Patrycja Jackowska

Zastosowanie tworzyw sztucznych w

medycynie i stomatologii



Wytwarzanie pomocniczego sprzętu

lekarskiego



Wytwarzanie protez i implantów



Materiały złożone i cementy „glass-

jonomerowe„ w stomatologii zachowawczej



Zespalanie tkanek (nici, kleje)



Farmacja



Sztuczne środki krwiozastępcze

Folie i woreczki poliamidowe i
polietylenowe

Łączniki, rozgałeźniacze
do przewodów i drenów,
proste i kątowe kraniki,
zatyczki, korki(z
polipropylenu,
niskociśnieniowego
polietylenu lub
poliamidu)

Pojemniczki z
polietylenu
wysokociśnieniow
ego

• Rękawiczki z mocnej folii polietylenowej

Rozwieracze brzuszne i wzierniki
ginekologiczne z poliwęglanu

Naczynia z polipropylenu



Z tworzyw sztucznych wykonuje się rurki, inhalatory,
urządzenia dozujące insulinę, duże elementy urządzeń i
inne. Rurki wykonuje się z poliacetali (POM) lub politereftalanu
butylenu (PBT). Charakteryzują się one większą stabilnością w
czasie użytkowania, małą podatnością na tworzenie rys i pęknięć,
są przy tym elastyczne i wykazują dobrą chemoodporność na
rozpuszczalniki olefinowe i mocne alkalia. Cienkościenne rurki
wykorzystywane w mało inwazyjnej chirurgii wykonywane są z
polimerów ciekłokrystalicznych (LCP).



Z amorficznego politereftalanu etylenu wykonuje się prezroczyste,
odporne na tłuszcze i lipidy wężyki do pobierania i przechowywania
różnych płynów. Dzięki dobrym własnościom POM wykorzystuje się
również do wyrobu inhalatorów dla pacjentów chorych na astmę.



Urządzenia dozujące insulinę do organizmu diabetyków
wykonywane są z POM lub ciekłokrystalicznego polimeru (LCP).

Strzykawki



Strzykawki jednorazowego użytku
wykonywane są z następujących tworzyw:



Polipropylen



Polistyren niskoudarowy, przezroczysty



Polietylen



Polimetakrylan etylu

Cewniki donaczyniowe



Cewnik i nasada igły są wykonane z polipropylenu, a
osłony i opakowanie z polietylenu.



Uniknięcie podrażnienia naczynia krwionośnego oraz
przebicia jego ściany



Możliwość zastosowania w przypadkach odżywiania
za pomocą wlewów dożylnych, nawadniania,
przetaczania krwi i częstego jej pobierania



Możliwość zastosowania u chorych w stanie śpiączki,
wstrząsu, bezmoczu oraz w leczeniu przewlekle
chorych.

Cewniki urologiczne

produkowane są z:



miękkiego, przezroczystego lub

prześwitującego polichlorku winylu



silikonu



lateksu



poliamidu



kopolimeru octanu winylu i etylenu



Istnieją też rodzaje cewników odporne na

działanie promieni rentgenowskich,
zawierające jako napełniacz siarczan baru

Igły



W medycynie stosowane są igły jednorazowego użytku, w opakowaniach jałowych,
gotowe do natychmiastowego zastosowania.



Stosuje się konstrukcję zawierającą zaostrzoną rurkę stalową z nasadką z tworzywa
sztucznego termoplastycznego (np. polistyrenem). Są wykonywane metodą
obtryskiwania rurki stalowej lub klejone za pomocą żywic epoksydowych lup
poliestrowych.



Igły są zabezpieczone w opakowaniach jałowych wykonanych z polipropylenu,
polietylenu, folii aluminiowej i celofanu oraz z tektury i celofanu. Są również znane
igły produkowane tylko z samych tworzyw sztucznych, np. poliamidów czy
polimetakrylanu metylu stosowane w zestawach do przetaczania płynów
infuzyjnych. Igły te służą do przekłuwania korków gumowych lub rurek z polichlorku
winylu.



Udoskonaloną wersją igieł lekarskich są wyroby zawierające stalowe igły z
elastycznymi rurkami (np. z polichlorku winylu). Części metalowe są uszczelniane z
rurka za pomocą żywicy, np. epoksydowej. Z drugiego końca tych rurek znajdują się
nasady strzykawek. Igła po wprowadzeniu do naczynia jest unieruchamiana
przylepcem. Elastyczna rurka umożliwia swobodną i bezpieczna manipulację
podczas podłączania kroplówki, jak również większa swobodę ruchów chorego. Igły
te są stosowane do wlewów donaczyniowych.

Pojemniki do pobierania krwi



Pojemniki do pobierania krwi wykonywane są z
suspensyjnego polichlorku winylu. Posiadają one
kształt zespawanych torebek wewnątrz których
znajduje się wyjałowiony płyn konserwujący
krew. Z pojemnikiem połączona jest rurka
wykonana również z polichlorku winylu,
zakończona igłą dożylną.

Zestawy do przetaczania krwi i płynów
infuzyjnych



Zestawy do przetaczania płynów infuzyjnych są
przeznaczone do jednorazowego użytku, mają
powierzchnię wewnętrzną jałową, nie pirogenną.



Zestawy są wykonywane z następujących tworzyw:
zmiękczony, suspensyjny polichlorek winylu
(przewody, dreny, osłona filtru), poliamid, polietylen.



Znane są również zestawy z jedną igłą i dwoma
igłami do wlewów. Produkowane są również
specjalne zestawy do przetaczania krwi u
noworodków.
Produkowane są również zestawy do przetaczania
krwi dopępkowo lub pod podwyższonym ciśnieniem.

Zestawy do drenażu ssącego ran



Zestaw do drenażu ssącego odprowadza po
operacji w sposób ciągły krew, wydzielinę,
chłonkę, powoduje dobre przywieranie mięśni
i szybkie zrastanie się tkanek. Po wstępnym
zagojeniu rany cewnik daje się łatwo usunąć.



Cewniki do drenażu ssącego produkowane są
z polichlorku winylu suspensyjnego,
zmiękczonego, przezroczystego, nie
zawierającego składników toksycznych i
pirogennych.

Korpusy aparatów medycznych



Na obudowy urządzeń medycznych wymagane są
tworzywa polimerowe o dobrym własnościach
wytrzymałościowych, w tym szczególnie dużej
odporności na uderzenia. Najczęściej stosuje się do
tego celu wysokoudarowe polistyreny, tworzywa ABS i
ASA oraz poliwęglany i ich stopy a także inne
techniczne polimery (np. poliamidy) wzmocnione
odpowiednimi włóknami.



Często powierzchnię uformowane z tych tworzyw
obudowy metalizuje się powierzchniowo, uzyskując
powierzchnię przewodzącą ładunki elektrostatyczne.
Przykładem zastosowania tworzyw sztucznych do
wytwarzania korpusów aparatów medycznych jest
defibrylizator.

Sztuczna nerka



Sztuczna nerka jest aparatem, który usuwa związki
chemiczne z surowicy krwi, usuwa je stopniowo w
czasie wielogodzinnych zabiegów. Na miejsce
usuwanych z osocza substancji przenikają do niego
substancje z wnętrza komórek z z płynu tkankowego
mieszczącego się pomiędzy komórkami.
Hemodializa oczyszcza cały ustrój.



Znalazła zastosowanie w leczeniu zatruć. Okazała
się skuteczną metodą leczenia ostrej niewydolności
nerek. Znalazła też zastosowanie w leczeniu
zaostrzeń przewlekłych procesów zapalnych w
nerkach.

Płytki Petriego



Szklane i polistyrenowe płytki Petriego w
laboratoriach hodujących mikroorganiczne
kultury (bakterii, pleśni, itp.) zastępuje się
polieteroimidem. Jest to tworzywo bardzo lekkie
i nietłukące się. Wyróżnia się bardzo dobrą
odpornością termiczną i odpornością na różne
środki czyszczące oraz wielokrotną sterylizację.



Ze względu na swoją bardzo duża wytrzymałość
mechaniczną, małą gęstość i obojętność
fizjologiczną polieteroimidy stosuje się również
jako elementy wiertarek do kości.

Soczewki kontaktowe



Początkowo soczewki wykonywano z poli(metakrylanu
metylu). Był to duży postęp w stosunku do soczewek
szklanych. Soczewki te stanowiły jednak barierę
uniemożliwiającą dopływ tlenu do osłoniętej części rogówki
oka oraz wywoływały komplikacje i uciążliwość dla
pacjentów.



Lepsze własności posiadały soczewki wykonane z
poli(metakrylanu 2-hydroksyetylu) o właściwościach
hydrofilowych, dzięki czemu następuje dopływ tlenu do gałki
ocznej. Były one jednak zbyt podatne na odkształcenia i
uszkodzenia powierzchni.



metakrylanu tris(trimeloksiloksy) siliopropylu. Posiadają one
zarówno duża szywność jak i dobrą przepuszczalność tlenu z
powietrza.

Protezy naczyń krwionośnych



Główną trudnością w zastosowaniu tworzyw sztucznych jako
protez naczyń krwionośnych jest powstawanie skrzepów w
kontakcie krwi z protezą. Do dzisiaj nie udało się otrzymać
tworzywa, które trwale i całkowicie nie powodowałoby
krzepnięcia krwi.



Prowadzone są badania nad poprawą biozgodności protez z
krwią, które polegają na modyfikacji ich powierzchni za
pomocą warstewki polimerów syntetycznych, zawierających
odpowiednie grupy funkcyjne lub tez poprzez pokrycie
hydrożelem.



Najczęściej stosowanymi materiałami są liniowe nasycone
polimery (np. poli(tereftalan) etylenu oraz
poli(tetrafluoroetylen)). Zwykle protezy te wytwarzane są w
postaci dzianin, rzadziej tkanin.

Protezy ścięgien



Protezy ścięgien są wykonywane z kilku różnych
syntetycznych materiałów polimerowych.
Dość powszechnie są stosowane gęste dzianiny
poliestrowe, na końcach przechodzące w luźniejszą
siatkę, dzięki czemu ścięgna lepiej mocują się do kości.
Stosowane są czasowe ścięgna, które stanowią pręty
elastomerów silikonowych wzmocnione dzianiną
poliestrową.
Protezy ze cechują się brakiem odczynów toksycznych,
trwałością w środowisku biologicznym i małą
odczynnowością w organizmie żywym. Produkowane są
w różnych rozmiarach i kształtach przekroju, co
upodabnia je do naturalnych ścięgien.

Protezy stawów



Protezy stawów, a dokładniej ich panewki (np.
stawu biodrowego) wykonywane były początkowo
z poli(metakrylanu metylu) wzmacnianego
rdzeniem metalowym. Materiał ten okazał się
mało odporny na ścieranie, podobnie PTFE,
pomimo bardzo dobrych własności ślizgowych nie
znalazł zastosowania do endoprotez stawów.



Znacznie lepszym materiałem okazał się
polietylen o ekstremalnie dużym ciężarze
cząsteczkowym. Wyróżnia się on bardzo duża
twardością użytkową, w tym udarnością, bardzo
dobrymi właściwościami tribologicznymi,
odpornością na korozję naprężeniową oraz
chemoodpornością i duża biozgodnością.

Sztuczne zastawki



W praktyce lekarskiej zniszczone zastawki są już dość
często wymieniane na sprawną protezę, którą jest
polimerowa (sztuczna zastawka) z zaworem kolkowym
lub zaworem płatkowym



Zastawka z zaworem kulkowym składa się z kulki
wykonanej z niesieciowanego kauczuku silikonowego,
umieszczonej w uchwycie z nierdzewnej stali i
pierścienia pokrytego dzianiną z
poli(tektrafluoroetylenu), ułatwiająca połączenie
zastawki z tkankami pacjenta.



W zastawkach płatkowych, płatki wykonane są z
poli(tetrafluoroetylenu), a pierścień i uchwyty z
poliwęglanu lub PTFE.

Sztuczne serce



Pierwsze sztuczne serce zostało wszczepione w roku 1969
jednak miało na celu przedłużenie życia pacjenta do czasu
przeszczepu. Do tej pory w USA dokonano pięciu operacji
wszczepienia sztucznego serca na stałe.
W Polsce opracowano prototyp sztucznego serca. Jednak nie
zostało ono do tej pory wszczepione człowiekowi.



Sztuczne serce jest specjalną pompą zastępującą pracę
serca naturalnego. Komora ta składa się z korpusu
wykonanego z poliwęglanów, poli(tetrafluoroetylenu) lub
poli(metakrylanu metylu). Wnętrze komory jest przedzielone
błoną z odpowiednio usieciowanego kauczuku silikonowego.
Powierzchnia komory stykająca się z krwią pokryta jest
welurową tkaniną poliestrową, najczęściej z poli(tereftalanu
etylenu) lub warstwą poliuretanową.

Nici chirurgiczne



W zabiegach operacyjnych są stosowane nici z poliamidów
(nylonu, perlonu, kapronu, stilonu, ), poliestrów (darkonu,
teritalu, terylenu, ławsanu), polipropylenów, polietylenów,
polialkoholu winylowego, policzterofluoroetylenu (teflonu),
włókien chitazanowych i innych.
Są to nici mocne, tanie i łatwe do przechowywania, nie
nasiąkają płynami, nie pęcznieją w tkankach i wywołują
znacznie mniejszy odczyn tkankowy i odczyn zapalny niż nici
pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego.



Wymagania stawiane niciom to: dobra biozgodność, dobre
własności wytrzymałościowe, niekapilarność, dobra poręczność
chirurgiczna i łatwość wiązania, łatwość sterylizacji i niska cena.



Do zespalania tkanek stosuje się również kleje (np. akrylowe) i
przylepce medyczne

Zastosowanie w stomatologii



Podstawowym składnikiem protez stomatologicznych i
sztucznych zębów jest poli(metakrylanmetylu)
zawierający domieszki kopolimerów metakrylanu
metylu z niewielkim udziałem metakrylanu metylu lub
metakrylanu butylu.
Jest to materiał sztywny i nadaje wytwarzanym
protezom odpowiednią wytrzymałość mechaniczną,
podczas, gdy wprowadzane domieszki pozwalają
kontrolować elastyczność.



Otrzymywane protezy są odporne na działanie kwasów
organicznych i innych związków występujących w
pożywieniu, w tym również na florę bakteryjną w
ustach, można je łatwo barwić i czyścić.

Cementy ″glass-jonomerowe″



Cementy ″glass-ionomerowe″ są nowoczesnymi
materiałami wypełniającymi stosowanymi w
zachowawczym odbudowywaniu utraconych
twardych tkanek zębów. Są to kompozycje
składające się ze skłądnika proszkowego (np. SiO2) i
składnika płynnego (np. kwas poliakrylowy). Proces
związania skłądnika sproszkowanego ze składnikiem
płynnym oparty jest na reakcji kwas-zasada.



Cementy g-j charakteryzują się dużą
chemoodpornością, w tym również na działanie
kwasów, ponadto dobrą adhezją do szkliwa i zębiny,
biozgodnością tkankową i uwalnianiem fluoru.