznej odnowy tkanek do czasowego
podścielania płytek protez ruchomych, plastyczne
mieszaniny estrów i alkoholu etylowego; żel, który po
wprowadzeniu do jamy ustnej po zwarciu zębów rozpływa
się, wytwarzając warstwę amortyzującą uraz