Prezentacja programu PowerPoint

POLIMERY

Polimery

– są to związki, których cząsteczki

składają się z bardzo wielu mniejszych,

powtarzających się ugrupowań

atomowych, merów. Istnieją polimery

naturalne (np. białka, celuloza,

kauczuk) i syntetyczne.

Ze względu na ogólną strukturę i warunki

przetwórstwa rozróżnia się polimery łańcuchowe, które

topią się w wyższych temperaturach i są rozpuszczalne

w odpowiednich rozpuszczalnikach (termoplasty) oraz

termo- lub chemoutwardzalne (duroplasty), które pod

wpływem odpowiednio wysokiej temperatury albo

odczynników chemicznych ulegają usieciowaniu i stają

się tworzywami nietopliwymi i nierozpuszczalnymi.

GDZIE WYSTĘPUJĄ

POLIMERY

Z polimerów produkowane są: przedmioty

codziennego użytku, folie przemysłowe, obwody

drukowane, wyłączniki membranowe, materiały

izolacyjne, sprzęt sportowy (np. deski surfingowe,

narty), meble ogrodowe, uszczelki, kleje, lakiery, części

samochodów, samolotów, statków kosmicznych,

wykładziny zaworów, elementy aparatów audio-wideo,

mikrochipy, instrumenty optyczne, płyty kompaktowe,

sprzęt medyczny (strzykawki).

Polimery mogą służyć jako rozpuszczalniki w stałych

elektrolitach. Z polimerów biodegradowalnych

wytwarza się opakowania do środków kosmetycznych,

żywice do uzdatniania wody i produkcji detergentów.

BIOMATERIAŁY

Biomateriał

– (zwany też materiałem

biomedycznym), jest to materiał, z

którego można produkować urządzenia

i elementy, mające bezpośredni kontakt

z tkankami organizmu. Z biomateriałów

produkuje się implanty (np. protezy

ortopedyczne, naczyniowe), a także

pokrywa się nimi powierzchnie

urządzeń wszczepianych do wnętrza

organizmu (np. rozrusznik

serca, sztuczne zastawki serca,

elektrody endokawitarne, stenty) lub

przeznaczonych do długotrwałego

kontaktu z organizmem (np.

rurki intubacyjne, cewniki, dreny, nici

chirurgiczne).

CECHY BIOMATERIAŁÓW

Podstawową cechą biomateriałów jest ich

biozgodność, czyli cecha substancji lub materiału

warunkująca jego prawidłowe działanie w żywym

organizmie.

Materiał o dużej biozgodności powinien

charakteryzować się następującymi cechami:

charakteryzować się następującymi cechami:


brak toksyczności



brak wpływu na układ immunologiczny organizmu



nie wywoływanie hemolizy

RODZAJE

BIOMATERIAŁÓW

Aktualnie w inżynierii biomateriałów można

wydzielić podstawowe grupy tworzyw o odmiennych

właściwościach, które w określonych zastosowaniach

funkcjonalnych mogą być wykorzystane w układzie

biomateriałów kompozytowych. Wyróżnia się

następujące grupy biomateriałów:

następujące grupy biomateriałów:


metalowe



ceramiczne



polimerowe



węglowe



kompozytowe

WŁASNOŚCI

TWORZYW

SZTUCZNYCH

Tworzywa sztuczne stosowane w medycynie

powinny mieć następujące cechy:

•

łatwość uzyskiwania powtarzalnej jakości

materiału dla różnych partii wyrobów

•

łatwość formowania, pozwalającą kształtować

odmienną postać użytkową wyrobów bez degradacji

tworzywa

•

łatwość sterylizacji bez zmian własności lub

kształtu

•

odpowiednią jakość fizykochemiczną tworzywa i

wyrobów finalnych

•

nieinicjowanie odczynów toksycznych lub

alergicznych

•

biotolerancję w środowisku tkankowym

•

odpowiednią trwałość funkcjonalną i

niezawodność

WŁASNOŚCI

FIZYKOCHEMICZNE

Własności fizykochemiczne tworzyw sztucznych,

szczególnie termoplastycznych, są zależne w

znacznej mierze od temperatury, która warunkuje

strukturę i stan tworzywa. Z tego też względu

tworzywa te mogą występować:

•

w stanie twardym lub tzw. szklistym

•

w stanie gumowatym, nazwanym także lepko-

sprężystym, który odnosi się zarówno do tworzyw

pozornie sztywnych, jak i miękkich

•

w stanie lepko-plastycznym, który stosowany jest

do formowania półwyrobów i wyrobów

RODZAJE POLIMERÓW



polimery naturalne

- kolageny

- fibrynogeny

- jedwab

- chityna



polimery syntetyczne

- polietylen

- sylikony

- polimery syntetyczne do kontaktu z krwią

- polimery syntetyczne do stomatologii

POLIMERY

NATURALNE

Polimery naturalne wytworzone zostały w

organizmach żywych jako składniki strukturalne

tkanek.

Kolageny

stanowią białka włókniste tkanki łącznej.

Kolagen jest głównym składnikiem skóry, ścięgien,

chrząstek, kości, zębów, naczyń krwionośnych i błon

wewnątrzustrojowych.

Po implantacji kolagenu pojawić się mogą takie

reakcje immunologiczne, które mogą doprowadzić do

odrzucenia wszczepu. Dla zmniejszenia

antygenowości stosuje się:

•

enzymatyczne trawienie

•

techniki zamrażania

•

liofilizacja suszenia

ZASTOSOWANIE

KOLAGENU

•

jako skóra zastępcza do leczenia ran oparzeniowych

•

w celu korekcji tkanek miękkich (wstrzykiwany

śródskórnie lub podskórnie)

•

jako środek hemostatyczny (kolagen mikrokrystaliczny)

•

w okulistyce (w plastyce rogówki oraz łączenia twardości

po odklejeniu się siatkówki)

•

w stomatologii (wypełniacz miejsc po miazdze lub do

wypełniania kanałów po usuniętym zębie, jako żel

kolagenowo-wapniowo-fosforanowy)

•

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 zaopatrywania ubytków opony twardej, plastyki

moczowodów i nerki po ich częściowej resekcji

POLIMERY

SYNTETYCZNE

Polimery syntetyczne są stosowane jako

biomateriały już ponad sześćdziesiąt lat. Specjalne

wymagania dotyczące struktury chemicznej i

fazowej, a w konsekwencji ich własności fizykochemicznych,

ograniczyły liczbę polimerów przeznaczonych na implanty.

Do głównych zaliczyć można:

•

silikony – chirurgia plastyczna i rekonstrukcyjna

•

politetrafluoroetylen – protezy naczyniowe, nici chirurgiczne

•

poliuretany – elementy sztucznego serca, protezy

naczyniowe o małym przekroju

•

polietylen- chirurgia plastyczna i rekonstrukcyjna, cewniki,

główki i panewki endoprotez stawowych

•

polipropylen – nici chirurgiczne, siatki

•

politereftalan etylu – protezy naczyniowe, siatki, nici

chirurgiczne

•

polimetakrylan metylu – ortopedia, soczewki

wewnątrzgałkowe

POLIMERY SYNTETYCZNE

DO KONTAKTU Z KRWIĄ

W tej grupie biomateriałów akcentowane są

odmienne właściwości, które dotyczą głównie

biozgodności z krwią (hemozgodności), a

zwłaszcza atrombogenności.

Z biomateriałów tej grupy wytwarza się protezy

naczyniowe oraz różnej postaci nakładki osierdziowe

dla kardiochirurgii, przetoki tętniczo-żylne, protezy

zastawek serca oraz izolacje przewodów elektrod

wprowadzanych do układu sercowo-naczyniowego.

Z materiałów tych wytwarzane są także

urządzenia: do wspomagania krążenia krwi,

pozaustrojowego natleniania krwi i jej dializy,

materiały sorpcyjne do detoksykacji krwi, cewniki

dosercowe i donaczyniowe oraz kaniule do

długotrwałych wlewów dożylnych.

POLIMERY

SYNTETYCZNE DO

KONTAKTU Z KRWIĄ -

PODZIAŁ

Polimery syntetyczne do kontaktu z krwią dzielą

się zasadniczo na dwie grupy:



biomateriały atrombogenne zwane też

biopolimerami konstrukcyjnymi, które nie indukują

procesu krzepnięcia krwi

(poliuretan (PU), politetrafluoroetylen (PTFE),

politereftalan glikolu etylowego (PET) i silikon)



biomateriały antytrombogenne, które nie są

polimerami konstrukcyjnymi, lecz stanowią

powłoki osadzane na podłożu biopolimerów

konstrukcyjnych. Zapobiegają tworzeniu się

zakrzepów poprzez wytworzenie inhibitorów

kaskadowych procesu krzepnięcia krwi.

(Polihydroksymetakrylan etylenu (PHEMA),

poliakrylamid (PAAM), polikwas akrylowy (PAA),

poliwinylopirolidon (PVP) i kopolimery

wymienionych monomerów. Są to hydrożele.)

POLIMERY

SYNTETYCZNE DLA

STOMATOLOGII

Polimery syntetyczne są bardzo rozpowszechnione w

protetyce stomatologicznej. Główne grupy

biomateriałów to tworzywa akrylowe oraz materiały

elastyczne.

tworzywach akrylowych

dominuje struktura

usieciowana. Współcześnie stosowanych jest wiele

odmian tworzyw akrylowych: Trevalon, Acron,

Superacryl, Acpol-S, Zermacryl.

Materiały elastyczne

z kolei łączą się z płytkami

protezowymi i stanowią amortyzatory dla

tkanek jamy ustnej. Wyróżnia się w tej grupie:

•

materiały akrylowe i silikonowe

(samopolimeryzujące lub polimeryzujące pod

wpływem ciepła)

•

alternatywne miękkie polimery

•

materiały do biologicznej odnowy tkanek

BIOTOLERANCJA

TWORZYW

SZTUCZNYCH

Do najbardziej eksponowanych zjawisk, które wiążą

się z biotolerancją tworzywa

sztucznego w organizmie, należą:

•

reakcje toksyczne lub alergiczne

•

odczyny tkankowe związane z przystosowaniem

czynnościowym tkanek do współpracy z implantem

polimerowym

•

odporność polimeru na degradację i

depolimeryzację czynników ustrojowych, decydującą

o stałości jego własności fizykochemicznych

•

oddziaływanie rakotwórcze

ODPOWIEDŹ

ORGANIZMU NA CIAŁO

OBCE

Organizm wykazuje kilka typowych odczynów

wywołanych obcym ciałem:



Wchłanianie

– polega na infiltracji substancji do

tkanek i naczyń krwionośnych



Oddzielanie

– przebiega z udziałem odczynu

zapalnego, przekrwieniem, wysiękaniem,

rozszerzaniem oraz pączkowaniem naczyń i ziarniny.



Otorbianie

– polega na wytworzeniu ziarniny

niezapalnej o niewielkiej aktywności

leukocytarnej i protelitycznej bez większego

wysiękania, która następnie przekształca się we

włóknistą tkankę bliznowatą, otorbiającą ciało.



Organizacja

– wiąże się z procesem wrastania

tkanki do implantu z równoczesną likwidacją ciał

pochodzenia wewnątrzustrojowego, jak krwiaki,

zakrzepy.

IMPLANTY

Implantami

nazywamy wszelkie przyrządy

medyczne wykonywane z jednego lub więcej

biomateriałów, które mogą być umieszczone wewnątrz

organizmu, jak również umieszczone częściowo lub

całkowicie pod powierzchnią nabłonka, i które mogą

pozostać przez dłuższy czas w organizmie.

Implanty stanowią funkcjonalną grupę urządzeń

medycznych, ze względu na stopień

inwazyjności, czasu ich użytkowania oraz reguły

zastosowania.

KLASYFIKACJA

URZĄDZEŃ

MEDYCZNYCH

Przy klasyfikacji urządzeń medycznych należy

uwzględnić:

•

kontakt lub wzajemne oddziaływanie z ludzkim

ciałem

•

kontakt ze zranioną skórą

•

inwazyjną naturę produktu w odniesieniu do

otworów w ciele lub produktów chirurgicznych

•

implantację produktu w ciało

•

kontakt z ważnymi dla życia organami (np. serce,

układ krążenia)

•

oddawanie energii lub substancji do ciała lub na

ciało

OKRES ZASTOSOWANIA

URZĄDZEŃ

MEDYCZNYCH

Wyróżniamy urządzenia:

•

przejściowe – normalnie zamierzone do ciągłego

użycia przez okres krótszy niż 60 minut

•

krótkoterminowe – normalnie zamierzone do

ciągłego użycia przez okres nie dłużej niż do 30 dni

•

długoterminowe – normalnie zamierzone do

ciągłego użycia przez okres ponad 30 dni

Ogólnie implanty można podzielić na krótkotrwałe,
czyli takie, których okres przebywania w
organizmie nie powinien przekroczyć dwóch lat, i
długotrwałe, przewidziane do kilkuletniego, a
nawet kilkunastoletniego użytkowania.

SOCZEWKI

KONTAKTOWE

W latach 30. XX do produkcji pierwszych

soczewek próbowano używać szkła, ale pierwsze

pełnowartościowe soczewki kontaktowe powstały

dopiero pod koniec dekady, kiedy I. Gyorfy użył nowo

odkrytego tworzywa sztucznego – polimetakrylanu

metylu (PMMA). Od tego czasu wszystkie soczewki

produkowane były z rozmaitych polimerowych

tworzyw sztucznych, jak PMMA, estry celulozy,

syntetyczne elastomery, hydrożele – również te

wzbogacone o różne domieszki. Niektóre z nich

zostały stworzone specjalnie dla przemysłu

optycznego, jak np. PHEMA – polimetakrylan

hydroksyetylowy.

Materiały stosowane do produkcji soczewek

kontaktowych muszą spełniać wiele wymogów, aby

korygując właściwie wadę refrakcji umożliwiły

jednocześnie dostarczenie do rogówki odpowiedniej

ilości tlenu.

CECHY IDEALNEGO

MATERIAŁU NA

SOCZEWKI

Podstawowe cechy idealnego materiału na soczewki

to:

•

nietoksyczność

•

parametry optyczne

•

właściwości mechaniczne, czyli odpowiednia

wytrzymałość, twardość i elastyczność

•

zwilżalność

•

gazo-przepuszczalność

•

możliwość czyszczenia i dezynfekcji

•

niski koszt produkcji

PRZENIKALNOŚĆ

TLENU

Bardzo istotna jest kwestia przenikalności tlenu

przez różne tworzywa polimerowe. Ma ona kluczowe

znaczenie w użytkowaniu soczewek, gdyż brak

unaczynienia rogówki sprawia, że tlen potrzebny do

prawidłowego funkcjonowania w całości czerpie ona

z filmu łzowego. W szczególności chodzi o

porównanie soczewek hydrożelowych z silikonowo-

hydrożelowymi, które są lepsze i dać pojęcie o

zasadach pomiaru przenikalności tlenu przez te

materiały (OF).

OF = Dk/tp

Prawo Ficka:

Producent

Nazwa produktu

Materiał

Zawa

rtość
wody

Przepus

czalnoś

ć tlenu

Ciba Vision

Focus Night & Day

lotrafilcon
A

24,00

140

Ciba Vision

O2Optix

Lotrafilco
n B

33,00

110

Johnson and
Johnson

Acuvue Advance

galyfilcon
A

47,00

Bausch & Lomb

Soflens 38 – Optima
FW

polymaco
n

38,60

27,1

Ciba Vision

Focus Dailies

nelfilcon A

69,00

New Bio

ColourVue

Terpolyme
r

45,00

Bausch & Lomb

Soflens 59 - SofLens
Comfort

hilafilcon
B

59,00

Hydron

Horien

ocufilcon
D

55,00

19,7

Ciba Vision

Freshlook
ColorBlends

phemfilco
n A

55,00

Ciba Vision

Focus Softcolors

vilfilcon A

55,00

RODZAJE

SOCZEWEK

Są dwa rodzaje szkieł kontaktowych

miękkie i twarde. Oba

charakteryzują się dużą

przenikalnością tlenu, co zapewnia

prawidłowe funkcjonowanie rogówki.

Miękkie soczewki szybciej ulegają

zabrudzeniom, stąd krótszy okres ich

użytkowania. Z kolei twarde soczewki

są mniej komfortowe i wymagają dłuższego okresu

adaptacyjnego. Używają ich głównie astygmatycy,

osoby z dużymi wadami wzroku oraz poważnymi

schorzeniami okulistycznymi. Ponadto są o wiele mniej

popularne od miękkich soczewek ze względu na

wspomniany okres adaptacyjny oraz cenę.

Wykonywane są więc tylko na zamówienie.

RODZAJE SOCZEWEK

Producenci soczewek kontaktowych mają w swojej

ofercie szkła, które mogą być noszone w trybach:

•

dziennym

•

dwutygodniowym

•

miesięcznym

•

kwartalnym

•

30 dniowym (bez konieczności zdejmowania ich na

noc)

Największą popularnością cieszą się szkła

krótkookresowe, ponieważ im krócej soczewki są

noszone, tym mniejsze ryzyko, że w wyniku

nieprawidłowej pielęgnacji nastąpi podrażnienie oka,

niedotlenienie rogówki bądź stan zapalny.

PODSUMOWANIE

Wraz z rozwojem inżynierii biomedycznej,

biomateriałowej rosną możliwości leczenia w różnych

dziedzinach medycyny (okulistyka, kardiochirurgia,

ortopedia, urologia itp.).

Powstają coraz trwalsze i lepiej tolerowane przez

organizm materiały polimerowe stosowane jako

budulec endoprotez, implantów oraz narzędzi

chirurgicznych.

Document Outline