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