Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимерные биоматериалы в медицине. Часть 4

20 октября 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимерные биоматериалы в медицине. Часть 4

Политетрафторэтилен, PTFE, который более известен под одним из своих коммерческих названий, тефлон, получил широкую известность благодаря тому, что стал активно использоваться для производства бытовой техники и посуды. Однако на основе PTFE существуют и другие материалы, один из которых нашел применение в медицине. Этот материал получил название расширенный PTFE (expanded PTFE или ePTFE) и коммерчески известен среди профессионалов индустрии как Gore-Tex. Он, наряду с PET, является еще одним из стандартных биоматериалов для протезных сосудистых трансплантатов, используемых в клинической практике. Помимо применения в сосудистых тканях, ePTFE также используется для изготовления пластырей для регенерации мягких тканей, например при грыжах и хирургических швах. Его получают путем серии процессов экструзии, растяжения и нагрева для создания микропористого материала с размером пор от 30 до примерно 100 мм. Как и ПЭТ, ePTFE является высококристаллическим, гидрофобным и очень стабильным. Он имеет чрезвычайно низкий коэффициент трения, что упрощает обращение с ним. Его прочность на разрыв и модуль упругости ниже, чем у ПЭТ.

Несмотря на то, что эластичность трансплантатов из ePTFE относительно ниже, чем у трансплантатов из ПЭТ, она всё еще слишком высока по сравнению с естественными артериями. Как правило, ePTFE предпочтительнее ПЭТ для небольших сосудов. Однако проблема с проходимостью всё еще остается. Реконструкция бедренно-подколенной кости с использованием ePTFE имеет 5-летнюю проходимость 40-50% по сравнению с 70-80%, достигнутыми при использовании трансплантатов аутогенных вен. Как и в случае с ПЭТ, причиной низкой проходимости является тромбогенность материала. Сообщалось, что трансплантат не смог полностью покрыть эндотелиальные клетки на стороне просвета трансплантата. Один из подходов к решению этой проблемы — увеличить пористость, чтобы способствовать прорастанию тканей. Но для предотвращения утечки элементов крови, как упоминалось выше, требуется тщательный баланс. Другие подходы сосредоточены на снижении тромбогенности поверхности, включая углеродное покрытие для повышения поверхностной электроотрицательности, прикрепление антикоагулянтов или антитромботических агентов и пропитку фибриновым клеем для доставки факторов роста, которые могут способствовать эндотелиализации. Фактические преимущества этих методов лечения еще предстоит определить в ходе долгосрочных исследований.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимерные биоматериалы в медицине. Часть 4

Проблема, создаваемая восстановлением сосудов малого диаметра, подтолкнула к исследованиям альтернативных биоматериалов, которые могли бы соответствовать или превосходить аутотрансплантат. Заметные усилия заключаются в создании тканеинженерного трансплантата с использованием синтетического биоразлагаемого каркаса. Концептуально такой трансплантат будет иметь механические свойства, близко имитирующие свойства натуральных тканей, без опасения хронических воспалительных реакций, обычно вызываемых присутствием синтетического материала. До настоящего времени для создания такой конструкции использовалось большое количество биоразлагаемых полимеров, включая поли (α-гидроксиэфиры). Это полигликолевая кислота, (PGA), полимолочная кислота (PLA), а также их сополимер полимолочно-гликолевая кислота (PLGA), поликапролактон, полиангидрид, полигидроксиалканоат и полипептид. Имеется несколько отличных обзоров, в которых обсуждается текущий статус материалов, используемых в качестве каркаса для тканевой инженерии сосудов. Другое сердечно-сосудистое применение, в котором полимеры могут оказать существенное влияние, — это биоразлагаемые стенты. Современные стенты в основном изготавливаются из металлических материалов, таких как нержавеющая сталь, кобальтехром или нитинол. Однако долгосрочные осложнения, связанные с металлическими стентами, побудили исследовать полностью разлагаемую замену.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимерные биоматериалы в медицине. Часть 4

Полимерный стент должен удовлетворять нескольким ключевым требованиям, из которых два самых важных — это механические свойства и характеристики разрушения. Что касается разложения, продукты разложения должны быть биосовместимыми, и процесс разложения не должен нарушать структурную целостность устройства до 6 месяцев. Что касается механических свойств, полимер должен выдерживать раскрытие и сокращение кровеносных сосудов. Оба требования являются сложными, но при хорошем понимании лежащей в основе биологии и универсальности взаимосвязи между структурой полимера и свойством новые материалы, вероятно, появятся в ближайшем будущем. Например, исследователи придают значение таким свойствам, как деградация и память формы, чтобы материалы могли со временем самостоятельно расширяться и разлагаться. Также полимерные биоматериалы используются и в других медицинских целях — например, для закрытия ран. Хирургические раны могут быть закрыты различными способами, включая наложение швов, адгезивов, лент, скоб и лазерного соединения тканей. Среди этих методов наиболее часто используются наложения швов. Швы представляют собой стерильные нити, используемые для сближения и удержания ткани до тех пор, пока заживление не придаст ране необходимую прочность, чтобы выдерживать механические нагрузки. Шовные нити можно классифицировать в зависимости от происхождения материалов (натуральные или синтетические), характеристик материалов (рассасывающиеся или нерассасывающиеся), а также физических конфигураций (мононить, мультифиламент, плетеные или скрученные).

В целом, полимеры, выбранные для швов, должны вызывать минимальную неблагоприятную биологическую реакцию в дополнение к реологическим свойствам формирования волокон. Швы должны иметь минимальное сопротивление ткани, хорошую износостойкость (сохранение прочности в течение долгого времени) и надежность узлов. Чтобы улучшить смазывающую способность и уменьшить сопротивление ткани, на шовную нить обычно наносят покрытия, такие как тетрафторэтилен и силиконы. Как правило, нерассасывающиеся нити могут сохранять прочность на разрыв более двух месяцев. Синтетические полимеры, используемые для изготовления неразлагаемых швов, включают полипропилен, полиамиды, полиэфиры, такие как ПЭТ и полибутилентерефталат (ПБТ), и полиэфир на основе политетраметиленгликоля, 1,4-бутандиола и диметилтерефталевой кислоты. Монофиламентные полипропиленовые нити изготавливаются из изотактического полипропилена. Во время подготовки моноволокно из полипропилена подвергается ряду операций после формирования компаунда, включая процедуры, предназначенные для увеличения кристалличности. Хотя шовные материалы из полипропилена обладают высокой устойчивостью к гидролитической деградации, они могут подвергаться термоокислительной деградации.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимерные биоматериалы в медицине. Часть 4

Шовные материалы из полипропилена обычно стерилизуют оксидом этилена или автоклавом из-за их восприимчивости к ионизирующему излучению, например, g-излучению от источника кобальта-60, который обычно используется для радиационной стерилизационной обработки. С точки зрения эффективности, шовный материал из полипропилена вызывает один из самых низких откликов со стороны ткани, что хорошо для совместимости. Полиамидные швы обычно изготавливают из нейлона-6 и нейлона-6,6. Нейлон-6 синтезируется путем полимеризации капролактама с раскрытием цикла, а нейлон-6,6 получают путем конденсационной полимеризации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Эти полиамидные нити перерабатываются в конфигурации мононити, плетеной мультифиламентной нити и стержневой оболочки. Плетеные мультифиламентные нейлоновые нити часто имеют покрытие (например, силиконовое) для уменьшения сопротивления ткани. Наблюдаемое уменьшение сохранения прочности с течением времени связано с восприимчивостью амидной связи к гидролитическому разложению в структуре нейлона. Прочность на разрыв нейлоновых швов ежегодно снижается примерно на 15-25%. Реакция ткани на нейлоновые швы, по-видимому, не зависит от конфигурации, при этом как плетеные, так и мононити вызывают низкую реактивность.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимерные биоматериалы в медицине. Часть 4

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад