Zaawansowane Materiały

Zaawansowane Materiały i ich zastosowania

Biomateriały1.

Biomateriał - substancja inna niż lek, uzupełnia lub zastępuje działanie tkanki

Inżynieria tkankowa - komórki macierzyste/somatyczne osadzone na skafoldach pozaustrojowo

Inżynieria tkankowa in situ - biomateriał jako proszek/roztwór/mikro-,nano-cząstki --> stymu-

lacja tkanki lokalnie

Generacja I1.1

Bioinertność - nie jest obojętny dla organizmu

Generacja II1.2

Bioaktywność - wiązanie z tkanką żywą

Generacja III1.3

Bioaktywność i regeneracja tkanek - wiązanie z tkanką żywą i stymulacja gojenia

Tkanka łączna2. Pełni funkcję odżywczą, wypełniającą, transportową, mechaniczną, obronną, spaja różne typy innych

tkanek, zapewnia podporę narządom i ochrania wrażliwe części organizmu

Komórki są luźno zanurzone w istocie międzykomórkowej, w której występują włókna białkowe: kolagenowe, sprężyste, retikulinowe

Tkanka chrzęstna2.1Tkanka szklista2.1.1

Powierzchnie stawowe, przegroda nosa, przymostkowe części żeber, chrząstki tchawicy, oskrzeli i

niektóre chrząstki krtani.

Tkanka sprężysta2.1.2

Małżowina uszna, trąbka słuchowa, krtań, nagłośnia.

Nie ulega mineralizacji.

Tkanka włóknista2.1.3

W postaci płytek między kręgami, w spojeniu łonowym

��

Tkanka kostna2.2

Złożona z komórek - osteocytów, osteoblastów, osteoklastów oraz substancji zewnątrzkomórkowej

(organicznej - kolagenu i innych białek, mineralnej - związki wapnia, magnezu, fosforu; hydroksya-

patyt)

Osteoblasty - kościotwórcze, osteocyty - dojrzałe kom. kostne, ostoklasty - kościogubne Osteon -

jednostka budulcowa

Chemicznie tkanka kostna zbudowana z materiałów kompozytowych, czyli ze składników organ-

icznych tworzących osseinę, dzięki której kość jest sprężysta, oraz składników nieorganicznych,

czyli soli wapnia i fosforu (dwuhydroksyapatytów), dzięki którym kość jest twarda.

Kość2.2.1

gąbczasta

zbita

kanał Haversa - nerwy i krew

hierarchiczna budowa kości

remodeling kości

Tkanka właściwa2.3

Tkanka galaretowawa2.4

Tkanka oporowa2.5

Biomateriały w ortopedii3.

Implanty3.1

proteza wewnętrzna (endoproteza) - zastępuje tkankę/organ

Całkowicie lub cześciowo umieszczone pod powierzchnią nabłonką.

Igły nie są implantami.

Osteosynteza - redukcja i zespolenie złamania kości przy użyciu elementów implantacyjnych

(implant ortopedyczny)

2 � ZaawansowaneMaterialy.nb

��

Zespolenia wykonuje się ze stali chirurgicznej, bo jest tania i kowalna.

Ortopedyczne3.1.1

Endoprotezy biodra - całkowite i częściowe, cementowe lub bezcementowe i hybrydowe

Twarzowo-czaszkowe3.1.2

Dentystyczne3.1.3

Metale3.2

Na ćwiczeniach - rozważ różne

Nitinol3.2.1

stop metali (49% niklu, 51% tytanu)

Polimery3.3

polilaktyd -

+ bioresorbowalny

- niska wytrzymałość mechaniczna

ZaawansowaneMaterialy.nb �3

��

Ceramika3.4

Kompozyty3.5

Zastosowania biomateriałów4.

Materiały zastępujące tkanki twarde4.1

Materiały zastępujące tkanki miękkie4.2

Instrumenty medyczne 4.3

Twardość kości w skali Mossa - 5.

Implanty w chirurgi kostnej5.

Endoproteza stawu biodrowego5.1Trzpień5.1.1

stopy tytanu lepiej niż stop kobalt-chrom-molibden

Główka i panewka5.1.2

stopy kobalt-chromu-molibdenu lepiej niż polimery

Pokrycia5.1.3

fosforany wapnia

Kleje (cementy kostne)5.1.4

Definicje5.2

biozgodność - zdolność prawidłowego zachowania materiału w kontakcie z tkanką w określonym zastosowaniu

biofunkcyjność - zdolność do przyjmowania funkcji tkanek/narządów

bioinertność - brak reakcji organizmu, otaczenie implantu tkanką włóknistą

Materiały bioresorbowalne - degradują w organizmie do nieszkodliwych produktów ubocznych, takich jak produkty przemiany materii (np. kwas mlekowy) lub składniki tkanek (np. fosforany wapnia)

biodegradowalność - degradacja do produktów, które są nieszkodliwe, ale nie występują naturalnie w organiźmie

osteon - jednostka strukturalna

osteoblasty - wzrost kości

osteocyty - dojrzałe zmineralizowane

osteoklasty - rozpuszczanie i resorpcja tkanki kostnej


��

osteokonduktywność - zdolność materiału do przerastania tkanką kostną, materiał posiada powierzchnię, na której następuje wzrost kości

osteoindukcja - polega na pobudzaniu komórek mezenchymalnych do różnicowania się w komórkikostne - osteoblasty.

osteointegracja - bezpośrednie strukturalne i czynnościowe połączenie pomiędzy uporządkowaną, żywą kością i powierzchnią obciążonego implantu

osteoliza - Rozpuszczanie i resorpcja kości; niszczenie kości spowodowane jest najczęściej przez proces nowotworowy lub zapalny

osteopenia - stan, w którym mineralna gęstość kości jest niższa niż normalnie. Charakteryzuje się zmniejszaniem masy tkanek kostnych przy zachowaniu zdolności do właściwej mineralizacji. Początek osteoporozy.

osteosynteza - Zestawienie kości za pomocą płytek, bolców, gwoździ lub śrub w prawidłowym ustawieniu

Biomateriały w tkankach miękkich6. polilaktyd - bioresorbowalny, mała wytrzymałość mechaniczna

kompozyty polimerowo-ceramiczne - brak korozji, nie trzeba usuwać, wytrzymałe

cementry kostne - PMMA

Więzadła - LARS

alloplastyka - operacja wszczepiania do tkanki elementu z metalu, porcelany lub tworzywa sztucznego, mająca na celu usprawnienie działania chorego narządu

Stenty - protezy naczyniowe6.1

Leczenie schorzeń powodujących zwężanie narządów o kształcie rurowym. Wokół niego tworzą

się neointimy (przerost błony wewnętrznej) - w skutek drażnienia ściany naczynia przez ciało obce.

Narastająca tkanka stopniowo zawęża światło naczynia (tak zwana restenoza) aż wreszcie

doprowadza do całkowitego jego zamknięcia. Aby temu zapobiec wprowadzono do leczenia

stenty uwalniające substancje antyproliferacyjne, które zmniejszały ryzyko ponownego zamknięcia

naczynia (DES). Obecność substancji antyproliferacyjnej ma jednak również niekorzystne działa-

nia, gdyż utrudnia epitelializację, przez co sprzyja późnej zakrzepicy w stencie.

Cechy porządane6.1.1

giętkość, wytrzymałość

mała powierzchnia metalu - siateczkowe, rurka z nacięciami, zwojowe, pierścieniowe

atrombogenność - nie powoduje zakrzepów

hemokompatybilne - biozgodne z krwią


��

nie mogą oddziaływać z tkankami, wydzielać szkodliwych substancji, tworzyć skrzepów

Materiały6.1.2

Nitinal - pamięć kształtu, druty łukowe na zęby, pręty (leczenie skoliozy)

platyna

polilaktyd

stal Cr-Ni-Mo

Bypassy - (nie biomateriały) omijanie niedrożnych naczyć poprzez wszczepienie żyły z podudzia

6.2

Grafty wewnątrznaczyniowe6.3

Poliestrowe powlekane kolagenem, ePTFE z wewnętrzną powierzchnią przeciwzakrzepową

(heparyna)

Zastawki 6.4

Węgiel pirolityczny, kauczuk silikonowy, poliacetol PTFE

Sztuczne serce6.5

Poliuretany

Perfuzja7.

Kardiomiopatia - grupa chorób mięśnia sercowego.

Przepływ płynów ustrojowych przez tkanki lub narządy.

W kardiochirurgi - zastosowanie sztucznego systemu krążenia w celu umożliwienia zatrzymania

akcji serca

W jaki sposób modyfikowane są powierzchni dla lepszego przepływu krwi? Albumina zaab-

sorbowana, heparyna

Do sterylizacji poliuretanu używa się tlenku etylenu.

Oksygenator7.1

Pokrywany powłokami ochronnymi naśladującymi tkankę, zawierającymi albuminę i heperynę w

celu redukcji skrzepów i zmniejszenia adhezji leukocytów

kaniula - odsysanie płynów ustrojowych, wykonane z poliuretanu


��

obudowa - poliwęglan

włókna - mikroporowaty propylen

wymiennik ciepła - stal nierdzewna

filtr na linii tętniczej - poliuretan, pokrycie z fosforylocholiny

odpieniacz - pianka poliuretanowa

z poliuretanu (dobry materiał do kontaktu z krwią) + fosforylocholina

Komory serca7.2

Poliuretany + grafitowy proszek ograniczający tarcie

Pokrycie heparynowe (przeciw zakrzepom)

Przeszczepy7.3

Autograft - do samego siebie

Ksenograft - przeszczep do osobnika innego gatunku

Allograft - przeszczep do osobnika tego samego gatunku

Homograft - przeszczep do brata bliźniaka

Materiały7.4

Homeostatyk - środek zatrzymujący krwawienie

Poręczność chirurgiczna - łatwość aplikacji przez lekarza

Spongostan - z żelatyny wieprzowej, nierozpuszczalny w wodzie

Surgicel - utleniona regenerowana celuloza, homeostatyk, wchłanialny, bakteriobójczy

CorMatrix ECM - implant osierdzia, arterii szyjnej

Stenty8.

przełyku8.1

Stenty metalowe - wytwarzane ze stali Cr-Ni-Mo lub stopów z pamięcią kształtu

Stenty konwencjonalne (polimerowe) - wymagane wcześniejsze poszerzenie przełyku

urologiczne8.2

poliuretan - stostowanie krótkoterminowe

silikon - najbardziej biokompatybilny

dodatkowo heperyna zapobiega inkrustacji


��

protezy głosowe8.3

przeciwgrzybiczne - z silikonu, tytanu, teflonu, srebra

Implanty słuchawkowe9.

Implant Baha - na przewodnictwo kostne

Implnant pniowy - elektryczna stymulacja jądra ślimakowego brzusznego w pniu mózgue

Oko10.

Soczewki kontaktowe10.1

Dobra przepuszczalność dla tlenu, dobra zwilżalność, odporność na odkładanie się na

powierzchni białek.

Miękkie soczewki - hydrożele, hydrożelowo-silikonowe, polimetakrylan 2-hydroksyetylu

(PHEMA) - m. w stanie suchym ma cechy twardego szkła organicznego, po uwodnieniu - miękki i

elastyczny

Twarde soczewki - PMMA, długoterminowe

Implanty oka10.2

nieintegrujące (kulki silikonowe, PMMA)

mechaniczne integrujące (za pomocą kołków)

biointegrujące porowate - wrstanie tkanki (Hap, Al2 O3, PE)

wewnątrzgałkowego10.2.1

Do korekcji krótkowzroczności powyżej 6 dioptrii, leczenie astygmatyzmu, zaćmy


��

Fakijne soczewki wewnątrzgałkowe - materiały hydrofobowe ( PMMA, kolagen, hialuronian

(elastyczność skóry) , PP, silikony, e-PTFE)

siatkówki10.2.2

Implanty elektroniczne - jako zamienniki obumarłych komórek w siatkówce (zwyrodnienia bar-

wnikowego siatkówki),

super cienki chip krzemowy, wszczepiany pod komórki siatkówki

Materiały szewne11.

Nić jest nawlekana na ucho igły lub w nią wtapiana.

Sterylizacja - promieniowaniem γ (izotop Co60) - metoda stosowana do materiałów termolabil-

nych lub tlenkiem etylenu - alkilacja białek funkcyjnych

Poręczność chirurgiczna11.1

Łatwość przechodzenia przez tkankę

Brak zawijania luźniego odcinka nici

Łatwość zawiązywania węzłów

Pewność węzła

Resorbowalne11.2

POLIMERY

Polligrlactin 910 - kopolimer, ok. 12 dni, kwas poliglikolowy - 90%, kwas mlekowy 10%

Apirogenne - nie powodujące wzrostu temperatury

Nieresorbowalne11.3

naturalne (jedwab, len)

syntetyczne (poliestry PET, poliamidy nylon, PP)

ścięgna, tętnice, przeciętego mostka, przeciętej skóry

struna chirurgiczna - włókno wytwarzane z baranich lub kozich jelit

Igły11.4

Wymagania: biozgodność, nietoksyczność, niekarcenogenność, niekapilarność (nie nasiąkają),

gładkość, elastyczność, łatwość sterylizacji


��

skóra - przekrój trójkątny

narządów wewnętrznych - kolisty

Opatrunki12.

Generacje12.1

I generacji - nieprzepuszczalne dla wilgoci np. polietylen, polipropylen, poliestry

II generacji - poliuretan, hydrokoloidy

III generacji - hydrofilowe filmy poliuretanowe i hydrożele

Cechy12.2

Zapewnić temperaturę, wilgotność, wymianę gazową, pH

Nieprzepuszczalność dla bakterii

Usuwać nadmiar wysięku i toksycznych cząstek

Nie hamować rozwoju ziarniny

Być nietoksyczny i hipoalergiczny

Nie przywierać do rany

Nie uszkadzać nowopowstałych tkanek

Opatrunki aktywne - wspomagają i stymulują proces gojenia się rany12.3

błony i opatrunki poliuretanowe

hydrożele, hydrokoloidy

biomateriały pochodzenia naturalnego-alginianowe, kolagenowe, chitozanowe, fukoidyna

srebro

dekstranomery i pochłaniające zapach

CombiDerm - hydrokolaidowo-hydropolimerowy opatrunek, absorbuje wysięk z rany

Fibracol - hipoalergiczny, zawiera alginian, do ran szarpanych i odleżyn

Inadine - z żelem jodoforowym

Tender wet - duża absorpcja wysięk, pobudza autolizę

Promogram - bioresorbowalny, kolagenowo-celulozowy

Tkaniny biostatyczne12.4Tkaniny impregnowane nanocząsteczkami srebra12.4.1

hamują rozwój bakterii, w tym gronkowca złocistego


��

oddzież i pościel z tkanin biostatycznych dla chorych na Atopowe Zapalenie Skóry

ograniczają kolonizację skóry

zapobiegają kontaminacji bakteryjnej


��

Zaawansowane Materiały

Documents

Transcript of Zaawansowane Materiały