پلی یورتان‌های بیو پزشکی

پلی یورتان ها بلوک کوپلیمرهایی هستند که در آن‌ها بلوک های نرم پلی استر یا پلی اتر با وزن مولکولی کم به وسیله گروه یورتان به یکدیگر متصل شده اند، در ساختار این پلیمر سگمنت های سخت، نیمه سخت یا انعطاف پذیر وجود دارد. پلی یورتان ها به عنوان مواد مقاوم در مقابل اشعه گاما، روغن ها، اسیدها و بازها شناخته شده اند و از کاربردهای پلی یورتان ها در صنعت پزشکی می توان به تکنولوژی پیوند اعضاء مصنوعی اشاره نمود.

گزارشات منتشر شده در مورد کاربردهای پزشکی پلی یورتان تقریباً به سال 1959 باز می‌گردد. زمانی که اسفنج سخت پلی استر یورتان با نام تجاری استامر را برای تثبیت استخوان در محل اصلی به آن پیوند زدند، ادعاهای اولیه حاکی از این بود که این ماده استحکام ساختاری لازم را تا رشد استخوان جدید تامین می کند. مطالعات بعدی آشکار کرد که استامر استحکام ساختاری ناکافی، پیشرفت کم رشد استخوان، چسبندگی و میزان بالایی از عفونت در زخم را موجب و در بدن تجزیه می شود. در سال 1961 تعدادی از وسایل مورد استفاده در پیوند قلب و عروق به وسیله یک نوع پلی یورتان تهیه شده توسط شرکت بی اف گودریچ با نام استان وی سی و با استفاده از تترا هیدروفوران پوشش داده شدند. این ماده که یک پلی استر یورتان مانند استامر بود علیرغم خواص سازگاری زیستی اولیه قابل قبول در طول یک سال به طور کامل تجزیه می شد. در سال 1967 مجموعه ای از الاستومرها توسط شرکت آوکو معرفی شدند که از بلاک کوپلیمرهای یورتان- پلی دی آلکیل سیلوکسان تشکیل شده بودند. این پلی یورتان های سگمنته موفقیت بسیاری در تهیه اعضاء قابل پیوند و وسایل کمکی جریان خون خارج از بدن، با حداقل آسیب خونی یا نارسایی به علت خستگی کسب کردند. این مواد به عنوان اولین نمونه های پلی یورتان که اختصاصاً برای کاربردهای پزشکی طراحی شده بودند، اهمیت یافتند. این موفقیت ها، سبب تشویق پژوهشگران شد تا طی دهه های گذشته تلاش های فراوانی در جهت توسعه وسایل پزشکی با استفاده از مواد پلی یورتان انجام دهند. مطالعات انجام شده منجر به توسعه و پیشرفت قلب های مصنوعی کاملاً پیوند پذیر شد که از پلی یورتان ها تهیه می شدند.

پلی یورتان هایی که برای مصارف پزشکی به کار می روند نیز در دو دسته پلی استر یورتان ها و پلی اتر یورتان ها طبقه بندی می شوند. این دسته ها می توانند پلیمرهای دیگری را نیز در خود داشته باشند. (برای مثال اوره، سیلوکسان، بیوره و غیره). پلی اتر یورتان ها به عنوان پیوندهای بافتی، پایداری درازمدتی را از خود نشان می دهند و واکنش های جسم خارجی عمده ای را ایجاد می کنند. از طرف دیگر مشخص شده که پلی استر یورتان ها در مدت چند ماه در بدن تجزیه شده و عموماً برای پیوندهای دراز مدت توصیه نمی شوند. به نظر می رسد که علت تجزیه نسبتاً سریع آن‌ها تجزیه هیدرولیتیک ( واکنش با آب) عوامل استری موجود در اجزاء پلی ال زنجیره بلند این ترکیبات است. مواد زیستی پلیمری که به عنوان عضو پیوندی در تماس با خون در حال جریان قرار می گیرند عموماً همانند ساختار بافت همبند از نظر آزمایش های سم شناسی بررسی می شوند. علاوه بر آن سازگاری خونی نیز باید از طریق مجموعه آزمایش هایی تایید شود.

پیکربندی فیزیکی ( به عنوان مثال: نرمی، اندازه و …) از نظر سازگاری بافت همبند پیوندهای در تماس با خون اهمیت دارد. مهم ترین عامل در سازگاری خونی مواد پیوند شده مقاومت آن‌ها در مقابل ایجاد لخته است این قبیل مواد نباید به طور مشهود سبب آسیب پروتئین ها، آنزیم ها یا اجزاء سلولی خونی شوند.

پلی یورتان سگمنته بیومر

بیومر، یک پلی یورتان سگمنته است که از سگمنت های نرم مشتق از پلی تترا متیل اترگلیکول و سگمنت های سخت 4 و4 دی فنیل متان دی ایزوسیانات و یک دی آمین تشکیل شده است. چون این پلیمر در زنجیره دارای ساختار اوره ای است در قالب ریزی تزریقی یا اکستروژن بدون تجزیه شدن، به راحتی فرایند پذیر نیست.

این پلیمر با نشان دادن سازگاری خونی عالی و حالت ارتجاعی، ماده منتخب برای کاربردهای بسیار متنوع در زمینه فیلم های نازک است. کیسه ها و پوشش هایی برای پمپ های خونی کمک کننده بطن چپ، قلب مصنوعی و پمپ های بالون داخل آئورتی از کاربردهای برجسته این مواد می باشند. بیومر به عنوان پوششی بر روی سطوح در تماس با خون در لوله ها، کانترها و اجزاء دیگر به کار می رود.

پلی یورتان کاردیوتان

پلی یورتان کاردیوتان، نام تجارتی برای مجموعه الاستومرهایی است که از سال 1967 معرفی شده اند. این مواد به صورت کوپلیمرهای سگمنته پلی یورتان- پلی دی آلکیل سیلوکسان مشخص شده اند. توسعه یافته ترین ماده، کاردیوتان 51 است که از پلی یورتان( %90) و پلی دی متیل سیلوکسان (%10) و حداقل سه گروه انتهایی استوکسی واکنش پذیر به ازاء هر زنجیر تشکیل می شود. کاردیوتان 51 همان کاربردهای بیومر را در تماس با خون دارد. با بیش از 30000 پیوند تا سال 1980 کارکرد استثنایی این ماده در پمپ های بالون داخل آئورتی (یاری رسان های جریان خون قلبی) اثبات شده است.

پلی یورتان های جدید هیدروژلی برای کاربردهای بیوپزشکی

پلی یورتان های هیدروژلی از پیش پلیمر یورتان قابل پخت توسط اشعه ماوراء بنفش و مونومرهای هیدروفیلیک به دست آمده و خواص آنها ارزیابی گردیده است.

پلیمرهای یورتان به صورت فوم ها، پوشش ها، چسب ها، لاستیک ها و الیاف مورد استفاده قرار می گیرند. پلی یورتان‌ها مهم ترین پلیمرهایی هستند که جهت ساخت ابزار برای کاربردهای بیوپزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند. بر اساس آمار در سال 1990 برای کاربردهای پزشکی بیش از 35 میلیون پوند از این پلیمر مصرف شده است و رشد سریع آن نیز قابل پیش بینی است. Hudgin و Blair از پلیمرهای هیدروفیلیک جهت ساخت اتصالات لنزهای چشمی نرم استفاده کرده اند. Johnston و Gould شبکه هایی در هم فرو رفته از پلی یورتان ها و اکریلات ها را به وسیله پلیمریزه کردن دی اکریلات ها در حضور پلی یورتان های هیدروفیلیک درست کرده اند (IPN). این سیستم ها (یعنی    IPNها) تشکیل هیدروژل را می دهند که کاربردهایی در لنز چشمی و جراحی دارند.

پلی یورتان هیدروژل که از پیش پلیمرها و مونومرهای هیدروفیل بدست می آیند، جهت کاربردهای عینک سازی به کار می روند. به استثنای بعضی از هیدروژل ها با میزان آب موجود بالاتر از 38 درصد، مقاومت در مقابل پارگی و مدول هیدروژل های پلی یورتان خیلی بالاتر از آنهایی هستند که در حال حاضر جهت کاربرد عینک سازی استفاده می شوند. هیدروژل های با مقاومت بالا در مقابل پارگی موید این مطلب هستند که وسایل پزشکی ساخته شده از آنها دوام بیشتری خواهند داشت.

واحد تحقیق و توسعه شرکت فناوران رنگدانه سپاهان