Биоразлагаемый черепной имплантант из смеси PLA/TCP, изготовленный по технологии селективной лазерной плавки (SLM) – результат тесного сотрудничества фирмы KLS Martin и Центра стоматологического материаловедения и исследования биоматериалов (ZWBF) Университетской клиники г. Аахен Институт лазерной техники им. Фраунхофера (ILT)

На выставке инновационных технологий в области медицины COMPAMED 2011 (16–18 ноября), которая пройдет в Дюссельдорфе параллельно с крупнейшей медицинской выставкой MEDICA, в очередной раз будет представлено все, что связано с медицинской техникой и оснащением – от материалов и компонентов, систем и промежуточных продуктов, до приборов и услуг.

Уже пятая по счету выставка COMPAMED посвящена новым материалам, способам их обработки и переработки, и возможностям применения в медицине. Новые пластмассы и металлические сплавы, керамические материалы или композиты часто становятся отправной точкой инноваций в сфере медицинской техники. Это относится, в том числе, и к биоразлагаемому полиэфиру на базе молочной и гликолевой кислоты, выпускаемому фирмой Evonik Roehm GmbH (Дармштадт) под торговой маркой «RESOMER». Полимеры могут использоваться для изготовления шовного материала, винтов, пластин и штифтов, носителей действующего вещества и стентов. Правильный выбор сополимеров позволяет очень эффективно регулировать продолжительность нахождения материала в человеческом теле от нескольких недель до 4 лет. Другими важными компонентами специализированного применения являются «конструктор» из мономеров, сочетания мономеров в полимерной цепи, микроструктура таких цепей, молекулярная масса и концевые химические группы, которые в совокупности открывают множество возможностей синтеза «идеальной» молекулы определенного назначения.

PEEK – полимер для имплантантов, подвергающихся механическим нагрузкам

Полиэфирэфиркетоны серии VESTAKEEP I фирмы EVONIK медицинского назначения теперь зарегистрированы в Управлении по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA). Типичными областями их применения являются, в том числе, имплантаты для позвоночника и ортопедические имплантаты

Полиэфирэфиркетон (PEEK) – это еще один полимер, набирающий популярность в сфере медицинской техники, в частности, в области имплантантов, подвергающихся механическим нагрузкам. Благодаря хорошей биосовместимости, этот материал допущен к длительному применению в человеческих имплантантах. Материал PEEK-OPTIMA фирмы Invibio (Великобритания) отличается исключительным и сбалансированным сочетанием механических, физических и химических свойств. Благодаря частично кристаллической структуре, он имеет идеальные рентгенологические характеристики и высокую проницаемость для излучения при компьютерной и магнитно-резонансной томографии без потерь на рассеивание и появления артефактов. Этот полимер обладает еще одним преимуществом. Он улучшает соединение кости с имплантантом, так как его модуль эластичности схож с таковым коркового слоя костной ткани. Для гарантии чистоты и отсутствия инфекций в современных технологиях стерилизации используют агрессивные химикаты, высокое давление пара в автоклавах или высокие дозы излучения. Изделия из PEEK-OPTIMA предоставляют пользователям свободу выбора, так как допускают дезинфекцию любыми способами. Это еще одна причина того, что в некоторых областях PEEK на 80-90% заменяет титан.

Многие новые материалы с подходящими свойствами часто оказываются непригодными к переработке, которая требуется для тех или иных видов применения. Поэтому Исследовательский институт производственных разработок и прикладных материалов имени Фраунхофера (IFAM, Бремен) разработал технологию порошкового литья под давлением для биосовместимых материалов. Технология уже используется в серийном производстве и позволяет изготавливать сложные детали без последующей обработки резанием. В ходе этого процесса, называемого также литьем металлов под давлением (MIM), металлический порошок смешивается с органической связующей системой в процентном соотношении 65:35, при этом связующее вещество удаляется при плавлении и формовании изделий. Затем выполняется спекание до получения окончательной прочности. Помимо металлов могут использоваться также керамические материалы, такие как оксид алюминия, оксид циркония или гидроксиапатит. Биозразлагаемый гидроксиапатит является основным минералом костной ткани.

Особый интерес представляют смеси гидроксиапатита и полимолочной кислоты, так как по своим механическим свойствам плотные композиционные материалы такого рода очень схожи с костной тканью человека. Первой областью применения стало изготовление интерферентных винтов для фиксации крестообразных связок колена. Микроструктурирование деталей, изготовленных по технологии MIM, улучшает биоактивность и регулирует поведение тканевых клеток.

Кардиологические имплантанты – миллиардный рынок

Спиралеобразный коронарный стент из биоабсорбируемого полимера. После проведения лечения материал разлагается, так как стент, воспринимаемый как инородное тело, не должен долго находиться в организме. Через такой биоабсорбируемый имплантат на микроклеточной основе в тело вводятся лекарственные препараты. Таким образом, стент является не только каркасом для сосуда, но и позволяет проводить лекарственную терапию зоны патологических изменений.

По последним оценкам объем мирового рынка кардиологических имплантантов составляет около 15 млрд. долларов, что делает его крайне привлекательным для разработчиков. Также растет значение технологий нанесения покрытий на катетеры и стенты, так как это открывает широкие возможности для применения новых и индивидуализированных видов лекарственной терапии. «Покрытия повышают функциональность, срок службы и экономичность, улучшают направление и позиционирование соответствующих деталей, а также облегчают манипуляции и снижают риск травм у пациента», - рассказывает профессор Ганс-Вильгельм Энгельс, компания Bayer Material-Science. Для изготовления покрытий используются гидрофильные и не слипающиеся полимеры, такие как поливинилпирролидон (ПВП), гиалуроновая кислота. Поскольку такие соединения часто растворимы в воде, их необходимо стабилизировать путем сшивания.

Недавно фирма Bayer представила новое покрытие «Baymedix CD 500», в которое могут встраиваться действующие вещества. Такие стабильные оболочки обеспечивают программируемое высвобождение множества разнообразных веществ, от небольших молекул до лечебных протеиновых продуктов. Биологическая совместимость этих систем была подтверждена испытаниям in vitro и in vivo. Кроме того, специалисты уже работают над оптимальными системами для биоразлагаемых стентов.

3D-измерение шероховатости поверхности в нанометровом диапазоне

Клаус Йопп, научный журналист, Гамбург

Пласткурьер