yaygın bilinen bazı polimerlerin polİmerİk...

27.11.2016

1

POLİMERİK BİYOMALZEMELER

2

Yaygın bilinen bazı polimerlerin kimyasal yapıları

Poli(metilmetakrilat) “PMMA” Poli(vinilasetat) “PAVc”

Poli(akrilat) “PAA” Poli(vinilklorür) “PVC”

3

Poli(viniliden klorür)“PVDC” Poli(etilen oksit)“PEO”

Poli(hekzametilen adipamid)“Nylon 6,6” Poli(kaprolaktam) “Nylon”


4

Poli(etilen tereftalat)“PET” Poli(karbonat)

Poli(dimetil siloksan) Poli(metil stiren)


Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyon Kocatepe Üniversitesi © 2016

http://www.novapdf.com


27.11.2016

2

5

6

• Polimerik malzemelerin bu kadar geniş kullanım alanlarına sahip olmalarının nedeni,

• Yapısal özelliklerinin istenildiği gibi ayarlanabilir olmasından ve ekonomik olarak elde edilebilmelerinden kaynaklanmaktadır.

Ana avantajları

• Farklı şekillerde üretilebilmelerinin kolaylığı

• Tekrar işlenebilirlikleri• Makul fiyatları• İstenen mekanik ve fiziksel özellikleriyle

uygunluğu

7

• Yüzlerce polimer çeşidi kolaycasentezlenebilmesi ve biyomalzeme olarakkullanılabilmesine rağmen, sadece 10-20polimer çeşidi medikal alet üretimindekullanılır.

• Tek kullanımlıktan, uzun süreli implantlarakadar polimerlerin medikal alet olarak genelkullanımları tabloda verilmiştir.

8





27.11.2016

3

9

SENTETİK POLİMERLER

UYGULAMA ALANLARI

Polivinilklorid (PVC)

Kan ve solisyon torbası, cerrahi paketleme, IV setleri, diyaliz cihazları, sonda şişeleri, konnektörler ve kanül.

Polietilen (PE) Eczacılığa ait şişeler, örgüsüz kumaş, sonda, torbacık, esnek taşıyıcı ve ortopedik implantlar.

Polipropilen (PP) Tek kullanımlık şırıngalar, kan oksijenatör membranları, dikiş ipi, örgüsüz kumaş ve yapay damar dokuları.

Polimetilmetakrilat (PMMA)

Kan pompa ve rezervuarları, kan diyalizeri için membran, nakledilebilir göz lensleri ve kemik çimentosu.

Polistiren (PS) Doku kültür kapları, silindir şişeler ve filtre malzemeleri.Polietilentereftalat (PET)

Nakledilebilir dikiş ipi, ağ, yapay damar dokuları ve kalp kapakcıkları.

Politetrafluoretilen (PTFE)

Sonda ve yapay damar dokuları.

Poliüretan (PU) Film, tüpler ve tamamlayıcı parçaları.Poliamid (Naylon) Paketleme filmleri, sondalar, dikiş ipleri ve küflendirme

parçaları.

10

Polivinilklorür (PVC)

• Normalde sert ve kırılgan özelliğe sahiptir ancak içineplastikleştirici denen malzemelerden ilave edildiğindeyumuşak ve esnek hale gelebilirler.

• 75~105 ºC Tg noktası ile yüksek yumuşama viskozitesinesahiptir; bundan dolayı işlenmesi zordur. Polimerin termalbozunmasını (HCl salımı) önlemek için metalik sabunyada tuz gibi termal stabilizörler eklenmiştir.

• PVC yapraklar ve filmler, kan ve çözelti depolamatorbalarında ve cerrahi paketlemelerde kullanılır. PVCtüpler ise yaygın olarak, damar içi uygulamalarda, diyalizcihazlarında, sonda ve kanüllerde kullanılır.

11

12





27.11.2016

4

16

Polietilen (PE)

• Sertliğinin iyi olması, yağlara karşı dirençli olması ve ucuz olması sebebiyle tıbbi uygulamalarda tercih edilir.

• PE ticari olarak 5 çeşittir. – 1) yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE); – 2) düşük yoğunluklu polietilen (LDPE); – 3) lineer düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE); – 4) çok düşük yoğunluklu polietilen (VLDPE); ve – 5) ultra yüksek molekül ağırlıklı (UHMWPE).





27.11.2016

5

• Medikal olarakta; • HDPE, eczacılığa ait şişelerde, örgüsüz kumaşlarda ve

başlıklarda kullanılır. • LDPE, esnek taşıyıcı uygulamalarında, örgüsüz tek

kullanımlık ve ince tabakalı (yada kağıtla birlikte çekilmiş) folyo ve paketleme polimerlerinde kullanılır.

• LLDPE, torba ve çantalarda mükemmel delinme dayanımından dolayı sıkça kullanılır.

• VLDPE, çekilmiş tüplerde kullanılır. • UHMWPE, (MA˃ 2x1000000 g/mol) ortopedik implant

üretmek için, özellikle yük üstlenme (çekme) uygulamalarında, toplam kalça kemiği, kaval kemiği platosu, diz eklemlerinde ve diz kapağı yüzeylerinde kullanılır.

• PE için biyouyumluluk testleri ASTM standartlarında F981, F639 ve F755 de verilmiştir. 17





27.11.2016

6

23

Polipropilen (PP)

• PP `nin fiziksel özellikler genel olarak PE `ye benzer.

• Termal özellik olarak, Tg: -12ºC ve Tm:125~167ºC dir.

• Yoğunluğu ise; 0,85~0,98 g/cm³ dür. • Ticari PP nin ortalama molekül ağırlığı değerleri

2,2~7,0 x 100000 g/mol dür.• PP, son derece esnek bir ömre ve mükemmel

gerilme-çatlama dayanımına sahiptir.

• Fiziksel özelliklerini ve prosesi geliştirmek içinformülize edilirken PP ye antioksidanlar,stabilizörler, çekirdeklenme ajanları, yağlayıcılar,ergime kolaylaştırıcı ajanlar, antibloklar vekaydırıcı ajanlar gibi katkılar eklenir.

• PP, tek kullanımlık düşük sıcaklık şırıngaları,kan oksijeneratör membranları, aletler içinpaketleme, solüsyon ve ilaç, dikiş ipi, yapaydamar dokuları ve örgüsüz kumaş yapımındakullanılır.

24





27.11.2016

7Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)




27.11.2016

8

31

Polimetil metakrilat (PMMA=Lucite or Plexiglas)

• Ticari PMMA, alkalilerin ve diğer inorganikçözeltilerin etkisini azaltma dayanımlı amorf birmalzemedir.

• Tg: 105ºC ve yoğunluğu 1,15~1,195 g/cm³ dür.PMMA, olağan üstü ışık geçirgenliği (% 92 geçirim)ve yüksek kırılganlık (ışık) indeksi (1,49) için bilinenen iyi malzemedir.

• Aynı zamanda en biyouyumlu polimerlerden biridir.• Hidrofobik (su sevmeyen), doğrusal yapıda bir

zincir polimeridir.

• Işık geçirgenliği, sertliği ve kararlılığı nedeniylegenellikle göz içi lensler ve sert kontakt lenslerdekullanılmaktadır.

• PMMA, medikal uygulamalarda geniş bir yeresahiptir; kan pompası ve rezervuarı, IVsistemi,kan diyalizeri için membran ve in vitroteşhislerinde kullanılır.

• Ayrıca, mükemmel optik özelliklerinden dolayıkontakt lens ve nakledilebilir göz lensiyapımında;

• Fiziksel ve renksel özelliklerinden dolayımaxillofacial protez ve takma diş yapımında veeklem prostatı sabitleşmesi için kemik çimentosuolarak (ASTM F451) kullanılır 32





27.11.2016

9

33

• Yumuşak kontakt lensler ise metil metakrilataalkol grubundan olan metil alkol eklenerek eldeedilen 2-hidroksimetil metakrilat (HEMA)monomerinin az miktarda etilen glikoldimetakrilat ile yapısında çapraz bağoluşturulması sağlanarak hazırlanır.





27.11.2016

10

Polistiren (PS)• Üç çeşidi mevcuttur:

– Modifiye edilmiş genel amaçlı PS (GPPS) (Tg:100ºC),– Yüksek darbe PS (HIPS) ve– PS köpük.

• GPPS, iyi saydamlığa, üretim rahatlığına, termalstabiliteye, düşük özkütleye (1,04~1,12 g/cm³) ve ilgiliyüksek modüle sahiptir.

• HIPS, kimyasal bağlayıcı formunda bir lastiksi modifiyeedici içeriği ile PS zincirinin büyümesiyle üretilir. Bundandolayı sünektir, darbeye karşı güçte artış olur ve çevreselgerilme çatlaması dayanımı gelişir.

• PS, temel olarak 180~250 ºC de enjeksiyon kalıplamaylaüretilir. Üretimi, stabilizör, yağlyıcı ve ergime kolaylaştırıcıkatkılar katılarak kolaylaştırılabilir. 39

• GPPS, çoğunlukla, doku kültür şişelerinde,silindir şişelerde, vakum kutuları ve filtrelerdekullanılır.

• Akrilonitril-Bütadien-Stiren (ABS) kopolimeri üçmonomer tarafından üretilir; Akrilonitril, bütadienve stiren.

• ABS polimerinin istenen fiziksel ve kimyasalözellikleri, bu monomerlerin oranları değiştirilerekgeniş bir aralıkta kontrol edilebilir.

• Bunlar, genel inorganik çözeltilere dayanıklıdır;iyi yüzey özelliklerine ve ölçülü stabiliteyesahiptir.

• ABS, IV setleri kıskaçları, kan diyalizeri ve teşhistest kiti yapımında kullanılır. 40





27.11.2016

11

Polyesterler• Polyesterler de polietilentereftalat (PET) gibi onların

benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayıçoğunlukla medikal uygulamalarda görülür.

• PET bu grup polimerlerin en önemli biyomedikaluygulamalar ifadesinde; yapay damar dokuları, dikiş ipi veağ yapımında kullanılır.

• Yüksek kristaliteli ve yüksek ergime sıcaklığına sahiptir(Tm: 265 ºC), hidrofobiktir ve seyreltik asitte hidrolize karşıdayanıklıdır.

• İlave olarak, PET konveksiyonel tekniklerleşekillendirilebilir. Luer filtreler, çek valfler ve sondabarınakları yapılabilir.

44





27.11.2016

12

Polilaktik asit (PLA)

47

Biyolojik olarak emilebilen bir polimer olduğu için kullanımı uzun süre sadece biyo-medikal alanında kullanılmaktadır

Polyamidler (Nylon)

• Poliamidde -CONH- grubunun varlığından dolayıhidrojen bağları sayesinde zinciri güçlü bir şekilde birdiğerine çeker.

• Hidrojen bağları belirli özelliklerde majör rolüoynadığından ötürü, -CONH- gruplarının sayısı vedağılımı önemli faktörlerdir.

• Örneğin, Tg noktası –CONH- gruplarının azalışıylaazalabilir; diğer taraftan naylonlardaki güçlülük farklarıgibi –CONH- gruplarının sayısındaki artış fizikselözellikleri geliştirebilir.

• Naylon 66, Naylon 610 dan daha güçlüdür ve Naylon 6,Naylon 11 den daha güçlüdür. 48





27.11.2016

13

• İlave olarak ileri (gelişmiş) naylonlarda (610 ve11) aramid diye adlandırılan aromatikpoliamidler vardır.

• Bunlardan biri, DuPont tarafından yapılan veKevlar diye bilinen poli (p-fenil tereftalat) tır.

• Bu malzeme fiber içinde de yapılabilir.• Bu tür fiberlerin özel gücü çeliğinkinden 5 kat

daha fazladır ve bu nedenle kompozit yapımınaen uygun malzemedir.

• İmplanted Naylonlar hidroskobiktir ve in vivoiçinde güçlerini kaybederler.

49

50

Naylon (Nylon)

• Genellikle diaminlerin ( hekzametilen diamin)

asitlerle ( adipik asit)

reaksiyonu sonucu ( )

ya da laktomların ( ε-kaprolaktam) halka

açılması polimerizasyonuyla ( ) oluşurlar.

51

• Naylonlar ameliyat ipliği olarak kullanılırlar.

Floro Polimerler

• En iyi bilinen fluorokarbon polimer, genellikleTeflon diye bilinen (DuPont) politetrafluoretilen(PTFE) dir.

• Diğer fluor içeren polimerler:politrifluorokloroetilen (PTFCE), polivinilfluorid(PVF) ve fluorlanmış etilen propilen (FEP) dir.

• Burada sadece PTFE söz konusu olacaktır;çünkü diğerleri fiziksel ve kimyasal özellik olarakdüşük seviyededir ve nadiren implant üretimindekullanılır.

52





27.11.2016

14

• İmplantlanabilir PTFE için standart tanımlamaASTM F754 de verilmiştir.

• PTFE nin alışılmadık bir özelliğide, mikroskobikboyutta genişletilebilir olmasıdır.

• Şekillendirmede PTFE ye enjeksiyon kalıplamasıve benzeri yöntemler yapılamaz; çünkü çokyüksek ergime viskozitesine sahiptir veplastikleştirilemez.

• Bu yüzden genellikle tozları 327 ºC civarında vebasınç altında sinterlenerek implant üretilir.

53

54

Polidimetilsiloksan (PDMS)(Siloksan kauçuğu)

• PDMS, karbon ana zinciri yerine silisyum-oksijenana zincirine sahiptir.

• Silikon kauçuk, en biyouyumlu polimerlerdenbiridir ve yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır.

• Medikal amaçlı silikon kauçuklar kalay oktat gibibir katalizör içerir ve implant üretiminde temel birpolimerle karıştırılabilir.

• İnsan sağlığına zarar vermediği için gıda ile ilgilimakinelerin parçaları yapımında da kullanılır.

• Diğer kauçuklara nazaran ısıya daha azduyarlıdır. Yüksek esnekliğe ve kararlılığasahiptir.

• Göğüs estetiklerinde yaygın kullanılır.• Damar protezlerinde, solunum cihazlarında,

kataterlerde (dar&geniş esnek tüp) ve drenajborularında kullanılmaktadır.

• Bunun yanında, parmak eklemlerinde, kandamarlarında, kalp kapakçıklarında, dış kulak,çene ve burun implantlarında yaygın olarakkullanılmaktadır.

55

56





27.11.2016

15

Polikarbonat (Calibre, Lexan, Makrolon)

• Bu polimerler kuvvetlendirilmiş ana zincirlerindendolayı mükemmel mekanik, termal ve kimyasalözelliklere sahiptirler.

• Poliasetaller ve polisülfonlar implant malzemesiolarak kullanım için test edilmeye başlanmıştır.

• Polikarbonat ise, kalp/akciğer destek cihazı vegıda paketleme uygulamalarında kullanılmaktadır.

• Kuvvetli kimyasallara karşı kararlıdırlar; fakatklorlu hidrokarbonlar ve ketonlar gibi polar organikçözücülere karşı kararlı değildirler.

57

58

• Bisfenol A ( ) ve fosgenin ( ) polimerizasyonu sonucu elde edilir.

• Sert bir malzeme olduğundan dolayı yüksek çarpma dayanımı gösterir.

• Bu nedenlede gözlük camlarında, • oto camlarında, • emniyet camlarında, • kalp ve akciğer cihazlarında kullanılır.

59

Poliüretan ( PÜ )

• Diol veya gliserinin ( ) diizosyanat( ) ile polimerizasyonundan(blok kopolimer) oluşur.

• Özellikle kanla biyouyumluluğu yüksek olduğuiçin kalp damar uygulamalarında kullanılır.

• Poliüretanlar genellikle termoset polimerlerdirve medikal olarak geniş ölçüde kaplamaimplantlarında kullanılırlar.

• Poliüretan lastikler oldukça güçlü ve iyiderecede yağ ve kimyasal dayanımınasahiptir.

Kalp kapakçığı Yapay kalp

60





27.11.2016

16

61

Hidrojeller

• Yapılarına çözücü alabilen ve çözücü alma sığası kendi kütlesinin en az %20’si olan çapraz bağlı polimerler kserojel olarak tanımlanır.

• Çözücü olarak su kullanıldığında bu jellere hidrojel denir.

• Hidrojeller, tıbbi uygulamalar açısından sahip oldukları üstün özellikler nedeniyle son 30 yıldır ilgi odağı durumundalar.

• Hidrojellerin ilk uygulaması, kontakt lenslerolarak ortaya çıkar.

• Mekanik kararlılıklarının iyi oluşu, yüksek oksijengeçirgenliği ve uygun kırınım indisine sahipoluşları, kontakt lenslerde kullanılmalarınıntemel nedeni.

• Hidrojellerin diğer uygulamaları; yapay tendonmateryalleri, yara-iyileşmesinde biyoyapışkanmadde, yapay böbrek zarları, yapay deri, estetikcerrahide malzeme olarak kullanımları şeklindesıralanabilir.

62

63

• Hidrojeller genellikle üç boyutlu ve ağ yapılıdır.• Çapraz bağlı bu yapıda bağlar kovalent ya da

iyonik olabilir.• Bu bağlardan daha zayıf bağlar olan van der

walls ve hidrojen bağları da çapraz bağ gibi davranabilirler.

• Bir jelin hidrojel olabilmesi için yapısında -OH, -NH2, -COOH, -COOR vb. gibi polar su sever fonksiyonel grupların olması gerekmektedir.

• Bu gruplar su ile etkileşerek hidrojen bağlarını oluştururlar.

64





27.11.2016

17

65

• Bağlı duruma geçen su ile çevrilen su sever gruplardan dolayı jelin hacmi ve kütlesi artar ve jel şişmeye başlar.

• Bir jeldeki su sever grupların fazlalığı şişmeyi daha da arttırır.

66

Dünyada tahmin edilen medikal plastik pazarı yaklaşık 6,5 milyar YTL

Medikal Plastik Pazarı

• Tek kullanımlık olmayanlar toplam hacmin % 50 ‘sini kapsamaktadır.

• Medikal endüstride kullanılan polimerlerin yaklaşık % 80’i PVC, polipropilen ve polistirenoluşturmaktadır.

67

Mekanik Özellikleri

68

Isıl ÖzelliklerPolimer Tg (ºC) Tm (ºC)Naylon 6,6 45 267UHMWPE -125 140Silikon -123 -29poli(ürethan) 0-90 125-225poli(metilmetakrilat) 105 160poli(D,L-laktid) 50 amorfpoli(-kaprolakton) - 60 57poli(glikolik asit) 35 210





yaygın bilinen bazı polimerlerin polİmerİk...

Documents