Felszívódó implantátumok alapanyagai



Hasonló dokumentumok
Orvosbiológiai textilanyagok

Tárgyszavak: polilaktid; biológiai lebomlás; komposztálhatóság; megújuló nyersanyagforrás; feldolgozás; tulajdonságok.

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok. BME Anyagtudomány és Technológia Tsz.

Fröccsöntés során kialakuló szerkezet hatása eredeti és reciklált PET mechanikai tulajdonságaira

Műanyagok galvanizálása

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

ACÉLÍVES (TH) ÜREGBIZTOSÍTÁS

Lebomló polietilén csomagolófóliák kifejlesztése

1 ábra a) Kompaundálás kétcsigás extruderben, előtermék: granulátum, b) extrudált lemez vákuumformázásának technológiai lépései, c) fröccsöntés

Műszaki alkatrészek fém helyett PEEK-ből

Dobránczky János. Hegesztés. 60 percig fog hegeszteni MINDENKI gyakorlaton, pontos érkezés elvárt. A hegesztés egy alakadási technika.

Korrózióálló acélok zománcozása Barta Emil, Lampart Vegyipari Gépgyár Rt. 8. MZE konferencia, Szeged, 1996

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

MUNKAANYAG. Jancsó Ágnes. Díszpárnák készítése. A követelménymodul megnevezése: Lakástextíliák készítése

Kompozit elemek tervezése az Amber One elektromos sportautó számára

Poli(etilén-tereftalát) (PET) újrafeldolgozása a tulajdonságok javításával

Magyarkúti József. Anyagvizsgálatok. A követelménymodul megnevezése: Mérőtermi feladatok

MUNKAANYAG. Dabi Ágnes. A villamos ívhegesztés fajtái, berendezései, anyagai, segédanyagai, berendezésének alkalmazása

PP-por morfológiája a gyártási paraméterek függvényében

Fém, kerámia és biokompozit bioanyagok lézersugaras felületmódosítása

Tárgyszavak: statisztika; jövedelmezőség; jövőbeni kilátások; fejlődő országok; ellátás; vezetékrendszer élettartama.

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

A korrózió elleni védekezés módszerei. Megfelelő szerkezeti anyag alkalmazása

VONÓELEMES HAJTÁSOK (Vázlat)

Galvanizálás a híradástechnikában

Tárgyszavak: alakmemória-polimerek; elektromosan vezető adalékok; nanokompozitok; elektronika; dópolás.

Orvosi implantátumok anyagai

Újdonságok az extruderszerszámok kialakításában

Nyugat-magyarországi Egyetem Sopron

Tárgyszavak: textil; intelligens textil; lélegző szöveg; fázisváltó anyag; formatartó anyag; divat; elektronika; egészségvédelem; festék.

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

MUNKAANYAG. Pécsi László Lukács. Textilanyagok minőségei. A követelménymodul megnevezése: Biztonságos és minőségi munkavégzés a könnyűiprban

A MÛANYAGOK FELHASZNÁLÁSA. az orvostechnikában A PEEK

Új kötőanyagrendszer előállítása ipari hulladékanyag mechanokémiai aktiválásával

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Kavaró dörzshegesztéssel készült polimer varratok szilárdsági elemzése

7. Alapvető fémmegmunkáló technikák Öntés, képlékenyalakítás, préselés, mélyhúzás. ( )

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszék. TDK dolgozat

Szén nanoszerkezetekkel adalékolt szilícium-nitrid. nanokompozitok. Tapasztó Orsolya MTA TTK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet

Tissue engineering. Prof. Dr. Hegedűs Csaba, Dr. Lázár István, Bakó József

(Fordította: Dr Való Magdolna)

47. Biológiai úton lebomló hajlékonyfalú műanyag csomagolások

Kerámiák és kompozitok (gyakorlati elokész

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

MŰANYAGOK ÉS A KÖRNYEZET

Autóalkatrészek hosszú üvegszálas poliolefinekből

beolvadási hibájának ultrahang-frekvenciás kimutatása

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Korszerű alumínium ötvözetek és hegesztésük

Tárgyszavak: autógyártás; műszaki követelmények; permeáció; üzemanyag-emisszió; mérési módszer; áteresztés csökkentése.

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA, UTÓMŰVELETEK

Tárgyszavak: kompozit; önerősítés; polipropilén; műanyag-feldolgozás; mechanikai tulajdonságok.

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Kardiovaszkuláris intervenciók, intervenciós eszközök

Kerámiák és kompozitok a munkavédelemben

GÉPJAVÍTÁS IV. SEGÉDLET

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

1.1 Lemezanyagok tulajdonságai és alakíthatóságuk

Ciklikus butilén-tereftalát mint polimer alapanyag és polimer adalékanyag

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

Műszaki műanyagok tribológiai kutatása különböző rendszerekben

A lineáris dörzshegesztés technológiai paramétereinek megválasztása

Készítsen elvi szabadkézi vázlatokat! Törekedjen a témával kapcsolatos lényeges jellemzők kiemelésére!

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Hegesztőeljárások. Dr. Németh György főiskolai docens. Hegesztőeljárások energiaforrás szerint. A hegesztőeljárás. aluminotermikus.

AutoN cr. Automatikus Kihajlási Hossz számítás AxisVM-ben. elméleti háttér és szemléltető példák február

11. Tétel Ismertesse, mutassa be a kisfeszültségű mechanikus vezérlésű kapcsolókészülékeket!

AZ EURÓPAI KÖZÖSSÉGEK BIZOTTSÁGA. Javaslat: A TANÁCS RENDELETE

Aszfalt pályaszerkezeti rácsok viselkedése

MŰANYAGOK A GÉPJÁRMŰIPARBAN

Tartalom: Bevezetés. 1. Karbidok. 1.1 Szilíciumkarbid

MAGYAR RÉZPIACI KÖZPONT Budapest, Pf. 62 Telefon , Fax

Szilárd anyagok. Műszaki kémia, Anyagtan I. 7. előadás. Dolgosné dr. Kovács Anita egy.doc. PTE MIK Környezetmérnöki Tanszék

KOMPOSZTÁLÁS, KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A SZENNYVÍZISZAPRA

VASTAGLEMEZEK HEGESZTÉSE

ZOMÁNCOZOTT ACÉLLEMEZ SZEGMENSEK- BL CSAVARKÖTÉSSEL SZERELT TARTÁ- LYOK ÉS SILÓK: MÚLT ÉS JÖV

FEDETT ÍVŰ HEGESZTÉS ÉS SALAKHEGESZTÉS

MŰANYAGFAJTÁK ÉS KOMPOZITOK

Gyakorlati tapasztalatok hegesztett kötések eljárásvizsgálatában

Kézi forgácsolások végzése

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Hőkezelés 2. (PhD) féléves házi feladat. Acélok cementálása. Thiele Ádám WTOSJ2

Ipar. Az átütő teljesítmény purenit a meggyőző funkcionális építőanyag. PURe technology!

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

MÓDSZERFEJLESZTÉS BIODEGRADÁLHATÓNAK JELÖLT CSOMAGOLÓANYAGOK

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Kötő- és rögzítőtechnológiák

Titán alapú biokompatibilis vékonyrétegek: előállítása és vizsgálata

Vastagréteg hangfrekvenciás oszcillátorok

Részlet: Orgovány László, Fémek csiszolása és fényezése c. könyvből

Korszerű raktározási rendszerek. Szakdolgozat

Átlátszó műanyagtermékek előállítása fröccsöntéssel és fóliahúzással

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

2 modul 3. lecke: Nem-oxid kerámiák

Polimer kompozitok alapanyagai, tulajdonságai, kompozitmechanikai alapok

Gyermekkori Spondilartritisz/Entezitisszel Összefüggő Artritisz (SPA-ERA)

Ionos folyadékokból előállított polimer membránok vizsgálata

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Átírás:

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki Kar Biokompatibilis Anyagok Felszívódó implantátumok alapanyagai Szerzők: Kalmár Viktória (HNOMFV) Sélley Torda László (EBO5IB) 2012. december 3.

Tartalom Bevezetés... 2 Fém implantátumok... 2 Kerámia implantátumok... 3 Felszívódó polimer alapanyagok... 4 Orvosbiológiai textilanyagok... 7 Általános követelmények... 8 A szervezetbe beültethető orvosbiológiai textilkészítmények... 9 Biológiailag lebomló elektronikai eszközök... 11 Lebomló implantátumok tulajdonságainak változása... 12 Polimer csontlemez... 12 Kalcium-foszfát erősítésű polimer szál... 15 Hidroxiapatit bevonattal rendelkező csavar... 16 Hivatkozások... 18 1

Bevezetés A kezdetben az implantátumok túlnyomó többsége fémből készült. Fém implantátumok alkalmazása során különböző előnyöket, illetve hátrányokat kell figyelembe vennie a tervező mérnöknek. Fémötvözetek legfontosabb hátrányai, hogy korrodálódnak; kopnak, így törmelék képződik, s ezek metallózishoz, illetve lokális és távoli biológiai reakciókat válthatnak ki. További hátrányuk, hogy érzékenyek az elektrokémiai korrózióra, valamint nagy a rugalmassági modulusuk (mivel a környezettel azonos lenne az ideális). A fém implantátumok hátrányos tulajdonságaik mellett olyan jelentős előnyökkel (nagy szilárdság, nagy szívósság és jó alakíthatóság) rendelkeznek, amelyek sok esetben indokolják további alkalmazásukat. Fém implantátumok A fém implantátumokat három csoportba sorolhatjuk: rozsdamentes vagy saválló acélok, kobalt-króm ötvözetek, és titán-ötvözetek, azonban minden esetben rendkívül fontos, hogy passzív oxid réteg legyen az implantátum felületén. Az implantátumok területén a leggyakrabban alkalmazott saválló acél a 316L ausztenites acél, amely ötvözőként nikkelt (10-14%), krómot (17-20%), molibdént (2-4%) tartalmaz, de széntartalma kevesebb, mint 0,03%. A króm-oxid réteg kritikus elektrokémiai potenciálja közel azonos az in vivo környezetben kialakuló potenciálkülönbséggel, amely a króm-oxid réteg részleges elbomlását eredményezi. Tehát korrodálódik a termék, s Ni2+, Cr3+ fémionok kerülhetnek a környező szövetekbe (metallózis), valamint távolabbi testrészekben felhalmozódhatnak. A korrózió következtében az implantátum-csont kötés meglazul, ezzel magyarázható, hogy alkalmazásuk időtartama 6 12hónap. Ezeket az anyagokat tipikusan csonttörések esetén csontrögzítésekhez szokták alkalmazni, például rudak, lemezek, csavarok, szögek, fixatőrök. A fém implantátumok második nagy csoportja a kobalt-króm ötvözetek, amelyekből elsősorban ortopédiai implantátumokat állítanak elő, például lemezeket, csavarokat. A két legfontosabb kobalt-króm ötvözet az öntött Co-Cr-Mo (ASTM F 75), amely durvaszemcsés, 2

inhomogén anyag, illetve a Co-Ni-Cr-Mo (ASTM F 562), amely finomszemcsés, ausztenites szerkezetű. Fémek között utolsóként a titán alapú ötvözeteket tárgyaljuk. Ezen implantátumok felületén titán-oxid réteg képződik, amely tökéletesen szövetbaráttá (inaktívvá) teszi őket. Meglehetősen nagy a szilárdságuk, jó a korrózióállóságuk, valamint kicsi a rugalmassági modulusuk. Ezeknek a tulajdonságainak köszönhetően vált egyik meghatározó alapanyagává az implantátumok gyártásának. A leggyakrabban alkalmazott titánötvözet a Ti-6Al-4V (ASTM F 136). A termékeket kovácsolással 700-950 C-on állítják elő. A titánötvözetekből gyakran készítenek csipőprotéziseket, az oszteoszintézishez velőűrszegeket. [1] a) b) 1. ábra. a) Csípőprotézis röntgenfelvétele [2] b) Fixatőr [3] Kerámia implantátumok A második nagy csoport a kerámiákat foglalja magába. A kerámiákat is régóta használják az orvostechnikában implantátumok anyagaként, elsősorban bioinert tulajdonságaik, kopásállóságuk és keménységük miatt. Az utóbbi években azonban egyre inkább előtérbe kerültek az ún. bioaktív kerámiák is, amelyek kémiai kötéseket képesek létrehozni az implantátum és a környező élő szövet között. A kerámiák reaktivitásának nincs definiált mérőszáma, de általában a ph értéket, a szövetekkel való reakciókészséget és az ionos oldóképességet szokták figyelembe venni. Általánosságban azt mondhatjuk, hogy az a kerámia, amely a szomszédos szövetekkel csak minimálisan lép kölcsönhatásba, bioaktív; az, amelyik részben oldható, és a felületén keresztül lehetséges bizonyos fokú ionáramlás, végül 3

oldódó az a kerámia, amelyik egy meghatározott idő eltelte után beleolvad az őt körülvevő szövetbe. A bioinert kerámiák legfőbb jellemzője a merevség, szilárdság és a szívósság. A merevség az implantátum és a környező szövet mechanikai kölcsönhatását jellemzi. Meghatározó a csontban és az implantátumban ébredő feszültség szempontjából is, és hatással van a feszültséggyűjtő helyek kialakulására, a feszültségeloszlásra és a feszültségek hatékonyságára is. Fontos, hogy a bioinert kerámiák tartósan őrizzék meg a szerkezeti egységüket olyan terhelések esetén is, amelyek jóval meghaladják a használatuk során fellépő legnagyobb feszültséget. Egy implantátum biokompabilitása akkor optimális, ha az anyag felületén bekövetkezik a környező szövetek normális fejlődése, növekedése, valamint az implantátum és a szövetek között folytonos átmenet biztosítja az ott fellépő terhelések átadását. Ennek a követelménynek tesznek eleget a bioaktív anyagok. Fontos tudni, hogy milyen állandó terhelésnek van kitéve a beültetett implantátum, ugyanis alkalmazásuknak korlátot szab kis mechanikai szilárdságuk. Tömbanyagként olyan helyeken lehet alkalmazni, ahol nyomó-igénybevételnek vannak kitéve az anyagok. Egyéb helyeken ezzel a kerámiával bevont nagyobb szilárdságú fémeket alkalmaznak. Felszívódó polimer alapanyagok Az első felszívódó polimereket időszámításunk szerint már 150 körül Galen alkalmazta, aki hírnevét a gladiátorok ápolásával alapozta meg. Akkoriban macskabelet használt, azonban az enzimatikus degradációja idegentest hatást válthatott ki, amely különböző fertőzéseket okozhatott a betegnél. A felszívódó, lebomló polimerek eredetük szerint lehetnek természetesek vagy szintetikusak. Általánosan, a szintetikus polimerek több, rendkívül fontos előnnyel rendelkeznek a természetes polimerekhez képest. A mechanikai tulajdonságaik, a gyártási paraméterek változtatásával, széles tartományban változtathatók. Az előállított szintetikus polimerek homogenitása jobb, mint a természetes polimereké. A szintetikus polimerek előrelátható, megjósolható szövettani reakciókat váltanak ki, ellenben a természetes polimerek különböző, intenzívebb és egyes esetekben előre nem látható gyulladásokat okozhatnak. 4

Ezen újszerű implantátumok emberi szervezetben való alkalmazásának igen szigorú és hosszadalmas engedélyezési eljárása van, amely során a legkülönbözőbb előírásoknak kell megfeleljenek, valamint kísérletekkel, mérésekkel kell igazolni használhatóságukat. Kezdetekben a tejsavból és glikolsavból előállított polimereket vizsgálták, hogy megfelelneke az orvosi alkalmazásukhoz szükséges feltételeknek. A biodegradábilis polimereket a gyógyászatban elsősorban a sebészetben, valamint a gyógyszerhordozó rendszereknél alkalmazzák. Egyik legrégebben bemutatott, és egyik legtöbbet vizsgált, teljesen szintetikus, felszívódó polimer a poliglikolsav (PGA). PGA a legegyszerűbb lineáris alifás poliészter. PGA volt az első teljesen felszívódó szintetikus polimer. A PGA polimer kristályossága nagy (45 55%) és magas olvadáspontja (220-225 C). A poliglikolsavból készített szálaknak nagy a szilárdsága és a modulusa, azonban túl merevek ahhoz, hogy varratanyagként alkalmazhassák, kivéve a fonatolt formációit. PGA varrat már 2 hét után elveszíti a szilárdsága 50 százalékát, 4 hét után már közel 100 százalékát, majd 4-6 hónap alatt teljesen felszívódik. A glikol más monomerekkel történő kopolimerizációja csökkentett merevségű szálat eredményez. A politejsav (PLA) tejsavból állítható elő polimerizációval, vagy polikondenzációval. A tejsavnak kétféle isomerje lehet: d- illetve l-laktid, amely a természetben is megtalálható, valamint szintetikus úton előállítható a d- és l-laktid keveréke is. A poli(l-laktid) homopolimerje (LPLA) részben kristályos polimer, nagy a húzószilárdsága, kicsi a nyúlása és nagy a modulusa. Ezek a tulajdonságai teszik alkalmassá a gyógyászatban teherviselő elemek, mint például ortopédiai rögzítők, vagy varratfonal készítésére. LPLA közel két év alatt bomlik le teljesen az emberi szervezetben. A poli(dl-laktid) amorf szerkezetű anyag, a tejsav két izomerje véletlen eloszlással van jelen a polimerben; kicsi a húzószilárdsága, nagyobb mértékű a nyúlása és jelentősen rövidebb idő alatt lebomlik, mint LPLA. Az előbb említett tulajdonságai miatt előszeretettel alkalmazzák felszívódó, gyógyszerhordozó és adagoló rendszerekben. Gyakran kopolimerizálják a két polimert, hogy javítsák a mechanikai tulajdonságokat, valamint gyorsítsák a felszívódás folyamatát. 5

Elismert biokompatibilitási tulajdonságai miatt Európában előszeretettel alkalmazzák biológiailag lebomló varratanyagként. Mivel a poli-ε-kaprolakton mintegy két év alatt bomlik le, ezért a bioabszorpció gyorsítása érdekében más monomerekkel szokták kopolimerzálni. Például, ε-kaprolakton és dl-laktid kopolimereket gyártanak a gyorsabb felszívódás érdekében. A glikol és az ε-kaprolakton blokk-kopolimerjének kisebb a merevsége, mint a tiszta PGA, így egyágú fonal varrat készíthető belőle. A poli(laktid-glikolid) kopoilmer a tejsav és a glikolsav dimerjének kopolimerizációja során keletkezik. Legkülönfélébb célra alkalmazzák ezt a polimert az orvostechnikában, mivel rendkívül széles tartományon belül változtathatók a mechanikai és degradációs tulajdonságai. Az első klinikailag alkalmazott felszívódó PGA/PLA kopolimer a 90/10 PGA/PLA kopolimer volt, amely a PGA-ból készült fonatolt varrathoz hasonlított leginkább. A beültetés után 90 120 nap alatt felszívódott, a szilárdságát hosszabb ideig megtartotta, mint a PGA, azonban gyorsabban felszívódott. A kopolimer tipikusan random elrendezésű, amorf szerkezetű, amennyiben a kopolimer 25-70 mol százalék között tartalmaz poliglikolsavat. Tiszta PGA kristályossága körülbelül 50%, míg a PLLA kristályossága 37%-os. A felszívódó polimerek orvostechnikai alkalmazása egyre szélesebb körű, mivel az ellátottak életminőségének jelentős javulása várható, hiszen a későbbi beavatkozások elkerülhetők, ezáltal minimalizálható a szervezetben okozott trauma. Használatának több indoka lehet, de az egyik legfontosabb, hogy a beültetett implantátum eltávolításához nincs szükség második műtétre, ezáltal leegyszerűsödik az operáció utáni kezelés. Ha a törött csonthoz merev, nem lebomló, rozsdamenetes acél implantátumot ültetnek be, akkor fennáll az újratörés esélye az implantátum eltávolítása után, mivel a merev rozsdamentes acél implantátum viseli a terhelést, ezért a törött részeknél nincs elegendő terhelés a csontregenerálódáshoz. Azonban a lebomló implantátumok lebomlási időtartama tervezhető, így elérhető, hogy a terhelés lassan, fokozatosan adódjon át a kezelésre szorult csontra. Másik egyre gyakrabban alkalmazatott felhasználás a gyógyszeradagoló rendszerek, amelyek még rendkívül sok lehetőséget rejtenek magukban. 6

Orvosbiológiai textilanyagok Az orvosbiológiai textilanyagok körébe azok a textíliák tartoznak, amelyek az emberi vagy állati szervezetbe beültetve segítik az egészség helyreállítását. Idetartoznak a sebvarró fonalak, a mesterséges ín- és ízületi szalagok, az érprotézisek, a sebészeti hálók, valamint azok az implantátumok, amelyeket valamely szerv működésének javítására, vagy testszövet pótlására alkalmaznak, ilyen például a nyelőcső implantátum. Az egészség és a higiénia az emberiség legalapvetőbb igényei közé tartozik, amelynek kielégítése óriási piacot jelent, egyebek között a textilanyagok számára is. Ez a piac egyre nagyobb, hiszen a Föld össznépessége évről évre nő, ugyanakkor az emberek igényei is mind magasabb színvonalú termékeket kívánnak. Az orvostudomány fejlődése is mind újabb és újabb területeken teszi lehetővé sőt, igényli a korszerű anyagok, köztük a legkülönfélébb textilanyagok alkalmazását. A textilanyagok fejlesztése és alkalmazása érdekes lehetőségeket nyit meg az orvostudomány számára és viszont: a gyógyászatban használatos textilanyagok előállítása fontos lehetőségeket kínál a textilipar számára. A textilipar szakemberei és az orvosok együttműködése újszerű sebészeti eljárások kifejlesztését teszi lehetővé. Az implantációban alkalmazott textília szerkezetét a felépítés, az anyagösszetétel, a szálak viselkedése és lebomlási tulajdonságai határozzák meg. A biológiailag kedvező tulajdonságú, tervezhető felszívódási képességű, jól sterilizálható varrófonalak és implantátum-anyagok állandó kutatási területet jelentenek. Ugyanakkor a textiltechnológiai eljárások és gépek folyamatos fejlesztései is újabb és újabb műtéti, gyógyászati megoldásokat tesznek lehetővé. Az úgynevezett orvosbiológiai textíliákból készült implantátumokkal sérült testszövetek vagy szervek működését segítik vagy ilyeneket helyettesítenek. Ezek az anyagok hatékonyan elősegítik a sebek gyógyulását (varratok formájában), vagy mint például mesterséges véredények, inak stb. használhatók. Bár a sérült testrész vagy szerv helyettesítésének természetes módja az átültetés (transzplantáció) volna, ez igen sok esetben a gyakorlatban nem megvalósítható. Ennek oka részben az, hogy szerves (élőlényből származó) implantátumok ha vannak egyáltalán nem mindig állnak rendelkezésre a kellő időben, másrészt ez a módszer nagyon drága. Fennáll az 7

esetleges összeférhetetlenség és a kilökődés veszélye is. Ezért folyamodnak az orvosok a mesterséges anyagok használatához, az úgynevezett orvosbiológiai anyagokhoz, termékekhez, protézisekhez. Általános követelmények Az orvosbiológiai textilanyagoknak alkalmasaknak kell lenniük arra a célra, amire készülnek. Egy külsőleg alkalmazott kötszer csak ideiglenesen van jelen a sérült testfelületen. Ennek elsősorban védelmi szerepe van, és könnyen eltávolíthatónak kell lennie. A testen belül alkalmazott sebvarró cérnának ellenben biológiailag lebomló anyagból kell készülnie; egy szöveterősítő hálónak, ínprotézisnek vagy műérnek ezzel szemben tartósnak és az azt körülvevő más szövetekkel összeférhetőnek (biokompatibilisnek) kell lennie. [4] Alapvető követelmény, hogy a gyógyászatban használt anyagoknak nem szabad mérgezőknek, allergiát kiváltóknak, rákkeltőknek lenniük, és hogy kémiai vagy mechanikai károsodásuk nélkül sterilizálhatók legyenek. Számos alkalmazási területen fontos a jó nedvszívó képesség. Az emberi szervezetbe beültetett mesterséges implantátumokkal szemben a következő követelményeket támasztják: legyenek porózusak, hogy könnyen beépülhessenek a környező szövetekbe; rövid, kör keresztmetszetű szálakból készüljenek, mert ezek könnyebben beágyazódnak a szervezet természetes szöveteibe, mint a hosszú, szabálytalan keresztmetszetű szálak; ne legyenek mérgező hatásúak, és sem a szálakat alkotó polimer, sem a szálak, sem pedig szálképzésnél és az implantátum előállításánál alkalmazott eljárás ne tartalmazzon szennyező anyagokat; az alkalmazási helytől függően legyen biológiailag lebomló, vagy éppen stabil. 8

A szervezetbe beültethető orvosbiológiai textilkészítmények a) b) 2. ábra. a) Sebvarró fonál b) Mesterséges véredények (érprotézisek) 3. ábra. Mesterséges ín- és ízületi szalagok 9

4. ábra. Mesterséges szívbillentyűk A mesterséges szívbillentyűket szívbillentyű-elégtelenség esetén alkalmazzák. A legelterjedtebb, úgynevezett mechanikus szívbillentyű fémrészeit teflon (PTFE), polipropilén vagy poliészter fonalból kötött, esetleg bolyhos felületű textíliával burkolják, aminek révén be tud épülni a szervezet környező szöveteibe, illetve gyűrű alakú részét a textilbevonat segítségével tudják bevarrni a megfelelő helyre. Ilyen szerkezeteket 17 35 mm átmérőben készítenek, és beültetésük után a beteg egész további élete során használható marad. A mechanikai szívbillentyűket főleg fiatal betegekben alkalmazzák, mert időszakos ellenőrzést igényelnek, és idővel szükség lehet újabb műtétre. A mesterséges szívbillentyűk egy másik típusát, az úgynevezett biológiai szívbillentyűt egy hasonlóképpen kötött textíliával burkolt fémgyűrűvel készítik, amire azonban sertésből vagy szarvasmarhából származó lebenyeket erősítenek. Alkalmazásukat főleg idősebb betegeknél ajánlják, mert nem igényelnek időszakos ellenőrzést, és élettartamuk 15 20 év. [5] 10

5. ábra. Sebészeti hálók A sérv kezelésére és a hasfal helyreállítására, de más műtéti célokra is használnak szövött vagy kötött hálókat. Ezekkel a hálókkal szemben a következő fő követelményeket kell támasztani: biokompatibilitás, sterilizálhatóság, felszívódó vagy éppen nem felszívódó tulajdonság (az alkalmazástól függően), megfelelő szilárdság, megfelelő fonalvastagság, pórusméretek és póruseloszlás, jó méret- és alaktartás, a pórusok alakjának megtartása, puhaság, jó alakíthatóság, könnyű kezelhetőség a műtét során. Biológiailag lebomló elektronikai eszközök Az új technológia segítségével hamarosan ideiglenes implantátumok készülhetnek, például a műtéti fertőzések leküzdésére vagy a csontnövekedés serkentésére. Meghatározott ideig stabil teljesítményű, de utána teljesen lebomló integrált áramköröket hoznak létre. A mikrochipben vékony, porózus szilíciumlapkák vannak, az elektródok magnéziumból készültek, olyan elemből, amely megtalálható az emberi testben is, a kapszulázáshoz használt magnéziumoxid bevonatokat pedig selyemhernyógubóból nyert selyemmel burkolták be. Az így előállított kapszulaburkok az elsők, amelyek feloldódnak, ahogy telik az idő. Az, hogy hány réteget alkalmaznak belőle, meghatározza az elektronikai eszköz élettartamát, amely napokat, heteket, hónapokat vagy akár éveket is jelenthet. [6] 11

Lebomló implantátumok tulajdonságainak változása A szervezetbe való behelyezése után a lebomló implantátumok tulajdonságinak változásával kell számolnunk. Fontos az eszközök jellemzőinek vizsgálata az idő függvényében. Polimer csontlemez T.H. Hu és társai a BioTech által gyártott hatlyukú, egyenes csontlemez tulajdonságait vizsgálták a degradációs idő fügvényében. Az implantátum alapanyaga a már említett politejsav - PLA95 poly-5d/95llactide, Mw Ľ 120 kda. A mintákat 7,2 ph-jú 37 C-os vízben 0, 4, 6, 8, 12 és 24 hétig in vitro módon degradálták. [7] Vizsgálták a csontlemezek: - Inhert viszkozitását - Morfológiáját - Nedvesíthetőségét - Kristályosságát 6. ábra. A csontlemezek változása a hidrolízis hatására 12

A viszkozitás csökken, amiből a polimer átlagos molekulatömegének csökkenésére lehet következtetni. Ez és az erózió hatására történő felületi változás a nedvesedési szög változását befolyásolja. 1. diagram. Az inhert viszkozitás változása a degradációs idő függvényében 13

7. ábra. A csontlemezek SEM felvételei a) 0, b) 4, c) 6, d) 12 hét után 2. diagram. Nedvesedési szög változása az degradációs idő függvényében A nagyobb érintkezési szög simább, hidrofóbabb felületet jelent. Termikus analízissel DSC határozták meg a kristályosság fokát. Degradációs idő 0 4 6 8 12 20 26 Kristályosság (%) 39 29 40 37 48 53 47 1. táblázat. A csontlemezek kristályosságának változása a degradációs idő függvényében Az adatokból megállapították, hogy a polimereszközök degradációja három lépésből áll. Az első a hidrolízis a felületen történő hatása, a felület hidrofilitásának változása 0-4 hét. A második szakaszban molekuláris lánc átrendeződés, újrakristályosodás figyelhető meg 4-8 hét. Végül a molekulák gyors degradálódása történik. 14

Kalcium-foszfát erősítésű polimer szál Kalcium-foszfát cement (CPC) hidroxiapatitból készül, és már használják az orvosi és fogászati beavatkozások során. Janet B. Quinn és társa az alacsony szakítószilárdságú CPC-t polimer szálakkal erősítik meg. Különböző polimereket alkalmaztak, például Vicryl Rapide poli-glaktid lebomló szálat. A mintákat 37 C-os sóoldatba merítették 1, 7, 14, 28 és 56 napra. Hárompontos hajlító vizsgálatot végeztek el a mintákon. A mérési eredményekből számolták a hajlítószilárdságot, moduluszt, a szükséges munkát. A roncsolt mintákról SEM felvételeket is készítettek. A mérések során bebizonyosodott, hogy jelentősen növelhető a szálak szívóssága, így remekül alkalmazható vékony csonttörések esetén. Továbbá a mikropórusos CPC segítséget nyújthat az új csont képződésében illetve az implantátum felszívódásában. [8] a) b) 8. ábra. a) A megerősített szál SEM képe b) 12 hét elteltével a kalcium-foszfát mártix SEM képe 15

3. diagram. A különböző szálak hajlítószilárdságának változása a degradációs idő függvényében Hidroxiapatit bevonattal rendelkező csavar Tae-Gwan Eom és társai titán felületen hoztak létre háromféle hidroxiapatit bevonatot. A kialakított felületek érdessége eltérő, a csavarok átmérője 2, 3,3 és 3,5 mm volt. A mintákat felnőtt disznók tibiájába ültették be. A csavarokat 4, 8 és 12 hét után távolították el. A csavarcsont kapcsolatot jellemezték az eltávolításhoz szükséges nyomaték mérésével. A mérés során a csavart óramutató járásával ellentétes irányba csavarták, a csavaráshoz szükséges maximális erőt mérték. [9] 9. ábra A disznókba beültetett csavarok 16

A mérési eredményekből arra következtetnek, hogy a HA bevonat megrövidíti a gyógyulási időszakot, illetve megnöveli a csont-implantátum kölcsönhatást. 4. diagram. A csavarok eltávolításához szükséges nyomaték a különböző csavarok esetében az idő függvényében 17

Hivatkozások [1]2004/2 www.anyagvizsgaloklapja.hu 60-70 o. [2]http://semmelweisfigyelo.hu/files/public/Kepek/mikroszkop,rtg,uh/csipoprotezis_m.jpg [3]http://files.blogter.hu/user_files/1374/flexor_tenotomia.JPG [4]http://www.anyagvizsgaloklapja.hu/avl/cikkek/04_2_63-65_olah.pdf [5]http://hu.wikipedia.org/wiki/Orvosbiol%C3%B3giai_textilanyagok [6]http://www.medicalonline.hu/tudomany/cikk/uj_implantatum megteszi_dolgat majd_fe lszivodik [7] Hsin-Tai Hu et al.: Influence of hydrolytic degradation on the surface properties of poly- 5D/95L-lactide resorbable bone plates, Polymer Degradation and Stability, 96 (2011), 1522-1529 [8] Hockin H.K. Xu et Janet B. Quinn: Calcium phosphate cement containing resorbable fibers for short-term reinforcement and macroporosity, Biomaterials 23 (2002) 193 202 [9] Tae-Gwan Eom et al.: Experimental study of bone response to hydroxyapatite coating implants: bone-implant contact and removal torque test, Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. Vol. 114 No. 4 October 2012 18