پلی یورتان گونه ای پلیمر است که به دلیل منفعتهای بسیاری که دارد در جهان پزشکی از آن برای کارهای مختلف مصرف می شود. شما در این بخش با کاربردهای گوناگون پلی یورتان آشنا می شوید
پلی یورتان یک پلیمر ترموست است که از ترکیب متیلن دی ایزو سیانات با پلی ال ها و برخی افزودنی های شیمیایی دیگر پدید می‌آید. با انتخاب این افزودنی ها و تغییر شرایط شیمیایی و فیزیکی فرایند واکنش ، می توان خواص گوناگونی را برای کاربردهای متنوعی به وجود آورد.
همین ویژگی پلی یورتان باعث گسترش کاربرد آن در بخش‌های مختلف زندگی شده است. این پلیمر به دلیل بهداشتی بودن به فرم الاستومر در ساخت روکش‌های مخازن ، تفاله‌ها و بسته بندی در صنایع غذایی و دارویی ، ساخت دستکش‌ها ، پوشش‌ها و سایر تجهیزات جراحی و اتاق عمل ، قلب و سایر اعضای مصنوعی و غیره کاربردهای فراوانی دارد.
الاستومرهای پلی یورتانی ، خانواده ای از کوپلیمرهای توده ای بخش شده است که کاربردهای مهمی در زمینه های صنعتی و پزشکی پیدا کرده است. اولین پلی یورتان از واکنش دی ایزو سیانات آلیفاتیک با دی آمین به‌دست آمد. اتو بایر و همکارانش اولین بار این پلی یورتان را معرفی کردند که به شدت آب دوست بود و بنابراین به‌عنوان پلاستیک یا فیبر نمی توانست مورد استفاده قرار گیرد.
واکنش بین دی ایزوسیانات‌های آلیفاتیک و گلیکول‌ها منجر به تولید پلی یورتانی با خاصیت پلاستیکی و فیبری شد. به دنبال آن ، با استفاده از دی ایزو سیانات آروماتیک و گلیکولی با وزن مولکولی بسیار بالا ، پلی یورتانی بدست آمد که خانواده مهمی از الاستومرهای ترموبلاستیک به‌شمار می رود.
خواص یورتان‌ها از مواد تـرموست بسیار سخت تا الاستومری نرم تغییر می کند. از پلی یورتان‌های ترموپلاستیک ، در ساخت وسایل قابل کاشت بسیار مهمی استفاده می شود. چرا که دارای خواص مکانیکی خوب نظیر استحکام کششی ، چقرمگی ، مقاومت به سایش و مقاومت به تخریب شدن ، به‌علاوه زیست سازگاری خوب است که آنها را در گروه مواد مناسب جهت کاربردهای پزشکی قرار می دهد.
الاستومرهای پلی یورتانی انطباق پذیری مکانیکی بالا ، استحکام کشش بالا و تمایل بسیار کم به افت حالت کشسانی دارند. تحقیقـات آزمایشگاهی نشان داده اند که الاستومرهای یورتانی در مقایسه با دیگر پلیمرهای به‌کار رفته در کاشت‌های قلبی-عروقی خواص شیمیایی و مکانیکی بالایی برای کاربرد در پروتزهای عروقی دارند. مهم‌ترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار به‌وجود می آید. خلاصه اینکه پلی یورتان در اشکال مختلف مانند: فراورده های فوم ، فیلم و الستومرها به کار گرفته می شوند.
رگ‌های مصنوعی کوچک‌تر از ۶ میلیمتر اغلب در اثر تجمع لخته و آسیب به مغز و سایر اعضا استفاده نمی شود ولی اکسید نیتریک از تشکیل لخته ها جلوگیری می کند. پلی‌یورتان در ترکیب با آب اکسید نیتریک آزاد می کند. اکسید نیتریک مانع چسبیدن پلاک‌های خونی به یکدیگر شده و تعداد رگ‌های خونی را افزایش می دهد. همچنین موجب افزایش تعداد چرخه گوانوزین منوفسفات (GMP) در سلول‌ها می شود که سبب فعالیت بیشتر آنزیم‌ها وافزایش بیان ژن در سلول می شود.
کاربردهای پلی یورتان
با استفاده از پلی اترها به عنوان پلی ال ، در سنتز پلی یورتان می توان کاشتنی های طولای مدت تهیه نمود که در قلب مصنوعی ، کلیه مصنوعی ، ریه مصنوعی ، هموپرفیوژن ، لوزالمعده مصنوعی ، فیلترهای خونی ، کاتترها ، عروق مصنوعی ، بای پس سرخرگ‌ها یا سیاه رگ‌ها ، کاشتنی‌های دندان ولثه (ایمپلنت های دندانی ، اوردنچر نوعی دندان مصنوعی) ، بیماری‌های ادراری (بیماری های عروق کلیه مثل انوریسم شریان کلیه ، انفارکتوس کلیه و ترومبوزورید کلیوی) ، ترمیم زخم (زخم بستر یا زخم فشاری ، زخم دیابتیک) ، رساندن یا خارج کردن مایعات ، نمایش فشار عروق ، آنژیو پلاستی ، مسدود کردن عروق ، جراحی عروق آئورت و کرونری ، دریچه های قلب سه لتی و دو لتی (ترمیم دریچه به روش جراحی ، تعویض دریچه به روش جراحی و اصلاح تنگی دریچه با بالون) کاربرد دارند.
تأثیر ساختار شیمیایی و مورفولوژی سطح ، روی خون سازگاری پلی یورتان
در اواخر سال ۱۹۸۰ تعدادی از دانشمندان شیمی ، ساختار و مورفولوژی سطح پلی یورتان‌ها را مورد بررسی قرار دادند و به‌تدریج روش‌های جدید پوشش دهی سطح به همراه پیوندهای مواد دیگر به سطح پلی یورتان‌ها ، با هدف بهبود خون سازگاری ابداع شد. در سال‌های اخیر ، ترکیب شیمیایی پلی یورتان‌ها جهت بهبود خون سازگاری با تغییرات بسیار زیادی همراه شده است.
از جمله این موارد سنتز پلی یورتان – ئورا با قسمت‌های نرم آبدوست است. کوپر نیز در مورد ارتباط بین شیمی پلی ال‌ها و خون سازگاری پلی یورتان‌ها تحقیقاتی را بر روی نمونه های مختلف پلی یورتان‌ها با پلی ال های متفاوت نظیر PEO ، PTMO ، PBD (پلی بوتادین) و PDMS انجام داد. این پلی یورتان‌ها به روش پلیمریزاسیون دو مرحله ای تهیه شدند و به روی لوله های پلی اتیلنی پوشش دهی شده و سپس درون بدن سگ قرار گرفته تا پاسخ لخته زایی آنها مشخص شود.
پلی یورتان با پلی ال PDMS کمترین لخته زایی را نسبت به نمونه های دیگر نشان داد. طبیعت آب گریز PDMS باعث بهبود آب گریزی سطح پلی یورتان پایه PDMS و در نتیجه توجیهی برای بهبود خون سازگاری آن نسبت به سایر موارد می شود و میزان چسبندگی اولیه پلاکت ها با افزایش آبدوستی پلی ال ها افزایش می یابد. بنابراین باید گفت که خون سازگاری پلی یورتان‌ها بستگی زیادی به ترکیبات سازنده آن و عوامل مختلف نظیر جداسازی مـیـکـروفـاژهـا، نـاهـمـگـنـی سـطـح آب دوسـتـی خـواهـد داشت. استفاده از سولفونات با پوشش‌هایی نظیر هپارین در تغییر پاسخ خون به این مواد نقش بسیار عمده‌ای را ایفا می کنند.
محققی به نام SANTERRE ، پلی یورتان‌هایی را بر پایه سولفونات سنتز کرد که دارای گروه‌های مختلف سولفور (۳/۱%-۱/۴%) بود. در نمونه های با گروه‌های سولفونات بیشتر زمان لخته زایی افزایش یافت.
روش‌های بهبود خواص سطحی پلی یورتان‌ها
با توجه به اینکه خون سازگاری یک بیومتریال بستگی مستقیم به شیمی سطح آن دارد ، تغییر در وضعیت سطحی کمک بسیار زیادی در حل مشکلات خون سازگاری خواهد کرد. از جمله موادی که نتایج رضایت بخشی را در بهبود خون سازگاری نشان داده اند ، می توان به سولفونات پلی اتر یورتان ، پیوند سطح آکریل آمید و دی آکریل آمید با پلی اتر یورتان ، اتصال فسفوریل کولین به سطح پلی اتر یورتان با استفاده از پرتو UV و پیوند پروپیل سولفات – پروپیلن اوکساید (PEO-SO3) ، اشاره کرد.
در سال‌های اخیر محققان زیادی برای افزایش بهبود خون سازگاری بیومتریال‌ها از پیوند هپارین به سطح آنها استفاده کرده اند که نتایج رضایت بخشی نیز به همراه داشته است.
تخریب پلی یورتان‌ها
همه پلیمرها امکان تخریب دارند و پلی‌یورتان‌ها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. جهت جلوگیری از تخریب پلی یورتان‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد که شامل هیدرولیز ، فتولیز ، سلولیز ، تومولیز ، پیـرولیز (تجزیه در اثر حرارت) و تخریب بیولوژیک ، ترک بر اثر استرس محیطی ، اکسید شدن و تخریب به وسیله میکروب و قارچ‌ها می شود. در حالت بیولوژیک تنش محیطی باعث ایجاد ترک می شود که در نهایت شکست ممکن است بوجود آید و باعث ایجاد تخریب سطحی ویژه در پلیمر شود.
آنزیم‌ها نیز می توانند باعث تخریب پلی یورتان‌ها شوند. تخریب میکروبی ، یک واکنش تجزیه شیمیایی است که به وسیله حمله میکرو ارگانیسم‌ها صورت می گیرد. آنزیم‌ها و قـارچ‌ها نیز ممکن است پلی یورتان‌ها را تخریب کنند. پیوندهای مستعد برای تخریب هیدرولیتیک در پلی یورتان‌ها ، پیوندهای استری و یورتانی است. استرها به اسید و الکل تجزیه می شوند و پیوندهای یورتانی در نتیجه تخریب شدن به کربامیک اسید و الکل هیدرولیز می شود.
ترکیبات مسئول تخریب پلیمرها در بدن شامل آب ، نمک ، پراکسیدها و آنزیم‌ها است. به طور کلی مولکول‌هایی مانند ویتامین‌ها و رادیکال‌های آزاد باعث تسریع تخریب در سرتاسر ماده می شوند. تخریب پلیمر در مایع مدیا (پلاسما و بافت) به‌طور کلی شامل مراحل زیر است:
۱- جذب مدیا در سطح پلیمر
۲- جذب مدیا به توده پلیمر
۳- واکنش‌های شیمیایی با پیوندهای ناپایدار در پلیمر
۴- نقل و انتقال تولیدات تخریب از ماتریس پلیمر و جذب سطحی محصولات تخریب از سطح پلیمر.
تأثیر آبدوستی بر میزان تخریب پلی یورتان‌ها
یکی از مشکلات اصلی کاشت پلی یورتان‌ها در حالت تست حیوانی تمایل آنها برای آهکی شدن و تخریب شدن است. اکثر ایمپلنت‌های پلی یورتانی در حالت تست حیوانی از طریق هیدرولیز تخریب می شود. الاستومرهای زیست تخریب پذیر در ایمپلنت‌های قلبی و عروقی ، داربست‌ها برای مهندسی بافت ، ترمیم غضروف مفصل ، پوست مصنوعی و در تعویض و جانشینی پیوند استخوان اسفنجی استفاده می شود. مواد هیدروفیل مانند هیدروژن‌ها ، به‌عنوان سدی برای چسبندگی بافت‌ها استفاده می شود. موادی با هیدروفیلی کم ، باعث چسبندگی اکثر سلول‌ها می شود که برای داربست‌های مهندسی بافت مناسب است.
واکنش پلی یورتان زیست تخریب پذیر با استئوبلاست‌ها و کندروسیت‌ها و ماکروفاژها
کاربرد پلیمرهـای زیسـت تخریب پذیر به‌عنوان یکی از پیشرفت‌های عمده در تحقیقات مواد در پزشکی مطرح است. مواد زیست تخریب پذیر کاربردهای بیشماری در پزشکی و جراحی دارند و این مواد طوری طراحی شده است که در حالت invivo تخریب شود.
تصور کلی از زیست سازگاری بر اساس واکنش میان یک ماده و محیط بیولوژیک است. واکنش بافت‌ها وسلول‌ها در خیلی از موارد به وسیله پاسخ التهابی مشخص می‌شود. در مهندسی بافت از ماتریس‌ها و داربست‌های زیست تخریب پذیر پلیمری به‌عنوان حامل سلول برای بازسازی بافت‌های معیوب استفاده می شود. به‌طور کلی ، ایمپلنت‌ها نباید باعث پاسخ غیر عادی در بافت‌ها و باعث تولید مواد سمی یا تأثیرات سرطان زایی در بافت شوند. در تحقیقات جدید ، پلی یورتان‌های زیست تخریب پذیر زیست سازگاری مطلوبی از خود نشان می دهد ، این پلی یورتان‌ها هر چند که باعث فعال شدن ماکروفاژها می شود ولی تأثیرات سمی و سرطانزایی در بدن ندارد.
در تحقیقات تست حیوانی ، فوم پلی یورتان زیست تخریب پذیر زیست سازگاری مطلوبی را از خود نشان داده است. در یک تحقیق جدید ، جهت ارزیابی زیست سازگاری از فوم پلی استرپلی یورتان زیست تخریب پذیر ، استفاده شده نتایج بدست آمده نشانگر این مطلب است که استئوبلاست‌ها و ماکروفاژها توانایی بیگانه خواری وفاگوسیتوز محصولات تخریب را دارند و محصولات تخریب در غلظت کم تأثیری در رشد و عملکرد استئوبلاست‌ها نمی گذارد. به‌طور کلی کندروسیت‌ها و استئوبلاست‌ها در فوم زیست تخریب پذیر تکثیر یافت و فنوتیپشان را نگاه داشت. این مطلب نشان می دهد که این داربست‌ها برای مراحل ترمیم استخوان مفید است.
ویژگی‌های پلی یورتان
۱- بالاترین ضریب مقاومت رسانایی گرمایی در میان عایق‌های عالی و معدنی
۲- عدم جذب آب و رطوبت
۳- قیمت مناسب
۴- بهداشتی بودن و عدم بروز حساسیت پوستی
منبع-bmecenter
