Leggyakrabban alkalmazott biokompatibilis polimerek

Napjainkban az orvostudomány rendkívül gyors fejlődésen megy keresztül, mely részben a számos más iparág rohamos fejlődésének (műanyagipar, informatika stb.) és az ott elért csúcstechnológiák orvostudományba történő sikeres átültetésének köszönhető. Az elmúlt száz évben, a műanyagipar fejlődésének köszönhetően esztétikusabb, biztonságosabb, jobb minőségű protézisek, valamint implantátumok jelentek meg az orvosi gyakorlatban. Jelen cikkemben röviden szeretném ismertetni az implantátumként leggyakrabban alkalmazott műanyagokat, valamint azok legfontosabb alkalmazási területeit.

Mielőtt rátérnénk a konkrét alkalmazási lehetőségekre érdemes pár szót ejteni arról, hogy pontosan mik is azok az implantátumok, és milyen elvárásoknak kell megfelelnie az implantátumként alkalmazott műanyagoknak. Implantátumnak azokat az orvosi eszközöket nevezzük, melyeket egy vagy több anyagból készítenek, testbe ültetés céljából, úgy, hogy azt teljesen vagy részlegesen kötőszöveti réteg fogja körülvenni. Az implantátumokat felhasználási időintervallumuk alapján is csoportosíthatjuk; megkülönböztetünk ultrarövid, rövid, hosszú, valamint tartósan a beteg szervezetében maradó implantátumokat is.

A műanyagok implantátumként való alkalmazása sokoldalúságuknak, változatos tulajdonságaiknak, valamint könnyű alakíthatóságuknak köszönhető. Fontos megjegyezni, hogy az élő szervezetben alkalmazott polimereknek, valamint adalék- és társítóanyagok alkalmazhatóságát a biokompatibilitás és a biofunkcionalitás határozza meg. Biokompatibilitás alatt a biológiai rendszerbe (élő szervezetbe) helyezett technikai rendszer zavartalan összeférhetőségét (fizikai, kémiai és biokémiai) értjük. Ezzel szemben a biofunkcionalitás azt jelenti, hogy az adott anyag képes-e betölteni a neki szánt funkciót, azaz képes-e teljesíteni a mechanikai, reológiai, mágneses, vagy egyéb kémiai és fizikai elvárásokat.

A műanyagok között számos biokompatibilis anyagot találhatunk, úgymint a poli(vinil-klorid) (PVC), poli(tetrafluor-etilén) (PTFE, teflon), polietilén (PE), polipropilén (PP), poliuretán (PU), poli(metil-metakrilát) (PMMA), polikarbonát (PC), poli(éter-éter-keton) (PEEK), és még sorolhatnánk. Nézzünk meg ezek közül néhány konkrét alkalmazást!

Ultra magas molekulatömeggel rendelkező polietilén (UHMWPE)

Az ízületek artózisa következtében a csontot borító porc elvékonyodik, mely komoly fájdalmak kialakulásához vezethet. Az ízületi artózis egyik gyakori megjelenési helye a csípőízület, melyet ma már implantátum beültetésével tudnak gyógyítani. Korábbi cikkemben már említettem, hogy az UHMWPE – melynek szerkezete gyakorlatilag megegyezik a HDPE-vel, de molekulatömege akár több tízszeres is lehet – kiváló mechanikai és kopásállósági tulajdonságai miatt nagy mennyiségben alkalmazzák implantátumok készítésére. Egyik fő alkalmazási területe a csípőprotézisek vápája (medencecsontba illeszkedő rész), melyet leggyakrabban melegsajtolással állítanak elő. A protézist általában csontcementtel, azaz poli(metil-metakrilát) alapú, térhálósodó polimerrel rögzítik.

1.a ábra

Poli(metil-metakrilát) (PMMA)

A PMMA biokompatibilitásának felfedezését leggyakrabban a II. világháborúhoz kötik, amikor a Brit Királyi Légierő (RAF) Supermarine Splitfire típusú gépeinek szélvédőjét PMMA-ból készítették. Az egyik vadászpilóta szélvédőjének roncsolódásakor egy kisebb szilánk a pilóta szemébe fúródott, majd több éven keresztül zavartalanul ott is maradt. 1949-ben ez adta az ötletet a londoni St. Thomas kórházban dolgozó Harold Ridley-nek, hogy a műlencse alapanyagaként a plexit alkalmazza. (Megemlítendő, hogy egyes feljegyzések szerint a PMMA biokompatibilitását Győrffy István már jóval korábban, 1938-ban feljegyezte.) Mind a mai napig gyártanak szemlencséket PMMA-ból, köztük például a Zsámbékon található Medicontur Orvostechnikai Kft. A PMMA-t ezen kívül a korábbiakban már említett csontcement, valamint fogprotézisek és fogtömések létrehozására is alkalmazzák.

2 ábraPoli(dimetil-sziloxán)

A szilikon implantátumokat leggyakrabban – nem véletlenül – a plasztikai sebészet területével kapcsoljuk össze. Mellimplantátumok tekintetében, a legelső próbálkozások alkalmával, a 19. században még paraffint alkalmaztak, ám hamar rájöttek arra, hogy ez a test többi részére vándorolva problémákat okoz. A test más részéről átültetett zsír, valamint a poliuretán implantátumokat követően, a maihoz leginkább hasonló szilikon implantátumok az 1960-as években jelentek meg. A manapság alkalmazott mellimplantátumokat két csoportra oszthatjuk. Mindkettőben közös, hogy a külső réteget sima vagy érdesített szilikon réteg alkotja, ám az elsőben fiziológiás oldat, míg a másodikban szilikon gél található. A mellimplantátumokat a köztudatban leginkább esztétikai beavatkozásokkal kapcsolják össze, ám nem szabad elfelejtenünk, hogy szintén gyakori a baleset, műtét vagy betegség miatt indokolt mellimplantátum beültetés is.

breast inplants

Már ebből a három kiragadott példából is jól látható, hogy a technológia és az alapanyagok fejlődése számos új lehetőséget nyitott meg az orvostudomány előtt. Némelyek felfedezése a véletlen műve, ám a legtöbb esetben évek hosszú kutatómunkája vezet egy-egy áttörő sikerhez. Egy viszont biztos: ezek a különleges műanyagok nagyban hozzájárulnak az orvostudomány fejlődéséhez, végeredményben pedig számos ember gyógyulását, valamint boldogságát teszik lehetővé.

Források:

http://tudomany.szolnok-mtesz.hu/kulonszamok/2011/cikkek/Nagy_Jozsef.pdf

http://www.debreceniortopedia.hu/?page_id=121

http://www.kerpely.uni-miskolc.hu/downloads/docs/cikkek/zsg_dissz.pdf (PMMA)

http://pharmaonline.hu/cikk/a_halyogszurastol_a_mulencseig

https://smw.ch/article/doi/smw.2012.13614

http://medapparatus.com/Ortho/Images/JointArthroplasty/ModularNonCementHipProsthesis_apart.jpg

http://medapparatus.com/Ortho/Images/JointArthroplasty/ModularNonCementHipProsthesis_apart.jpg

http://www.medicontur.hu/files/For_professionals/PMMA/11.%20special.jpg

https://airandspace.si.edu/webimages/collections/full/93-8430.jpg

http://augmentationmammaire.com/sites/default/files/images-amp/blog-Utilisez-les-dimensions-dimplants.jpg