Полимер — это пластик органического или неорганического происхождения, применяющийся в медицинской промышленности и других областях. Начало применения пластика в медицине датируется XVIII веком. Тогда хирурги впервые использовали каучуковое сырье в качестве биомедицинского материала. В середине XX века появились полимерные шприцы и другие, известные сегодня, приборы.
Определение и технологические особенности
Полимерный пластик может состоять из органических или неорганических веществ. Химическая структура представлена макромолекулами, которые соединены длинной цепочкой из химических или организационных связей. Например, органическое сырье состоит из обычного природного белка. Однако, сейчас методы синтеза, производство и переработка осуществляются в промышленных масштабах.
Полимеризация — основная технология изготовления полимеров. Другие способы производства: химический и конденсационный. Цель использования различных технологий изготовления — получение высокомолекулярных соединений с многократно повторяющимися элементами химической структуры. К синтезируемым относятся ПВХ-пластики, полиэтиленовые вещества, к природным — целлюлоза, каучук, полисахариды.
Структура полимерного материала состоит из мономерных звеньев. В производственных или природных условиях они становятся длинными макромолекулами. Мономеры относятся к низкомолекулярным веществам. Их звенья составляют структуру макромолекул. То есть, мономер в пластике — это часть химической связанной цепочки, полученной при проведении полимеризации.
Свойства и уникальные характеристики полимеров
Уникальные свойства полимеров: прочность, гибкость и малый вес. Они достигаются благодаря повторению множества звеньев, соединенных единой неразрывной цепью.
Другие свойства:
- Долговечность. Из полимеризованного сырья производят имплантаты для стоматологии, протезы.
- Низкая теплопроводность.
- Умение восстанавливать первоначальную форму.
- Восприимчивость к окрашиванию.
- Отсутствие растворимости в воде (свойство актуально не для всех пластиков).
- Химическая инертность, молекулярная стабильность.
- Диэлектрические параметры. Из полимеров изготавливается изоляция.
Материал обладает особыми характеристиками: механическими и физико-химическими. Механика объясняется эластичностью и повышенной вязкостью. Полимеризованные изделия устойчивы к обратимой деформации. Стеклообразный и кристаллический пластик характеризуется малой хрупкостью вне зависимости от нагрузки.
Растворы отличаются высокой вязкостью при низкой концентрации исходного сырья. Физико-химические характеристики полимеризованные пластиков указывают на возможность быстрой смены физического состояния в реакции с небольшим количеством заданного реагента.
Медицина: назначение
Полимеризованные материалы применяются в медицине.
Основные области использования:
- Доставка медицинских препаратов. В пластиковых емкостях инкапсулируются лекарства. Таким способом организовывается доставка жизненно важных препаратов в тело человека без побочных эффектов.
- Медицинское назначение — инженерия (создание тканей). Подразумевается хирургия (искусственные сосуды), изготовление каркасов для поддержания регенерации новых органов, тканей. Речь идет об исправлении дефектов скелета, производства синтетической кожи в ожоговых клиниках.
- Лечебное оборудование. Материалы используются для производства швов, катетеров, имплантатов. Они характеризуются биологической совместимостью, отсутствием аллергии при внедрении в человеческое тело.
- Инструменты для диагностики. Продукция используется для изготовления специальных биосенсоров. Диагностика определяет контроль эффективности лечения, выявляет заболевания.
- Заживление ран. Пластик применяется в производстве медицинских гидрогелей.
Медицинская пластмасса применима для изготовления деталей для корпуса МРТ-приборов, пластиковых шприцев, протезов. Эти пластики характеризуются пластичностью, твердостью, точностью, совместимостью с литьем, давлением и 3D-печатью. При выборе полимеризованных изделий необходимо обращать внимание на описание свойств и характеристик продукции.
Виды пластика для медицины:
1. Термопластики: пластичность, размягчение и затвердевание при температурном воздействии
2. Эластомеры: вязкоупругие характеристики, восстановление формы после растяжения
3. Термореактивная продукция: сохранение стабильной твердости после нагрева и остывания
В фармацевтике и медицине применяется термопластичная продукция.
Полиэтилен
Пластичные полимеры, имеющие линейную структуру мономерных этиленов с низкой или высокой плотностью. Бывают высокомодульными, высокими плотными, низкими плотными, сшитыми. Полиэтиленовый полимер характеризуется прочностью, пластичностью, высокой температурой плавления (до 1800 °C).
Полиамид
Относится к нейлоновой группе, бывает природным и синтетическим. Второй тип (синтетику) производят с помощью соединения молекул карбоксильной и аминной группы. Характеризуется невосприимчивостью к истиранию, устойчивостью к разрыву, гибкостью, отсутствием коррозии. Подходят для изготовления на 3D-приборах, станках ЧПУ, литьем способом.
ПВХ
Поливинилхлориды относятся к медицинским материалам, отличаются стерильностью. ПВХ-пластик бывает жестким и гибким. Отличается огнестойкостью, химической инертностью, прочностью, длительным сроком службы. Применяется для деталей в приборах под гемодиализ, катетеров, хирургического оборудования.
Полистирол
Относится к группе конструкционных пластиков. Бывает гладким и вспененным (к медтипу относится первый вариант). Особенность полистирола — термическая пластичность. Бывает белым, прозрачным, окрашенным. Производится по технологии полимеризации стирола.
Поликарбонат
Производится конденсационным способом из фосгена и А-бисфенола. К основным характеристикам поликарбоната относятся: стойкость к истиранию, огнеупорность, механическая прочность. Подходит для стерилизации — паровой обработки при температуре 120 °C. Может заменить медицинское стекло.
Полипропилен
Относится к стабильно устойчивому пластику. Изготавливается с помощью полимеризованного наращивания цепочки этилена и пропилена. Устойчив к механическим ударам, растрескиванию, эксплуатационной усталости. Температура плавления достигает 1700 °C. Хорошо выдерживает тепловые нагрузки, поэтому, используется в производстве мембранного медоборудования (оксигенаторов), протезов суставов пальцев.
Полиметилметакрилат
ПММА — это разновидность акрилового стекла, для изготовления которого используется метилметакрилат. Полиметилметакрилат характеризуется жесткостью, механической прочностью, отсутствием восприимчивости к ультрафиолету. Он подходит для окрашивания, имеет хорошую светопропускную способность. Температура плавления полиметилметакрилата достигает 250 °C.
АБС-пластик
Полное название АБС-пластика — акрилонитрил-бутадиен-стирол. Он производится по технологии полимеризирования акрилонитрила и стирола с присутствием полибутадиена. Ключевые свойства акрилонитрил-бутадиен-стирола: химическая стабильность, устойчивость к разрыву и механическим повреждениям. Особенность АБС-пластика — твердость, сравнимая с некоторыми металлами. Подходит для изготовления нерассасывающихся шовных компонентов.
Применение полимеров в медицине
В медучреждениях, лабораторных больничных комплексах и остальных лечебно-профилактических местах можно увидеть пластиковые приборы и расходники.
Что изготавливают:
- пропиленовые шприцы;
- ПВХ-пакеты для внутривенных вливаний;
- импланты для ортопедии;
- диагностические тестовые комплекты из полистирола;
- хирургический инструмент;
- стерилизационные лотки;
- ортодонтологические аппараты, протезы.
Каждый тип полимерной продукции подходит для определенных нужд. Например, из метилметакрилата и поликарбоната изготавливают безопасные стеклянные емкости, которые сложно разбить, из полипропилена — гибкие части протезов. При покупке необходимо обращать внимание на свойства и назначение материалов.
Заключение
Разнообразие полимерных медизделий по-настоящему впечатляет. Они полностью заменили непрактичное стекло и металлические расходники. Материал уникален, поскольку сочетает в себе прочность, легкость, биосовместимость и малый вес. Покупка медицинских полимеров — ответственный шаг, требующий проверки качества продукции. Поэтому, при выборе пластика необходимо учитывать репутацию производителя.