НОВІ ПОЛІМЕРИ ДЛЯ МЕДИЦИНИ
Біорозкладний черепний імплантант із суміші PLA/TCP, виготовлений за технологією селективної лазерної плавки (SLM) – результат тісної співпраці фірми KLS Martin та Центру стоматологічного матеріалознавства та дослідження біоматеріалів (ZWBF) Університетської клініки м. Аахен Інститут лазерної техніки ім. Фраунхофер (ILT)
Вже п'ята за рахунком виставка COMPAMED присвячена новим матеріалам, способам їх обробки та переробки та можливостям застосування в медицині. Нові пластмаси та металеві сплави, керамічні матеріали чи композити часто стають відправною точкою інновацій у сфері медичної техніки. Це стосується, зокрема, і біорозкладного поліефіру на базі молочної та гліколевої кислоти, що випускається фірмою Evonik Roehm GmbH (Дармштадт) під торговою маркою «RESOMER». Полімери можуть використовуватися для виготовлення шовного матеріалу, гвинтів, пластин та штифтів, носіїв діючої речовини та стентів. Правильний вибір кополімерів дозволяє дуже ефективно регулювати тривалість знаходження матеріалу в людському тілі від кількох тижнів до 4 років. Іншими важливими компонентами спеціалізованого застосування є «конструктор» з мономерів, поєднання мономерів у полімерному ланцюгу, мікроструктура таких ланцюгів, молекулярна маса та кінцеві хімічні групи, які разом відкривають безліч можливостей синтезу «ідеальної» молекули певного призначення.
PEEK – полімер для імплантантів, що зазнають механічних навантажень
Поліефірефікетони серії VESTAKEEP I фірми EVONIK медичного призначення тепер зареєстровані в Управлінні з контролю якості харчових продуктів та лікарських препаратів (FDA). Типовими областями їх застосування є, зокрема, імплантати дляхребта та ортопедичні імплантати
Поліефірефіркетон (PEEK) – це ще один полімер, що набирає популярності у сфері медичної техніки, зокрема, в області імплантантів, що зазнають механічних навантажень. Завдяки хорошій біосумісності цей матеріал допущений до тривалого застосування в людських імплантантах. Матеріал PEEK-OPTIMA фірми Invibio (Великобританія) відрізняється винятковим та збалансованим поєднанням механічних, фізичних та хімічних властивостей. Завдяки частково кристалічній структурі, він має ідеальні рентгенологічні характеристики та високу проникність для випромінювання при комп'ютерній та магнітно-резонансній томографії без втрат на розсіювання та появи артефактів. Цей полімер має ще одну перевагу. Він покращує з'єднання кістки з імплантантом, оскільки його модуль еластичності схожий з таким кіркового шару кісткової тканини. Для гарантії чистоти та відсутності інфекцій у сучасних технологіях стерилізації використовують агресивні хімікати, високий тиск пари в автоклавах або високі дози випромінювання. Вироби PEEK-OPTIMA надають користувачам свободу вибору, оскільки допускають дезінфекцію будь-якими способами. Це ще одна причина того, що в деяких сферах PEEK на 80-90% замінює титан.
Багато нових матеріалів з відповідними властивостями часто виявляються непридатними для переробки, яка потрібна для тих чи інших видів застосування. Тому Дослідницький інститут виробничих розробок та прикладних матеріалів імені Фраунхофера (IFAM, Бремен) розробив технологію порошкового лиття під тиском для біосумісних матеріалів. Технологія вже використовується у серійному виробництві та дозволяє виготовляти складні деталі без подальшої обробки різанням. У ході цього процесу,званого також литтям металів під тиском (MIM), металевий порошок змішується з органічною сполучною системою у відсотковому співвідношенні 65:35, при цьому сполучна речовина видаляється при плавленні та формуванні виробів. Потім виконується спікання до одержання остаточної міцності. Крім металів можуть використовуватися керамічні матеріали, такі як оксид алюмінію, оксид цирконію або гідроксиапатит. Біорозкладний гідроксіапатит є основним мінералом кісткової тканини.
Особливий інтерес представляють суміші гідроксиапатиту та полімолочної кислоти, оскільки за своїми механічними властивостями щільні композиційні матеріали такого роду дуже схожі з кістковою тканиною людини. Першою сферою застосування стало виготовлення інтерферентних гвинтів для фіксації хрестоподібних зв'язок коліна. Мікроструктурування деталей, виготовлених за технологією MIM, покращує біоактивність та регулює поведінку тканинних клітин.
Кардіологічні імплантанти – мільярдний ринок
Спіралеподібний коронарний стент із біоабсорбованого полімеру. Після проведення лікування матеріал розкладається, оскільки стент, що сприймається як стороннє тіло, не повинен довго перебувати в організмі. Через такий біоабсорбований імплантат на мікроклітинній основі в тіло вводяться лікарські препарати. Таким чином, стент є не лише каркасом для судини, а й дозволяє проводити лікарську терапію зони патологічних змін.
За останніми оцінками, обсяг світового ринку кардіологічних імплантантів становить близько 15 млрд. доларів, що робить його вкрай привабливим для розробників. Також зростає значення технологій нанесення покриттів на катетери та стенти, оскільки це відкриває широкі можливості для застосування нових та індивідуалізованих видів.лікарської терапії. «Покриття підвищують функціональність, термін служби та економічність, покращують напрямок та позиціонування відповідних деталей, а також полегшують маніпуляції та знижують ризик травм у пацієнта», - розповідає професор Ганс-Вільгельм Енгельс, компанія Bayer Material-Science. Для виготовлення покриттів використовуються гідрофільні полімери, що не злипаються, такі як полівінілпіролідон (ПВП), гіалуронова кислота. Оскільки такі сполуки часто розчиняються у воді, їх необхідно стабілізувати шляхом зшивання.
Нещодавно фірма Bayer представила нове покриття "Baymedix CD 500", в яке можуть вбудовуватися речовини, що діють. Такі стабільні оболонки забезпечують програмоване вивільнення багатьох різноманітних речовин, від невеликих молекул до лікувальних протеїнових продуктів. Біологічна сумісність цих систем була підтверджена випробуванням in vitro та in vivo. Крім того, спеціалісти вже працюють над оптимальними системами для біорозкладних стентів.
3D-вимірювання шорсткості поверхні в нанометровому діапазоні
Клаус Йопп, науковий журналіст, Гамбург