Artykuły - Tworzywa sztuczne

Polimery, które leczą

19.11.2015
Autor: Oktawian Milewski
Polimery, które leczą

Współczesna medycyna nie jest w stanie obejść się bez polimerów. Często jedynym ograniczeniem, jeśli chodzi o użycie tych materiałów, jest po prostu wyobraźnia projektantów.

Podział polimerów używanych w medycynie

Istniejące w literaturze przedmiotu podejście wyróżnia przynajmniej pięć kategorii, wedle których należy grupować polimery używane w medycynie. Jeśli podstawowym wyróżnikiem ma być końcowe zastosowanie wyrobów stworzonych przy użyciu przywołanych materiałów, to podział jest następujący:

• Polimery służące do produkcji takich wyrobów medycznych, jak łopatki, wzierniki, strzykawki, elementy mocujące elektrody, szczoteczki do zębów. Chodzi o przedmioty z tworzyw sztucznych, które przez bardzo krótki czas stykają się z rozmaitymi częściami ludzkiego organizmu, np. podczas medycznego diagnozowania, rehabilitacji lub działań profilaktycznych.

• Polimery służące do produkcji protez kończyn, protez dentystycznych, miękkich soczewek kontaktowych, protez części twarzy. Chodzi o te wyroby, z którymi zewnętrzne części organizmu mają permanentny kontakt lub kontakt przerywany jedynie krótkimi pauzami.

• Polimery służące do budowy wielorakich przewodów, rurek, drenów, elementów aparatury medycznej do hemodializy i hemoperfuzji. W tej kategorii wyróżniamy m.in. tworzywa mające na celu opracowanie trwałego wyposażenia jednostek służby zdrowia.

• Polimery służące do wyrobu nici chirurgicznych, klejów do klejenia tkanek, protez stawów, sztucznych zastawek serca, protez naczyń krwionośnych, sztucznych rogówek, protez ścięgien. W tym przypadku rzecz dotyczy części, które na stałe muszą być wszczepiane do wnętrza organizmu.

• Polimery używane jako środki farmakologiczne wprowadzające leki oraz środki krwiozastępcze do organizmu.

Jaki polimer może być stosowany w medycynie?

Wszystkie polimery używane do produkcji wymienionych elementów muszą przejść specjalną modyfikację polegającą głównie na zwiększeniu ich adhezji i kohezji oraz nadaniu im hydrofilowości. Konieczne jest także podniesienie ich ogólnej wytrzymałości i wyposażenie ich w istotne właściwości dla celów użytkowych. Dodatkowo polimery biomedyczne mają obowiązek odznaczać się podwyższonymi parametrami sanitarnymi, czyli muszą być łatwe do utrzymania w czystości, proste do wyjaławiania, odporne na działanie środków myjących, chemicznych i odkażających, a także rozmaitych czynników fizjologicznych, wysokiej temperatury i promieniowania rentgenowskiego. Ponadto tworzywa sztuczne stosowane jako biomateriały muszą spełniać liczne wymogi biozgodności wobec tkanek i narządów. Chodzi o biotolerancję w środowisku tkankowym, odpowiednią trwałość funkcjonalną (wytrzymałość na rozciąganie, wydłużanie, odporność na ściskanie i zginanie, niezmienną twardość i gęstość), łatwość formowania bez degradacji tworzywa, łatwość sterylizacji bez zmian kształtu i właściwości, brak inicjowania odczynów toksycznych wywołanych obcym ciałem (wchłaniania, czyli infiltracji substancji do tkanek i naczyń krwionośnych, oddzielania przebiegającego z odczynem zapalnym, przekrwieniem lub wysiękiem), brak odczynów alergicznych i wpływu na system immunologiczny.

Kontrowersje wokół PCW

W ramach zastosowań medycznych używane są zarówno tworzywa masowe, jak i polimery bardzo specjalistyczne. Poliolefiny, polichlorek winylu, a nawet poliamidy nadają się m.in. do produkcji pomocniczego sprzętu medycznego. Przykładowo polietylen i polipropylen to od bardzo dawna idealne materiały do wyrobu strzykawek, naczyń laboratoryjnych, rozgałęźników i łączników do drenów. Poliuretany znalazły z kolei zastosowanie jako materiały dopuszczone do kontaktu z krwią, gdyż wyróżniają się wysoką hemozgodnością. Można z nich opracować protezy naczyniowe o średnicy mniejszej niż 6 mm, elementy komór sztucznego serca, cewniki i balony wewnątrzaortalne.

 

W ortopedii przy skomplikowanych złamaniach do produkcji gwoździ stosuje się poliamid. Zresztą przędza poliamidowa i poliestrowa dopuszczona do kontaktu z krwią doskonale działa jako dzianina filtracyjna podczas przetaczania krwi, zatrzymując mikroskrzepy, pęcherzyki powietrza i drobiny ciał obcych.

Z PCW powstawać mogą natomiast cewniki, rurki śródtchawicze, ustniki, elementy aparatów do sztucznego oddychania, rurki i pojemniki w zestawach do przetaczania krwi, wzierniki, ochraniacze do ust i powłoki chroniące tabletki. Ważną cechą polichlorku winylu jest fakt, iż w temperaturze ciała dobrze dopasowuje on swój kształt do kanałów przewodu oddechowego i pokarmowego.

Warto jednak przy okazji wiedzieć, że polichlorek winylu to jedno z najbardziej kontrowersyjnych tworzyw, jeśli chodzi o zastosowania medyczne. Wszystko dlatego, że w przypadku wykonanych z niego wyrobów medycznych najczęściej stosowanymi plastyfikatorami są ftalany (DEHP). I to one przesądzają o wątpliwościach związanych z użyciem PCW. Ryzyko związane z potencjalnym uwalnianiem DEHP z wyrobu medycznego do organizmu ludzkiego jest zwykle mierzone poprzez pomiar ilości DEHP uwalnianej z wyrobu medycznego do medium (krew, sól fizjologiczna itp.) pozostającego w kontakcie z wyrobem i/lub wykrytej w krwi, moczu lub tkankach osób, u których w procesie leczenia stosowano wyroby medyczne z PCW.

Do niedawna na rynku stosowano różnego rodzaju wyroby medyczne zawierające PCW, w tym szczególnie takie, które pozostają w kontakcie z krwią. Tymczasem, jak informuje Ministerstwo Zdrowia, krew przeznaczona do transfuzji może być przechowywana w elastycznych workach z PCW do 21 dni. Tak długi czas kontaktu powoduje, że istnieje potencjalnie wysokie ryzyko wystąpienia skażenia przechowywanej krwi przez DEHP. Dodatkowym czynnikiem ryzyka jest to, iż krew przechowywana jest w niskiej temperaturze, a przed podaniem pacjentowi ogrzewana do temperatury ciała.

Prace badawcze wskazują, że szybkość uwalniania DEHP z opakowania do krwi wynosi 2,5 mg/L/dzień w temperaturze 4ºC. Tym samym w przypadku krwi przechowywanej przez dłuższy czas, koncentracja DEHP może osiągnąć 5-10 mg/100 ml krwi. Proces uwalniania DEHP do krwi w wyższej (pokojowej) temperaturze jest znacząco szybszy, a koncentracja może łatwo osiągnąć poziom 300 mg/100 ml krwi. Także długotrwałe zabiegi operacyjne, np. zabiegi na otwartym sercu narażają płyny ustrojowe i tkankę pacjenta na kontakt z PCW. Ministerstwo Zdrowia szacuje, że do organizmów pacjentów w czasie zabiegu może dostawać się nawet 300 mg DEHP, jako rezultat stosowania transfuzji krwi i oksygenatorów. Wszystko to oznacza, że wyroby medyczne, w których stosowane jest PCW stwarzają określone ryzyko skażenia organizmu pacjenta przez DEHP. Toksyczność DEHP dla organizmu oceniana jest w aspekcie zakłócenia funkcji życiowych (np. rozrodczość), etiologii (zagrożenie procesem nowotworowym) i zagrożenia niektórych organów (np. wątroba, nerki).

Pomimo tego resort zdrowia przyznaje, że choć istnieją możliwości techniczne zastąpienia wyrobów zawierających PCW ich substytutami, to jednak rozwiązania te należy ocenić jako bardziej skomplikowane ze względu na technikę łączenia elementów. Ponadto koszt stosowania w systemie ochrony zdrowia wyrobów medycznych zawierających PCW jest znacząco niższy niż stosowania ich zamienników z innych tworzyw.

W ocenie resortu zdrowia, wyroby medyczne zawierające polichlorek winylu nie powinny być zatem obecnie wycofywane z rynku. Celowe wydaje się natomiast stymulowanie wszelkich działań mających na celu modyfikację składu wyrobów z PCW, szczególnie pod kątem zastępowania ftalanów innymi wypełniaczami, nietoksycznymi i wykazującymi podatność na degradację.


CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 5/2015 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY


Wyświetlono: 3281

Przeczytaj również

Skomentuj

Kalendarium

więcej