پلیمرهای کاربردی در حوزه پزشکی

از کدام پلیمر ها به منظور ساخت محصولات پزشکی با استفاده از روش روزن رانی تزریقی استفاده می شود؟

انتخاب یک پلاستیک دارای درجه پزشکی برای ساخت محصولات پزشکی و یا قطعات تجهیزات پزشکی به عنوان تصمیمی مهم به شمار می آید. از مدت‌ها قبل پلیمرها در مقایسه با مواد فلزی برای تولید محصولات مختلف در حوزه پزشکی از مزیت‌های بیشتری برخوردار بودند و این موضوع نیز به دلیل وجود محلولهای نمکی ایزوتونیک در آنها می باشد که مواد خارج سلولی بدن را تشکیل می‌دهند. به طور کلی این محلول ها ویژگی‌های بسیار متضادی با فلزات دارند اما این محلول ها نمی توانند باعث تجزیه پلیمرهای سنگین وزن شوند. مواد پلیمری به طور کلی دارای سه گروه متفاوت می باشند: گروه اول را ترموپلاستیک ها تشکیل می دهند که پلیمر های شاخه دار و یا خطی بوده و امکان قالب گیری و یا ذوب آنها با استفاده از روش‌های سنتی فراهم می باشد و در صورتی که این مواد در معرض حرارت قرار بگیرند، وکس تولیدی می‌تواند به حالت های مختلفی قالب گرفته شود. ترموست ها به انواعی از پلیمرهای شبکه ای و یا پلیمر های دارای اتصالات عرضی گفته می شود که معمولاً حالتی مستحکم و شکل ناپذیر دارند و از شبکه های مولکولی سه بعدی تشکیل شده اند و امکان ذوب مجدد آنها نیز وجود ندارد. این دسته از مواد پلیمری با قرارگیری در معرض حرارت به جای آنکه ذوب شوند، تجزیه میشوند. الاستومر نیز به لاستیک‌هایی گفته می‌شود که می‌توان آنها را با کشیدگی تغییر داد و یا پس از رفع فشار، آنها به حالت اولیه خود برمیگردند. ترمو پلاستیک ها ۹۰ درصد از وزن تمام پلاستیک ها یی را تشکیل می دهند که در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد و برعکس اکثر پلاستیکهای ترموست، ترموپلاستیک ها را می توان بدون ایجاد تغییر در خواص و یا کاهش ویژگی‌های مثبت به شکل های متفاوتی تبدیل کرد و فراوری نمود. در این قسمت به انواعی از رایج ترین ترموپلاستیک هایی می پردازیم که با استفاده از روش قالب گیری تزریقی برای تولید محصولات پزشکی به کار برده می شوند.

• پلی اتیلن: این دسته از پلیمرها با نام پلی تن نیز شناخته می‌شود و ممکن است بسیار سنگین وزن یا سبک وزن باشند. از ویژگی‌های آن نیز می‌توان به مقرون به صرفگی، مقاوم در برابر خوردگی و ضربه، جذب بسیار کم آب و حفظ عملکرد کلی و یکپارچگی ساختاری پس از چرخه های استریلیزه سازی مداوم اشاره کرد. پلی اتیلن به عنوان نوعی پلیمر ترکیبی روزنه دار از نظر زیستی حالتی بی اثر و ساکن داشته و در بدن نیز تجزیه نمی شود و به طور کلی برای ایمپلنت های پزشکی به کار برده می شود.

• پلی پروپیلن ها: به طور کلی سه دسته متفاوت از پلی پروپیلن ها وجود دارد. دسته اول جوربسپار هایی می باشند که از واکنش بین پروپیلن و کاتالیزگر به وجود می‌آیند و در بین انواع پلی پروپیلن های موجود دارای بیشترین استحکام و استحکام کششی هستند. در حالت عادی و عدم وجود مواد افزودنی همانند رنگها، این ماده حالت شفافی داشته و به راحتی می توان طرف دیگر آن را مشاهده کرده و یا می‌توان عنوان کرد که شفافیت تماسی آن با مایعات زیاد میباشد. این جوربسپار در مقایسه با دو نوع دیگر عنوان شده از مقاومت کمتری در برابر ضربه برخوردار می باشند به خصوص در صورتی که در معرض دمای کمتر از 0 درجه سانتیگراد قرار گیرد. بسپارهای تناوبی و یا همبسپارهای هموفازیک که با استفاده از میزان کمی از اتیلن (حدود ۵ درصد) ساخته می شوند که این مقدار از اتیلن باعث می‌شود تا بلورینگی ماده پلیمری از بین برود و به همین دلیل دارای بیشترین شفافیت ممکن خواهد بود. علاوه بر آن این نوع از هم بسپارها از انعطاف پذیری بسیار زیادی برخوردار بوده و در مقایسه با سایر انواع موجود کمترین استحکام کششی را دارند. اگر بخواهیم دسته دوم از پلی پروپیلن ها را با دسته اول مقایسه کنیم متوجه می‌شویم که هر دوی آنها مقاومت کمی در برابر ضربه در دمای پایین دارند. دسته سوم نیز شامل همبسپار های بلوکی می‌شود که در یک سیستم دو راکتوری ساخته می شوند و در آنها ماتریس جور بسپار در رآکتور اول ساخته شده و سپس به راکتور دوم انتقال داده می‌شود که در آنجا اتیلن و پروپیلن ساخته می‌شوند تا بتوانند لاستیک‌های اتیلن پروپیلن را به شکل ذرات بسیار کوچکی تولید کنند که در فاز ماتریسی جوربسپار انتشار یافته است. این ذرات، مقاومت در برابر ضربه را در دمای محیطی و دمای بسیار پایین به ترکیب مورد نظر القا می کنند. نوع سوم از پلی پروپیلن ها دارای استحکام متوسط و استحکام کششی متوسط می باشند. به طور کلی می‌توان عنوان کرد که هر چقدر میزان مونومر اتیلن اضافه شده به این ترکیبات بیشتر باشد میزان مقاومت در برابر ضربه آنها نیز بالاتر خواهد بود و استحکام و استحکام کششی مواد نیز پایین تر خواهد آمد. پلی پروپیلن نوعی ماده سفید رنگ بوده که از نظر ظاهری حالتی ناصاف داشته و از مقاومت شیمیایی بالایی برخوردار می باشد. پلی پروپیلن در برابر فشار، ترک، ضربه و خستگی مقاومت زیادی داشته و نقطه ذوب آن نیز بالا می باشد. از پلی پروپیلن در حوزه پزشکی به منظور تولید سرنگ های یکبار مصرف، رابط، پروتزهای مفصل استخوانی، بخیه های غیر قابل جذب، ظروف پلاستیکی چند بار مصرف، بطری های مواد دارویی تجویزی و کیسه های شفاف استفاده میشود.

• پلی متیل متاکریلات: پلی متیل متاکریلات نوعی رزین ترکیبی می‌باشد که از خواصی همانند شفافیت، استحکام، سفتی و همچنین انتقال فوق العاده نور مرئی برخوردار است. این ماده گزینه بسیار ایده آلی برای جایگزینی شیشه می باشد و می تواند نور تابیده شده به روی سطح خود را بازتاب نمایند و به همین دلیل بیشتر برای ساخت الیاف نوری در حوزه مخابرات و آندوسکوپی استفاده می شود.

• پلی وینیل کلراید: پلی وینیل کلراید به صورت کلی به سه حالت ساخته می شود که در حالت اول مواد نرم‌ کننده به آن اضافه نمی‌شود و حالت سختی داشته و در وضعیت دوم یکی از پلاستیک های انعطاف پذیر به شمار می آید. از پلی وینیل کلراید های انعطاف پذیر به صورت معمول در مکان‌هایی استفاده می‌شود که ایجاد محیطی استریلیزه از اهمیت بسیاری برخوردار است و در موارد بسیار نادر نیز برای جایگزینی لاستیک به کار برده می شود. پلی وینیل کلراید ماده ای چگال، ارزان و بسیار در دسترس می باشد. نوع دیگر پلی وینیل کلراید ها بسیار سخت بوده و از استحکام کششی مطلوبی برخوردار می‌باشند. پلیمر یاد شده به طور معمول برای تولید انواع محصولات یکبار مصرف برای خون رسانی و یا همودیالیز استفاده می‌شود و از سایر مصارف آن نیز می‌توان به لوله ها، کاتترهای قلبی، کیسه‌های خون و مواد به کار برده شده در ساخت اعضای مصنوعی اشاره کرد.

• پلی آمید: پلی آمید یا نایلون نوعی ماده ترموپلاستیک ترکیبی است که معمولاً به عنوان جایگزینی برای فلزات ضعیف‌تر به کار برده می شود زیرا دارای استحکام بالا، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر دماهای متفاوت و سازگاری شیمیایی می باشد. پلی آمید گزینه مناسبی برای قالب گیری تزریقی و پرینت سه بعدی می باشد و می توان ویژگی‌های آن را تغییر داد و یا با مواد دیگر ترکیب کرد تا استحکام کلی آن بهبود پیدا کند و همچنین گزینه مناسبی برای تولید قطعاتی است که در معرض فشار بسیار زیادی قرار دارند. این دسته از پلیمرها در مقابل انواع مواد شیمیایی از مقاومت بسیار زیادی برخوردارند اما قالب گیری آنها دشوار بوده و همچنین گران قیمت می باشند.

• اکریلونیتریل بوتادین استایرن: این ماده پلیمری بیشتر برای تولید قطعات و پرینت سه بعدی به کار برده می شود و دارای ویژگی‌های همانند مقاومت در برابر ضربه، حرارت و استحکام می‌باشد که باعث شده است تا این پلیمربه عنوان یکی از پلاستیک های مهندسی مطلوب و یا به عنوان جایگزینی برای مواد فلزی در تولید انواع سازه ها به کار برده شود. امکان قالب گیری این ماده با استفاده از روش تزریقی و بادی و یا روزن رانی نیز وجود دارد و می‌توان آن را ذوب کرد و شکل نهایی آن را تغییر داد. این امکان وجود دارد که پلیمر یاد شده را توسط تابش‌های پرتوی گاما و اتیلن اکسید استریلیزه کرد. مصارف رایج اکریلونیتریل بوتادین استایرن در حوزه پزشکی عبارتند از بخیه های قابل جذب، پروتزهای تاندون، سیستمهای انتقال دارو و همچنین لوله های تنفسی.

• پلی کربنات: پلی کربنات ها به صورت طبیعی موادی شفاف بوده و به خوبی می‌توانند از محصولات تولیدی در برابر اشعه های فرابنفش محافظت کنند و علاوه بر آن جایگزین مطلوبی برای شیشه هستند. انواع پزشکی آنها را میتوان با استفاده از بخار در دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد و یا تابش‌های اشعه گاما یا اتیلن اکسید استریلیزه نمود. پلی کربنات از پلیمرهای سبک وزنی به شمار می آید که مقاومت خوبی در برابر ضربه، گرما، مواد شیمیایی و الکتریسیته دارد و علاوه بر آن از عملکرد بالا و پایداری مطلوبی برخوردار است.

• پلی استایرن: پلی استایرن به عنوان ساده ترین پلاستیک موجود شناخته می‌شود که از مونومرهای استایرن ساخته می‌شود و پلی استایرن های جامد و خالص موادی بدون رنگ و سخت بوده که از انعطاف پذیری کمی برخوردارند. پلی استایرن می تواند حالتی شفاف داشته باشد و یا در رنگهای متفاوتی ساخته شود و علاوه بر آن ماده‌ای مقرون به صرفه است. پلی استایرن ها دارای سه نوع متفاوت میباشند که دسته اول آنها را پلیمرهای دارای مصارف عمومی و انواع متبلور تشکیل می‌دهند، نوع دوم انواع مقاوم در برابر ضربه و نوع سوم نیز انواع هم نظم می باشند. قرار گیری قطعات ساخته شده از این ماده در برابر حرارت باعث می‌شود که آنها شکسته شوند و شکل خود را از دست بدهند اما می‌توان آنها را با استفاده از اتیلن اکسید استریلیزه کرد.

مترجم: ف.آل احمد