Biomateriały

Pytania 2012

czyli:

„Opracowanie na miarę laborek”

„Napisane” przez

MC_Kula

&

MC_Omen

Za błędy nie odpowiadamy, żywcem zżynamy ho ho,

a tak na poważnie to te pytania są zbyt logiczne żeby nie pokusić się o farmazonowanie na egzaminie! Po

prostu niektóre odpowiedzi mają mało wspólnego z pytaniem, ale dzięki tejże właśnie odpowiedzi można

wyimaginować odpowiedź na egzaminie.

1.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na implanty stomatologiczne?

Jako implanty stomatologiczne stosuje się głównie materiały ceramiczne, ponieważ w

porównaniu z pozostałymi biomateriałami charakteryzują się:



Porowatością umożliwiającą wzrastanie tkanek oraz zabezpieczającą trwałe połączenie

pomiędzy tkankami a implantem;



Wysoką biodostępnością w środowisku tkankowym;



Dużą wytrzymałością na ściskanie oraz odpornością na ścieranie;



Wysoką odpornością na korozję w środowisku tkankowym;



Możliwością sterylizacji bez zmiany właściwości materiału;



Kruchością

Zęby składają się w większości z materiału nieorganicznego (70-97% mas. Hydroksyapatytu),

tak więc tworzywa ceramiczne mogą być efektywniejsze jako wszczepy niż stosowane do tej

pory metale czy tworzywa sztuczne. Dotyczy to w szczególności bioceramiki hydroksy-

apatytowej o identycznym składzie ceramicznym i fazowym, co kość ludzka. Biomateriały

ceramiczne są materiałami kruchymi o niskiej wytrzymałości na zginanie, nieodkształcalnymi,

nieodpornymi na obciążenia dynamiczne, dlatego idealnie nadają się na implanty

stomatologiczne ponieważ nie wpływają na nie takie czynniki.

Przy implantowaniu należy pamiętać o stabilnej wewnętrznej części implantu, który jak dotąd

najlepiej jest żeby był zrobiony z tytanu, ponieważ organizm nie rozpoznaje go jako ciała

obcego a kość łączy się z nim bardzo mocno, w dodatku może być używany jako materiału do

implantu długotrwałego.

Metale szlachetne, tj. stopy złota, platyny i palladu były do niedawna podstawowymi

materiałami używanymi w implantacji, zwłaszcza w stomatologii. Stopy te charakteryzują się

dobrą odpornością na korozję, dobrymi własnościami mechanicznymi. Wadą tych materiałów

jest ich wysoki koszt. Obecnie najczęściej metalami szlachetnymi pokrywa się powierzchnie

implantów przeznaczone dla osób wykazujących odczyny uczuleniowe na metale

nieszlachetne

2.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na implanty stawu biodrowego?

Polietylen znalazł szerokie zastosowanie w alloplastyce stawów, w tym w alloplastyce stawu

biodrowego. Stosowany jest na panewki w endoprotezach współpracując z głową endoprotezy

wykonaną z metalu bądź ceramiki tlenkowej. Do zalet polietylenu jako materiału

implantacyjnego należy zaliczyć: dobrą bioinertność, wysoką wytrzymałość mechaniczną, niski

współczynnik tarcia, elastyczność, dobre właściwości dielektryczne, niską cenę.

3.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na implanty stawu kolanowego?

Na implanty stawu kolanowego do leczenia osteosyntezy używa się klamer z pamięcią

kształtu. Klamry te powinny odpowiadać warunkom jakie panują w organizmie, aby pomagać

a nie szkodzić. Jednym z najważniejszych przedstawicieli używanych w leczeniu osteosyntezy

jest stop Niklu i Tytanu – Ni-Ti zwany potocznie Nitinol.

Badania stopu Ni-Ti wykazały, że odporność korozyjna i biotolerancja odpowiada stali

austenitycznej. Stop ten może być zatem stosowany na implanty krótkotrwałe, których okres

przebywania w organizmie nie przekracza dwóch lat.

Z kolei na endoprotezę stawu kolanowego jako implant długotrwały używa się się tytanu i jego

stopów, ponieważ charakteryzują się:



dobrą odpornością na korozję szczelinową, naprężeniową i ogólną w środowisku chlorków;



najwyższą biotolerancją spośród wszystkich stosowanych obecnie biomateriałów

metalicznych;



korzystnym stosunkiem wytrzymałości na rozciąganie do granicy plastyczności;



małą gęstością



najniższym spośród biomateriałów metalicznych modułem Younga



wysoką skłonnością do samopasywacji;



właściwościami paramagnetycznymi



wysoką wytrzymałością zmęczeniową, co jest bardzo ważny w aspekcie trwałości

elementów przeznaczonych do długotrwałego przebywanie w organizmie człowieka.

Biorąc pod uwagę alloplatykę stawu kolanowego jako wszczepienie ciała obcego, rozpatrujemy

cementy kostne, a w szczególności polimetakrylan metylu (PMMA) oraz metakrylan metylu

(MMA), cement kostny jest używany jako wypełnienie zdegradowanej bądź brakującej tkanki,

charakteryzuje go przede wszystkim plastyczność w formie do wszczepu.

Istota powodzenia alloplastyki cementowej polega na mechanicznym zazębianiu się wypustek

cementu w łożysku kostnym. Badania kliniczne nie stwierdziły bezpośredniej integracji tkanki

kostnej z cementem [23]. Staw biodrowy charakteryzuje się zdolnością do tłumienia drgań.

Zastąpienie części naturalnych komponentów sztucznymi, o niewielkich zdolnościach

tłumienia drgań, wprowadza zaburzenia w układzie nośnym oraz w przebiegu procesów

biologicznych. Cement chirurgiczny, będący kompozytem polimerowym, wykazuje cechy

materiału lepkosprężystego zmieniającego swe właściwości mechaniczne wraz z upływem

czasu w warunkach oddziaływania obciążeń.

Po wszczepieniu następuje polimeryzacja i cement ten zwiększa radykalnie swoją

wytrzymałość mechaniczną. Cementy są używane w leczeniach i wypełnieniach możliwie jak

najbardziej użytkowych, dodaje się do nich środki kontrastujące oraz antybiotyki. Polietylen

znalazł szerokie zastosowanie w alloplastyce stawów, w tym w alloplastyce stawu biodrowego.

Stosowany jest na panewki w endoprotezach współpracując z głową endoprotezy wykonaną z

metalu bądź ceramiki tlenkowej. Do zalet polietylenu jako materiału implantacyjnego należy

zaliczyć: dobrą bioinertność, wysoką wytrzymałość mechaniczną, niski współczynnik tarcia,

elastyczność, dobre właściwości dielektryczne, niską cenę.

4.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na implanty naczyń krwionośnych

w mózgu ?

5.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na implanty tętnic żylnych

(stenty)?

Stent jest to rodzaj metalowego, sprężystego rusztowania o przestrzennej konstrukcji walcowej,

który wszczepia się w miejsce krytycznie zwężonego odcinka naczynia krwionośnego w celu

podparcia i poszerzenia jego światła, przez co możliwe jest leczenie choroby niedokrwiennej

serca. Jako biomateriały zastosowano stal chromowo-niklowo-molibdenową (austenityczna

316L), stopy z pamięcią kształtu niklowo-tytanowe, tantal, platynę pokrytą stopem kobaltu,

iryd, złoto, fosforylcholina, stopy kobaltu.

Nitinol opisany wcześniej. Austenityczna też gdzieś opisana, złoto, platyna – brak reakcji

alergicznej, mega biozgodne, ale kosmicznie drogie.

6.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na nici chirurgiczne?

Nici chirurgiczne winny być wykonane z materiałów pozwalających na stosowanie ich do

zabiegów chirurgicznych. Te implanty cechują się określonym zespołem własności

fizykochemicznych:



własności fizykochemiczne dostosowane do rodzaju zespalanych tkanek, okresu

implantowania i techniki zespalania;



dobra biotolerancja;



możliwość wykonywania pewnego i niezawodnego wiązania;



łatwość sterylizacji;



ewentualne bezodczynowe wgajanie dla nici nieusuwalnych z tkanek;

Inna klasyfikacja uwzględnia jakość biomateriału (Rys. 6) [7]:



roślinne (lniane, bawełniane);



zwierzęce (jedwabne, kolagenowe);



z tkanek ludzkich (autogenne, homogenne);



z tworzyw metalicznych (stalowe, srebrne, tantalowe);



polimerowe (poliamidowe, teflonowe);

Pod względem trwałości w środowisku tkanek można wyróżnić nici [7]:



wchłanialne;



ulegające biodegradacji;



niewchłanialne;

Nici wchłanialne tracą swoje własności mechaniczne po upływie 1 do 12 tygodni po

implantacji. Nici ulegające biodegradacji ulegają stopniowemu wchłanianiu w okresie 1 do 3 lat

po ich wszczepieniu.

7.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na cementy kostne?

Cementy kostne powinny charakteryzować się zdolnością do łatwego modelowania w

trudnych warunkach, np. żeby wypełnić szpik kostny nie rozcinając kości w poprzek. Cement

kostny jest substancją charakteryzującą się porowatością i możliwością wprowadzenia do niej

środków leczniczych, a także cement taki powinien mieć możliwość substancji tych ekstrakcję

ze swojego składu.

Do niektórych cementów wprowadza się antybiotyki dla profilaktyki lub terapii powikłań

infekcyjnych po operacjach wszczepienia endoprotez. Uwalnianie antybiotyków następuje w

drodze dyfuzji, która jest ściśle związana z penetracją płynów do cementu, jego porowatością i

gładkością powierzchni [49]. Cementy PMMA uważane są za biozgodne, pomimo toksyczności

składników i ciepła uwalnianego podczas egzotermicznej reakcji ich wiązania. Jednakże,

cementy akrylowe po wszczepieniu wykazują działania zapalne [50]. Podczas reakcji

polimeryzacji cementu początkowo temperatura rośnie wolno, a następnie następuje jej szybki

gwałtowny wzrost. W efekcie temperatura w obszarze kontaktu cement-kość wzrasta nawet do

46,6°C [51]. Uważa się, że krótkotrwały, lecz znaczący wzrost temperatury występujący w fazie

wiązania cementu przyczynia się do nekrozy komórek i jest głównym powodem obluzowania

endoprotez [52]. Dlatego też dla ograniczenia uszkodzeń podłoża chłodzi się masę cementu

przez polewanie płynem fizjologicznym. Skurcz polimeryzacyjny i skurcz cieplny po obniżeniu

temperatury wywołanej procesem egzotermicznym prowadzą do występowania szczeliny na

granicy faz cement- endoproteza bezpośrednio po zabiegu operacyjnym. Po upływie

określonego czasu szczelina zarasta elastyczną tkanką włóknistą. Nie pozwala to jednak

uzyskać sztywnego połączenia endoprotezy z kością, co zmniejszyłoby niebezpieczeństwo

pękania cementu przy występowaniu dużego momentu zginającego. Często dochodzi więc do

konieczności wymiany endoprotez na skutek ich obluzowania i pękania cementu [53]. Uważa

się, że endoprotezy mocowane przy zastosowaniu cementów o malej lepkości częściej

podlegają reperacji niż z zastosowaniem cementów o dużej lepkości. Wiele czynników, takich

jak zastosowanie odpowiednich technik operacyjnych oraz warunki fizyczne pacjenta: waga,

aktywność i stan kości mogą w istotny sposób przyczynić się do osiągnięcia długoletniego

powodzenia w użytkowaniu endoprotezy. Przeprowadzona operacja endoprotezoplastyki

stawu osłabia odporność immunologiczną organizmu pacjenta [30, 54].

Jak wspomniano, jedną z metod zapobiegania powstawania zakażeń i sposobów ich likwidacji

w endoprotezoplastyce stawów jest stosowanie cementów z antybiotykami dla wytworzenia

dużych lokalnych ich stężeń. Zaletą cementów uwalniających antybiotyki miejscowo jest to, że

poważnie ograniczają ryzyko ich toksycznych działań ubocznych i uszkodzenia takich Badania

in vivo wykazały ponadto, że cement apatytowy z wankomycyną wprowadzonyw obręb

uprzednio eksperymentalnie wywołanego zakażenia szczepem Staphylococcus aureus

powstrzymywał objawy zakażenia. Równie obiecujące wyniki uzyskano, gdy cement

wprowadzono w obręb kości, którą jednocześnie eksperymentalnie zakażono ww. szczepem.

Wankomycyna uwalniana z cementu hamowała rozwój drobnoustrojów, dzięki czemu nie

wystąpiło zakażenie, co potwierdza możliwości profilaktycznego oddziaływania cementu z

wankomycyną.

8.

Jakie opatrunki stosuje się w suchej terapii ran i dlaczego?

Gaza i włókniny [37]

Gaza jest tkaniną wykonaną w całości z bawełny hydrofilowej. Obecnie jest to gaza bielona

nadtlenkowo bez chloru. Włókna charakteryzują się silnym skrętem, co zabezpiecza przed

występowaniem luźnych włókien na powierzchni gazy. Produkt ma wysoką chłonność; na

rynku krajowym występują gazy 13 i 17 nitkowe, poza nim także najbardziej chłonne 20-

nitkowe. Gaza jest z reguły wyjałowiona, ale jako tampony lub okłady stosowana może być

także gaza niejałowa.

Kompresy maściowe [37]

Wspólną cechę opatrunków jest siatka nośna zaimpregnowana maścią. Opatrunki różnią się

zastosowanym materiałem nośnym (siatka bawełniana, poliestrowa, poliamidowa) i składem

maści impregnującej. Część maści zawiera składniki czynne biologicznie, część – wspomagające

gojenie. Kompresy maściowe służą do bezurazowego opatrywania ran przy otarciach,

oparzeniach i na miejsca pobrania lub nakładania przeszczepów skóry. Najczęściej wymagają

opatrunków wtórnych w formie kompresów gazowych lub włókninowych.

Opatrunki chłonne i nieprzywierające [37]

Są to kompresy kombinowane zbudowane warstwowo z różnych materiałów, co nadaje im

większą chłonność. Pozwalają na swobodną wymianę gazową, przepuszczają parę wodną, są

miękkie i łatwo je formować, dobrze wyściełają ranę. Mogą nimi być opatrunki mogą Ce

spełnić rolę bezpiecznej warstwy kontaktowej w postaci specjalnie spreparowanej włókniny lub

siateczki.

9.

Jakie opatrunki stosuje się w wilgotnej terapii ran i dlaczego?

Alginiany

Surowcem wykorzystywanym w produkcji włókien tych opatrunków jest kwas alginowy,

pozyskiwany z glonów morskich. Wymagają opatrunku wstępnego (foelie, hydrokoloidy,

pianki). Z reguły są to delikatne i wysokochłonne materiały opatrunkowe. Pojemność chłonna

zawiera się w granicach 15-20 g/g alginianu. Spotyka się alginiany wapniowe i wapniowo-

sodowe w formie kompresów lub sznurów – taśm. Mechanizm działania opatrunkow

alginianowych polega na zdolności włókien do przechodzenia w formę żelową w zetknięciu z

jonami sodowymi z krwi lub wydzieliny rany wskutek wymiany z jonami wapnia. Suche

kompresy wchłaniają wydzielinę z rany. Włókna absorbują dużą ilość wydzieliny, puchną i

przekształcają się w wilgotny żel, który wypełnia i dokładni pokrywa dno rany. Zarazki

znajdujące się w wydzielinie są zamykane w strukturze żelu. Im więcej wydzieliny, tym

szybciej dochodzi do tworzenia się żelu. Możliwe jest także nasycanie alginianow roztworami

leczniczymi lub dezynfekującymi. Proces wchłaniania wydzieliny wraz z drobnoustrojami

widoczny jest dzięki charakterystycznej zmianie konsystencji i barwy opatrunku. Wilgotny

opatrunek uniemożliwia wysuszenie rany i wpływa regulująco na fizjologiczne wydzielanie z

rany. Kompres nie przykleja się do rany i jego zmiany są dla pacjentów bezbolesne. Zmiany

dokonuje się co 12-24 godz., jeżeli wydzielina z rany jest obfita, lub co 3 do 7 dni, jeżeli jest

skąpa. Zmiany dokonuje się wypłukując pozostały żel i resztki włokien za pomocą 0,9%

roztworu NaCl. Alginiany sa dobrze tolerowane przez organizm i stosowane w długotrwałym

leczeniu.

Hydrokoloidy

Opatrunki hydrokoloidowe zawierają chłonne hydrokoloidy zdolne do pęcznienia. Najczęściej

stosowana jest karboksymetyloceluloza, niekiedy spotyka się domieszki pektyn i żelatyny oraz

alginianow. Mają postać płytek przeznaczonych do ran powierzchniowych lub past

wykorzystywanych w ranach głębokich i drążących. Płytki mają kształty dopasowane do

zranionych okolic, np. okolicy krzyżowej, łokcia, pięty. Hydrokoloid zatopiony jest w tzw.

macierzy, którą stanowi jeden z elastomerów lub inny materiał stabilizujący. Zewnętrzną

warstwą w przypadku płytek jest folia lub pianka poliuretanowa o zamkniętych porach. Dzięki

przyczepności elastomerów płytki koga być zakładane na ranę jak plaster. Wraz z wytwarzanie

żelu przyczepność ta zanika w obrębie rany, a opatrunek pozostaje umocowany na

nienaruszonych końcach. Wskutek kontaktu z wysiękiem z rany koloid przekształca się w żel,

co objawia się formowaniem części opatrunku nad raną w kształt pęcherza. Opatrunek zmienia

się, kiedy pęcherz osiągnie wielkość opatrywanej rany. Częstość zmian zależy od obfitości

wydzieliny z opatrunku. Zalety hydrokoloidow to: wilgotne środowisko w ranie, stała

temperatura w ranie, pH ok. 6 zwiększające szybkość gojenia, zmniejszenie dostępu tlenu

zmniejszające dolegliwości bólowe.

Opatrunki hydrowłókniste

Zbudowane są z karboksymetylocelulozy sodowej przystosowanej do miękkich, nietkanych

płytek. Wchłaniają pionowo, mają bardzo własności absorpcyjne. Część wchłaniająca żeluje, a

pozostała jest sucha. Izoluje wchłonięte bakterie w strukturze utworzonego żelu. Opatrunek

znajduje zastosowanie w leczeniu ran o wydzielaniu średnim do obfitego, zarowno czystych,

jak z cechami infekcji.

Hydrożele

Powstają w procesie polimeryzacji. Zawierają dużo wody, ale nie są w niej rozpuszczalne,

potrafią natomiast wiązać duże ilości wody, co jest właściwością wykorzystywaną w ich

zastosowaniu jako opatrunkow. Żele wykorzystywane w produkcji opatrunkow mają rożny

skład. Część z nich służy jedynie do tworzenia wilgotnego środowiska w ranie, a część do

aktywnego rozmiękczania tkanek martwiczych i oczyszczania ran. Kiedy żel wchłania płyn,

poprzeczne połączenia polimerow rozciągają się tworząc wewnątrz makrocząsteczek miejsce

na wchłaniane drobnoustroje, wydzielinę z rany i cząsteczki zapachowe. Opatrunek

hydrożelowy nie potrzebuje wydzieliny do zamiany w żel i natychmiast po położeniu tworzy

wilgotny mikroklimat, zalecany jest więc do ran słabo sączących i wysuszonych. Hydrożele nie

są jednak przeznaczone do ran obficie wydzielających i w takich przypadkach używa się tego

typu opatrunku w połączeniu z kompresem o większej wilgotności. Wskazania do stosowania

opatrunków hydrożelowych to: rany z obecnością martwicy bez dużego wysięku, rany

ziarninujące i naskórkujące, oparzenia. Okres pozostawania na skórze to 2-7 dni.

Opatrunki poliuretanowe

Są to hydrofilowe, miękkie i elastyczne pianki poliuretanowe, samoprzylepne lub wymagające

mocowania. Występują w bardzo bogatej ofercie, jeśli chodzi o kształty. Aktywnym

składnikiem jest najczęściej hydropolimer absorpcyjny, który pochłania wysięk i pobudza

ziarninowanie. Niektóre opatrunki mają budowę dwuwarstwową, część nawet trójwarstwową,

w tym specjalną warstwę kontaktową, która zabezpiecza przed wrastaniem tkanek w strukturę

pianki. Generalnie wszystkie pianki mają bardzo dobre własności chłonne. Absorbują wysięk z

rany, utrzymują wilgoć i zapobiegają powstawaniu skrzepów. Częstość zmiany opatrunku to 2-

3 dni. Wskazania – rany po wstępnym oczyszczeniu, o wydzielaniu średnim do obfitego.

Błony półprzepuszczalne Zbudowane są z cienkiej folii poliuretanowej pokrytej warstwą kleju

poliakrylowego stanowiącego warstwę przylepną. Błony nie przepuszczają wody i

zanieczyszczeń, ale są przepuszczalne dla gazów. Część z nich tworzy wilgotne mikro

środowisko. Stanowią skuteczną barierę przed drobnoustrojami i chronią skórę przed

uszkodzeniem. Nie pochłaniają wysięku. Stosowane są do ran powierzchownych i z

niewielkim wysiękiem, pokrywania pęcherzy, mocowania innych opatrunków, ochrony wkłuć,

ochrony miejsc pobrania przeszczepów. Czas pozostawania wynosi 5- 7 dni.

Opatrunki ze srebrem

Opatrunki ze srebrem działają bakteriobójczo i w efekcie zmniejszają odczyn zapalny.

Opatrunki te mają rozmaite formy, jak: siateczki poliamidowe z wbudowanym metalicznym

srebrem, pokryte warstwą hydrofilnej maści; opatrunek hydrowłoknisty z

karboksymetylocelulozą jako podłożem dla jonów srebra; wielowarstwowe opatrunki z

polietylenowej siatki ze srebrem nanokrystalicznym; opatrunek warstwowy z aktywnym

węglem impregnowanym srebrem metalicznym itd. Opatrunki ze srebrem mogą pozostawać

na ranie przez okres 3-15 dni.

Opatrunki złożone

Są to najczęściej opatrunki wielowarstwowe. Należą do nich opatrunki z superabsorbentem w

warstwie wewnętrznej z zewnętrzną siateczką poliuretanu skuteczne w leczeniu chorób

przewlekłych. Podstawa działania jest ciągłe przepłukiwanie rany płynem Singera i wiązanie

wydzieliny z rany. Wytwarzają one w ranie wilgotne środowisko, rozmiękczają i absorbują

tkanki martwicze, wypłukują i absorbują zarazki, przyspieszają ziarninowanie, regenerują

naczynia krwionośne i włókna nerwowe. Inna grupa to opatrunki kolagenowo-alginianowe

wykorzystujące biologiczne współdziałanie obu substancji w gojeniu ran. Proponuje się

opatrunki zbudowane z kolagenu i regenerowanej utlenionej celulozy. Są one wyjątkowo

przydatne w leczeniu ran przewlekłych bez suchej martwicy, przekształcając się pod wpływem

wysięku z rany w miękki, ulegający biodegradacji żel.

Dekstranomery

Stosowanej już rzadko, zbudowane z ziaren polisacharydow, stosowane do bezpośredniej

aplikacji na rany. Oczyszczają ranę, absorbując wysięk z drobnoustrojami. Stosowane w

leczeniu zainfekowanych, wilgotnych ran.

10.

Jakie materiały stosuje się do mocowania opatrunków i dlaczego?

Bandaże [37, 39]

Bandaże są wykorzystywane dla mocowania opatrunku, unieruchomienia stawu lub innej

części ciała, zabezpieczania po zabiegach operacyjnych, terapii kompresyjnej stosowanej m.in.

w leczeniu przewlekłej niewydolności żylnej.

Bandaże wykonywane są z bawełny i/lub wiskozy, niekiedy z domieszką włókien

poliamidowych lub poliestrowych. Bandaże mogą być od nierozciągliwych do znacznie

rozciągliwych, mieć szerokość od 2 do 20 cm i długość od 4 do 20 cm.

Rękawy (pończochy) [37, 39]

Rękawy opatrunkowe mogą mieć formę rękawów dzianych lub siatkowych.

Rękawy dziane sporządzone są z przędzy bawełnianej i/lub celulozowej. Łatwo dostosowują

się do kształtu ciała, są rozciągliwe i podążają za ruchami stawów, znakomicie przepuszczają

powietrze, są dobrze tolerowane przez skórę. Łatwo dają się nakładać, można je także używać

wielokrotnie. Ich zastosowanie to szybkie nakładanie opatrunków mankietowych,

podtrzymywanie opatrunków, opatrunki wyciągowe i wyściółka pod gips, do powlekania szyn

i jako opatrunki na kończyny dolne.

Przylepce, plastry i włókniny samoprzylepne [37, 39]

Przylepce to samoprzylepne taśmy służące najczęściej do mocowania opatrunków, do

mocowania sond, cewników i drenów. Stosowane są także specjalne przylepce do sklejania ran

ciętych, zastępujące szwy chirurgiczne. Stosowane są także w medycynie sportowej

profilaktycznie lub leczniczo dla stabilizacji stawów i zabezpieczenia wiązadeł oraz ścięgien.

Przylepców możemy używać zarówno w przypadku mocowania kompresów z gazy lub

włókniny, bądź też płytek. Do zabezpieczenia ran pooperacyjnych stosuje się plastry

chirurgiczne z warstwą chłonną i obwódką samoprzylepną.

Jako kleje stosowane są masa kauczukowo-cynkowa z tlenkiem cynku, ze sztucznego kauczuku

lub poliakrylowa. Te ostatnie są zalecane osobom mającym skłonności do alergii.

Chusty trójkątne [37, 39]

Chusty trójkątne stosowane są do wygodnego mocowania opatrunków. Technika ich

zakładania jest bardzo prosta, co skraca czas opatrywania. Chusty używane są zwłaszcza w

ratownictwie drogowym.

11.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na instrumenty chirurgiczne?

Narzędzie chirurgiczne powinno mieć:

· wysoką niezawodność;

· bezpieczeństwo użycia dla operatora i pacjenta oraz łatwość obsługi;

· określony zespoł własności mechanicznych tworzywa;

· geometrię instrumentarium przydatną do prowadzenia określonego zabiegu;

· odporność na korozję w warunkach eksploatacyjnych;

· konstrukcję umożliwiającą całkowitą sterylizację instrumentarium;

· ergonomiczność oraz estetykę konstrukcji i wykonania;

Warunki użytkowania instrumentarium medycznego decydują o doborze tworzyw

stosowanych do wyrobu poszczególnych elementów składowych narzędzi, tak by ich

eksploatacja spełniała wymogi funkcjonalności, bezpieczeństwa i niezawodności. Właściwy

dobór materiałów na instrumentarium wynika ze spełnienia kryteriów, które powinny

zapewnić [2]:

- odporność na korozję w warunkach użytkowania;

- odpowiedni zespół własności mechanicznych;

- niezawodność pracy i stabilność własności w określonym czasie eksploatacji.

Stale na narzędzia chirurgiczne wywodzące się z grupy wysokostopowych stali odpornych na

korozję sklasyfikowane zostały w trzech zasadniczych grupach. Klasyfikacja uwzględnia

kryterium struktury w stanie użytkowania i wyrożnia następujące grupy [2]:

· stale martenzytyczne;

· stale ferrytyczne;

· stale austenityczne;

Stale te posiadają jako głowne składniki chrom, nikiel i mangan, a także molibden, krzem i

wanad jako pozostałe dodatki stopowe, rożnią się miedzy sobą w zasadniczy sposob stężeniem

węgla. Austenityczne stale odporne na korozję stanowią grupę tworzyw metalicznych, które

zostały najwcześniej przystosowane do implantowania w organizmie ludzkim. Najbardziej

popularną stalą jest stal chromowo-niklowo-molibdenowa. Zawartość pierwiastków

austenitotwórczych i ferrytotwórczych powinna być dobierana z uwzględnieniem ich

oddziaływania, na podstawie równoważników chromu i niklu, tak by austenit był

termodynamicznie trwały (rys. 6.12) [25]. Wykres Schaefflera ilustruje rodzaj otrzymywanej

struktury w zależności od wartości równoważnika chromu i niklu. Obecność chromu w ilości

powyżej 13% zapewnia dodatni potencjał korozyjny i dobrą odporność korozyjną w

środowiskach utleniających. Ze wzrostem zawartości niklu wzrasta odporność na korozję

naprężeniową. Molibden, podobnie jak chrom, wpływa na zmniejszenie gęstości prądu

pasywacji oraz na zwiększenie odporności na korozję wżerową [26]. Duży nacisk kładzie się na

czystość metalurgiczną stali, dotyczy to w szczególności zawartości wtrąceń tlenkowych i

siarczkowych oraz fosforu. Zapewnienie odpowiedniej czystości metalurgicznej oraz składu

chemicznego jest bowiem podstawowym warunkiem poprawnego zachowania się implantu

stalowego w środowisku tkankowym, w tym odpowiedniej odporności korozyjnej oraz

biotolerancji wszczepu. Stale typu 316L poddaje się przesycaniu w zakresie temperatur 1000–

1100°C, po którym wykazują stabilną strukturę austenityczną o optymalnej wielkości ziarna

bez śladu zawartości ferrytu, fazy sigma czy węglików. W tym stanie jednak stale wykazują

niską wytrzymałość na rozciąganie (Fn = 200 MPa). Zwiększenie wytrzymałości uzyskuje się

poprzez przeróbkę plastyczną na zimno lub przez zwiększenie zawartości azotu w stali [25, 26].

12.

Po co stosuje się utlenianie biomateriałów metalowych?

Niekorzystne, ze względu na możliwość rozwoju korozji szczelinowej, jest wykończenie

elementów tytanowych na połysk lustrzany. Natomiast w wyniku anodowania uzyskuje się

warstwę pasywną, najczęściej tlenkową, na powierzchni metali i stopów. Proces anodowania

jest procesem wytwarzania warstw pasywnych na powierzchni metalu lub stopu i

przeprowadzany jest w środowisku wodnych elektrolitów i jednoczesnego oddziaływania pola

elektrycznego.

Warstwy tlenkowe uzyskane na tytanie wykazują słabą tendencję do przechodzenia w stan

jonowy w roztworach wodnych, niskim przewodnictwem elektrycznym i termodynamiczną

stabilnością

13.

Po co i kiedy stosuje się dezynfekcję, a kiedy sterylizację?

Dezynfekcja (po polsku dosłownie oznacza odkażanie) jest to postępowanie mające na celu

maksymalne zmniejszenie liczby drobnoustrojów w odkażanym materiale. Dezynfekcja niszczy

formy wegetatywne mikroorganizmów, a nie zawsze usuwa formy przetrwalnikowe.

Zdezynfekowany materiał nie musi być jałowy. Dezynfekcja, w przeciwieństwie do antyseptyki

dotyczy przedmiotów i powierzchni użytkowych. Dezynfekcja polega na usunięciu

drobnoustrojów za pomocą środków chemicznych. Skuteczność danego środka

dezynfekcyjnego zależy od rożnych czynników. Każdy czynnik musi spełniać określone

wymagania takie, jak: silnie działanie przeciwdrobnoustrojowe, rozpuszczalność w wodzie,

nietoksyczność dla człowieka i innych zwierząt, nieuleganie inaktywacji przez połączenie ze

związkami organicznymi, działanie w zakresie temperatur 20-40oC, brak właściwości

niszczących metale, tkaniny itd., właściwości detergentowe, taniość. Wyniki dezynfekcji zależą

od trzech czynników:

· drobnoustroju – gatunek, liczba, aktywność fizjologiczna,

· środka dezynfekcyjnego – właściwości chemiczne i fizyczne, stężenie, czas działania,

· środowiska – temperatura, wilgotność, pH, obecność materii organicznej, poziom kationów

Ca2+ i Mn2+ itp.

Do dezynfekcji stosuje się metody fizyczne i chemiczne.

Czynniki fizyczne używane do dezynfekcji to:

· Para wodna - do dezynfekcji wcześniej oczyszczonego sprzętu, odzieży, unieszkodliwiania

odpadów, używa się pary wodnej w temperaturze 100-105 °C pod zmniejszonym ciśnieniem

(0,5 - 0,45 atm). Pary wodnej pod normalnym ciśnieniem używa się od odkażania m.in.

wyposażenia sanitarnego.

· Promieniowanie - do odkażania używa się promieni UV o długości fali 256 nm, ktore niszczą

drobnoustroje w powietrzu i na niezasłoniętych powierzchniach.

Czynniki chemiczne używane do dezynfekcji to:

· czwartorzędowe sole amoniowe

· alkohole, np. alkohol etylowy, alkohol izopropylowy

· aldehydy, np. formaldehyd, aldehyd glutarowy

· związki fenolowe, np. krezol, rezorcynol

· biguanidy, np. chlorheksydyna

· związki metali ciężkich, np. srebra, miedzi, rtęci

· związki halogenowe, np. jodyna, chloramina, jodofory

· fiolet krystaliczny (barwnik), mleczan etakrydyny (Rivanol)

· utleniacze - nadtlenki, np. H2O2 lub nadmanganiany, np. nadmanganian potasu

· tenzydy, np. mydła

· kwasy i zasady.

Im dłuższy jest czas działania i stężenie środka dezynfekcyjnego, tym większa liczba

drobnoustrojów zostanie zniszczona. Ze względu na to, iż środki chemiczne zwykle nie

działają w środowisku suchym, ważny jest również stopień ich wilgotności, co jest szczególnie

ważne w dezynfekcji powietrza.

Sterylizacja - niszczy ona całkowicie jakiekolwiek formy życia. Sterylizację rzadko

przeprowadza się poprzez stosowanie związków chemicznych. Jeśli już to jest to formaldehyd

czy tlenek etylenu. Przeważnie stosuje się jednak czynniki fizyczne. Pasteryzacja polega na

ogrzewaniu płynu do temp. 60-70oC przez ok. 30min. Zabieg ten niszczy wegetatywne formy

bakterii, ale nie przetrwalniki. Stąd stosuje się metodę Tyndalla, która polega na powtarzaniu

pasteryzacji przez 3 dni. Wówczas formy przetrwane giną, jednak metoda czasem zawodzi.

Gotowanie przeprowadza się w temperaturze 100oC, nie zabija ono przetrwalników. Skuteczną

formą jest ogrzewanie w parze pod ciśnieniem w temp. 120oC, wówczas giną i przetrwalniki.

Sterylizację tą metodą przeprowadza się w autoklawach. Sterylizacja na sucho, to technika,

którą przeprowadza się w temp. 170-180oC w specjalnych piecach. Tej metodzie podlega

głownie szkło. Wyżarzanie polega na wyjaławianiu przedmiotów w otwartym płomieniu,

głownie przedmiotów metalowych. Filtracja jest to metoda polegająca na przesączaniu przez

sączki, np. porcelanowe, szklane, azbestowe lub z octanu celulozy; pory ich są małe, aby

zatrzymać wszystkie bakterie. Promieniowanie ultrafioletowe, którym sterylizuje się

powierzchnie i powietrze. Nie można jednak w ten sposób wyjaławiać opatrunków czy

płynów, gdyż promienie UV są przenikliwe. Promienie jonizujące i gamma stosowane są do

sterylizacji na zimno, posiadają dużą przenikliwość.

14.

Jakie materiały konstrukcyjne stosuje się w zaopatrzeniu

ortopedycznym i dlaczego?

Stale oraz stopy z pamięcią kształtu należą do implantów krótkotrwałych, czyli takich, których

okres przebywania w organizmie nie powinien przekraczać dwóch lat. Stopy kobaltu oraz

tytan i jego stopy należą do implantów długotrwałych. Okres przebywania w organizmie

stopów kobaltu nie powinien przekraczać piętnastu lat, stopów tytanu zawierających wanad

dwadzieścia do dwudziestu pięciu lat, stopów bezwanadowych – ponad dwadzieścia pięć lat

[13].

Interesującą grupą biomateriałów metalicznych są materiały z pamięcią kształtu.

Przedstawicielem tej grupy jest stop Ni-Ti „Nitinol”. Zjawisko pamięci kształtu polega na tym,

że odkształcony plastycznie w niższej temperaturze stop odzyskuje swój początkowy kształt w

temperaturze wyższej. Badania stopu Ni-Ti wykazały, że odporność korozyjna i biotolerancja

odpowiada stali austenitycznej [76]. Stop ten może być zatem stosowany na implanty

krótkotrwałe, których okres przebywania w organizmie nie przekracza dwóch lat.

Austenityczne stale odporne na korozję stanowią grupę tworzyw metalicznych, które zostały

najwcześniej przystosowane do implantowania w organizmie ludzkim. Najbardziej popularną

stalą jest stal chromowo-niklowo-molibdenowa.

Stale austenityczne stosowane w medycynie należą do biomateriałów metalicznych szczególnie

narażonych na niszczenie wskutek przebiegu procesów korozji naprężeniowej. Jest to związane

z ich najniższą, spośród wszystkich stosowanych w medycynie biomateriałów metalicznych,

odpornością na korozję elektrochemiczną w środowisku płynów ustrojowych oraz niższą niż

m.in. dla stopów tytanu, skłonnością do samopasywacji. Jednoczesne oddziaływanie

środowiska korozyjnego oraz naprężeń ściskających oraz rozciągających powoduje, że

wytrzymałość implantu stalowego zmniejsza się. Należy się spodziewać szybszego niszczenia

elementów stalowych stosowanych na podlegające dużym obciążeniom implanty stosowane

m.in. w ortopedii, traumatologii czy też w chirurgii twarzowo-szczękowej oraz wolniejszego

niszczenia tych stali stosowanych na elementy podlegające mniejszym obciążeniom, stosowane

m.in. w kardiochirurgii.

15.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na wkładki ortopedyczne?

Na budowę wkładek ortopedycznych składa się wiele materiałów, w zależności od działania,

położenia i celu do jakiego są tworzony, zależy też materiał z jakiego są wykonane. Dobór

materiału na wytworzenie takiej wkładki jest bardzo logiczny. Trzeba także założyć, że

materiał nie może być alergotwórczy, powinien być wielokrotnego użytku i nadający się do

dezynfekcji.

Przykłady:

- Kliny przeciw płaskostopiu podłużnemu - Kliny przeciw płaskostopiu podłużnemu [1]

chronią odciski przed dokuczliwym uciskiem obuwia. Wykonane są ze specjalnej

dwuwarstwowej gąbki i przynoszą natychmiastową ulgę w bólu.

- Wkładki ortopedyczne termoplastyczne supinujące [2], stosowane w leczeniu stop płasko

koślawych oraz kolan koślawych, „korytkowe” z wysokim podparciem łuku podłużnego i

pięty zaprojektowane są do korekcji najczęściej występujących wad w obrębie stop.

- Wkładki ortopedyczne termoplastyczne z podniesieniem sklepienia [2] podłużnego i

poprzecznego są stosowane dla podniesienia komfortu chodzenia oraz zmniejszenia

dolegliwości bólowych. Silikonowa pelotka w przedstopiu zapewnia elastyczne i komfortowe

podparcie łuku poprzecznego stopy.

- Wkładki pod pięty [1] są wykonywane z naturalnej skory. Są modelowane, podpierające,

przeciwdziałają otarciom naskórka na pięcie i tworzeniu pęcherzy, są samoprzylepne.

Wkładki wentylujące Komfort [1] zawierają dwa rodzaje gąbki, górna warstwa „zmiękcza”

chodzenie, dolna absorbuje wstrząsy zapobiegając zmęczeniu stop. Perforowane, dzięki czemu

umożliwiają oddychanie stopom. Wchłaniają pot. Trwałe, higieniczne, można je prać. Polecane

dla stop wrażliwych.

- Żelowe podpiętki pod ostrogi [1] są odpowiednie dla osób chorych na cukrzycę i mających

problemy z krążeniem krwi, przynoszą ulgę stopom zmęczonym oraz z bolami stawów i pięt.

Absorbują wstrząsy, silikonowy element pod piętą podnosi komfort chodzenia oraz niweluje

bol w przypadku ostrogi. Żel ma właściwości antybakteryjne, hypoalergiczne

16.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na protezy kosmetyczne?

Implanty wykonuje się z żelu silikonowego. Silikon, czyli polidimetylopolisiloksan

produkowany jest w postaci elastomeru silikonowego, żelu silikonowego lub oleju

silikonowego. Silikon jest produkowany z krzemionki, która w połączeniu z krzemem daje

silikat lub dwutlenek krzemu. Po dodaniu grup metylowych związanych z atomami silikonu i

obróbce chemicznej powstaje polimer krzemoorganiczny zwany silikonem. Oprócz amorficznej

krzemionki stosowanej jako wypełnienie i materiał utrwalający, silikon nie zawiera żadnych

dodatków a w szczególności środków wygładzających.

Inny rodzaj implant o powierzchni z pianki mikropoliuretanowej charakteryzuje:

Niski stopień występowania torebki łącznotkankowej tworzącej się wokół implantu

(wskaźnik wynosi od 0 do 3%, w porównaniu z implantami o powierzchni teksturowanej - do

15%).



Obniżenie ryzyka występowania torebki łącznotkankowej wokół implantu obniża

całkowity wskaźnik powikłań po zabiegu chirurgicznym.



Implanty pokryte pianką mikropoliuretanową jako jedyne umożliwiają technikę

implantacji "stacking" - implanty o różnorodnych kształtach mogą być w dowolny

sposób na siebie nakładane, co zapewnia doskonały efekt estetyczny w operacjach, w

szczególności rekonstrukcyjnych piersi po zmianach nowotworowych lub w przypadku

korekcji wad wrodzonych.



Pianka mikropoliuretanowa zapewnia aktywny proces wgajania się implantu wokół

otaczającej implant tkanki, co prowadzi do dobrego ukrwienia tkanek otaczających

implant.



Wysoki współczynnik tarcia i szybkie wiązanie tkanki i mikropoliuretanowej

powierzchni implantu zapewnia stabilność implantu, zapobiega jego przemieszczaniu

się.



Włókna torebki łącznotkankowej nie są ułożone równolegle w stosunku do powierzchni
co powoduje neutralizację działania sił kurczących implant. Implant nie jest ściskany i
tym samym nie ulega deformacji, co utrzymuje doskonały efekt estetyczny operacji
plastycznej.



Implant utrzymuje swą oryginalną konsystencję i pozwala zachować naturalny wygląd
piersi.

Jeszcze innym rodzajem implantu jest implant o powierzchni gładkiej, wypełniony żelem
silikonowym. Końcowym rezultatem takich zabiegów ma być osiągnięcie pięknego i
proporcjonalnego ciała. Piękno dodaje pewności siebie i pozwala w pełni cieszyć się życiem
[119]

Seria pytań : „ PYTANIE NA SCIEMNIANIE HO HO”

17.

Jakie materiały i dlaczego stosuje się na sprzęt rehabilitacyjny?

JAKIE ?! – WSZELAKIE.

W rehabilitacji zaopatrzenie ortopedyczne jest jednym z ważnych elementów wspomagających

terapię. Dział rehabilitacji zajmujący się usprawnianiem ruchowym osób z uszkodzeniem

ośrodkowego lub obwodowego układu nerwowego w sposób szczególny korzysta z

dobrodziejstw zaopatrzenia ortopedycznego. W zależności od miejsca i rozległości uszkodzenia

układu nerwowego można się spotkać z rożnego rodzaju nieprawidłowościami w

funkcjonowaniu aparatu ruchu. Pacjenci ze względu na złożoność problemu wymagają

niejednokrotnie wspomagania w postaci m.in. zaopatrzenia ortopedycznego. Sprzęt ten

zwiększa szansę osiągnięcia samodzielności lub jej części, wcześniej niemożliwej do uzyskania.

Trzeba przy tym pamiętać, że zaopatrzenie powinno być:

· skuteczne;

· dyskretne;

· proste w obsłudze;

Zaopatrzenie należy stosować w takim zakresie, aby było go „tak dużo, jak to jest konieczne, a

tak mało, jak tylko się da”; ma ono wspomagać, a nie przeszkadzać; wreszcie pacjent powinien

z niego korzystać, a nie tylko mieć je do dyspozycji [1,2].

18.

Po co prowadzone są badania fizyczne biomateriałów i/lub

implantów?

Badania fizyczne prowadzi się żeby określić właściwości fizyczne takie jak:

- strukturę krystaliczną

- gęstość

- współczynnik rozszerzalności cieplnej

- przewodność cieplną

- temperaturę topnienia i wrzenia

- oporność elektryczną

- moduł sprężystości (moduł Younga)

- granicę plastyczności

Metodami takimi jak:

- mikroskopia: optyczna, hologramowa, elektronowa, ultradźwiękowa (mikroskop

transmisyjny

elektronowy TEM, mikroskop skaningowy elektronowy SEM, mikroskop sił atomowych AFM)

- spektrometria: optyczna i masowa

- analiza fluoroscencyjna

- tomografia: komputerowa, promieniowania X, magnetyczne rezonansu jądrowego

- ultrasonografia

- elektrokardiografia i encelografia.

Oraz metodami mikroskopowymi, spektroskopowymi, dyfrakcyjnymi

.

19.

Po co prowadzone są badania chemiczne biomateriałów i/lub

implantów?

Materiały medyczne powinny być biozgodne, czyli zdolne do prawidłowego zachowania w

kontakcie z tkanką w określonym zastosowaniu. Metody używane do wstępnej oceny

biologicznej:

- analiza za pomocą spektrofotometrów – aparatów umożliwiających analizę spektralną światła

i pomiar strumienia świetlnego. Analiza jakościowa i ilościowa składu promieniowania i

pomiar stężeń substancji, głownie substratów reakcji biochemicznych przebiegających w

organizmie do pomiaru aktywności enzymów.

- metoda chromatografii gazowej – określenie procentowej zawartości składu mieszanin

związków chemicznych. Szybka analiza złożonych związków chemicznych i ocena ich

czystości;

- metoda odwróconej chromatografii gazowej – metoda służąca do analizy powierzchni ciał

stałych polegająca na fizykochemicznym rozdzieleniu na fazę nieruchomą (faza stacjonarna)

oraz fazę ruchomą, którą jest gaz;

- metoda chromatografii cienkowarstwowej – w tej metodzie fazę stacjonarną stanowi cienka

warstwa (metoda TLC). Badania biozgodności in vivo polegają na wszczepieniu biomateriału

do organizmu zwierząt doświadczalnych (pod skórę lub w tkanki docelowe).

Obserwacje kliniczne: testy laboratoryjne (badanie krwi, moczu) oraz badania nieinwazyjne

(Rtg, USG, MRI). Przeprowadza się również badania histopatologiczne – badania tkanek

otaczających wszczepiony biomateriał. Badania wykonuje się po wykonaniu sekcji zwierzęcia i

pobraniu fragmentów tkanek rożnych narządów – ocena reakcji zachodzących w

bezpośrednim kontakcie z badanym materiałem.

Badania in vitro : Test genotoksyczności, karcenogenności, reakcja z krwią, cytotoksyczność in

vitro.

Przeprowadzane są także : Testy oceniające reakcje alergiczne i wrażliwość w obecności

materiału oraz ocena ilościowa produktów degradacji

20.

Po co prowadzone są badania mechaniczne biomateriałów i/lub

implantów?

Aby określić mechaniczne parametry działania materiałów !

Własności mechaniczne materiałów medycznych są podstawowymi parametrami, które

decydują o technicznej przydatności materiałów. Najczęściej analizuje się następujące własności

mechaniczne materiałów medycznych:

- wytrzymałość (na rozciąganie, na ściskanie, na skręcanie, na ścinanie) – odporność na

działanie

niszczące czynników mechanicznych, czyli określenie granicznej wartości naprężenia, po której

następuje zniszczenie materiału;

- twardość - mechaniczna własność materiału wyrażająca się odpornością na odkształcenie

plastyczne przy działaniu skupionego nacisku na jego powierzchnię, podczas wciskania tzw.

wgłębnika czyli penetratora;

- sprężystość – własność materiału polegająca na powrocie materiału do pierwotnych kształtów

i rozmiarów po ustaniu obciążenia powodującego odkształcenie;

- plastyczność – własność materiału polegająca na trwałym odkształceniu materiału pod

działaniem sił zewnętrznych;

- kruchość - podatność materiału na pękanie pod wpływem małych odkształceń lub bez.

Materiał poddaje się próbom: rozciągania, ściskania, trzypunktowego zginania, oraz poddaje

się pomiarom: twardości, ścieralności, oraz modułu sprężystości

21.

Po co prowadzone są badania biologiczne biomateriałów i/lub

implantów?

Tak jak 19.