Témata
Reklama

Plasty obklopují člověka na každém kroku a plastové výrobky používané v medicíně nejsou výjimkou, ale nutností. Jejich podíl na spotřebě materiálů v tomto oboru dosahuje necelých padesáti procent, což je více než v jiných aplikačních sektorech.

Při návštěvě ordinace lékaře se setkáváme s plastovými výrobky, jako jsou injekční stříkačky, plastové rukavice, náplasti a léky balené v plastových obalech. Avšak pobyt v nemocnici znamená pro pozorného pozorovatele přímo explozi plastových dílů. Plasty jsou součástí moderních lůžek a chirurgické nástroje a přístroje pro vyšetření a léčení pacientů by bez plastových dílů nemohly vzniknout. A zajištění sterilního prostředí si bez jednorázově používaných plastových výrobků již ani neumíme představit.

Reklama
Reklama

Obr. 1 Kyčelní kloub – vložka UHMW PE firmy Endoimplant

Proč plasty nalezly tak široké uplatnění v medicíně a farmacii?

Vlastnosti plastů umožňují oproti klasickým materiálům snadnou zpracovatelnost – plasty lze zpracovávat a upravovat vstřikováním, obráběním, vytlačováním, válcováním, litím a svařováním. Plasty se vyznačují mimořádnou tvárností zejména při zvýšené teplotě, která je umožněna jejich skladbou z vláknitých, řetězovitých makromolekul. Významným faktorem širokého uplatnění plastů v medicíně je zdravotní nezávadnost, sterilita a v neposlední řadě i výhodný poměr mezi užitnými vlastnostmi a cenou.

Použití plastových výrobků v medicíně

Lze rozdělit do tří kategorií:

1. Plastové výrobky určené pro jednorázové použití – k nim řadíme injekční stříkačky, sáčky, tkaniny, netkané textilie, plastové obaly.
2. Plastové díly zajišťující bezchybnou funkci lékařských přístrojů a strojů určených pro výrobu léků. Plasty jsou součástí dialyzátorů, tomografů, přístrojů pro okysličování krve a z plastů jsou také různé hadičky a spojovací prvky lékařských přístrojů, katétry či laboratorní potřeby.
3. Plastové implantáty umístěné přímo do lidského těla – jedná se kloubní náhrady, zubní implantáty, kontaktní čočky, srdeční chlopně, cévní protézy.

Obr. 2 Kulisa – materiál „S“ plus+AB

Jedním z materiálů, který nalezl uplatnění ve všech třech kategoriích, je polyetylen. Jedná se termoplastický polymer složený z uhlíku a vodíku (CH2-CH2)n, jenž vytváří několik druhů. Použitou technologií výroby vzniká polyetylen s různým rozsahem větvení řetězce, krystalinity a rozdílných molekulových hmotností (s velmi nízkou, střední a s ultravysokomolekulovou hmotností), což se odráží především v jeho mechanických vlastnostech, jež předurčují různé oblasti použití.

Do první kategorie výrobků z nízkohustotního polyetylenu (LDPE) jsou řazeny injekční stříkačky, farmaceutické lahve, ale patří sem i polyetylenové sáčky, fólie a netkané textilie. Tedy výrobky určené pro jednorázové použití. Důvodem, proč polyetylen (LDPE) nalezl široké uplatnění u lékařských výrobků jednorázové spotřeby, je jeho snadná tvárnost, čirost a nízké náklady na výrobu při zajištění sterility.

Do druhé kategorie patří plastové díly z vysokomolekulárního (HDPE) a ultravysokomolekulárního (UHMW PE) polyetylenu, které zajišťují správnou funkci farmaceutických přístrojů, strojů a výrobních linek, kde se plní plastové lahvičky léky a roztoky. Díly z polyetylenu (HDPE a UHMW PE) se vyznačují vynikajícími mechanickými vlastnosti, výbornou kluzností, otěruvzdorností a chemickou odolností. Tyto vlastnosti jsou využity především u dílů plnicích, etiketovacích strojů a dopravních linek určených k výrobě léčiv a lékařských přípravků. Další vynikající vlastností materiálu HDPE a UHMW PE je možnost vyrábět z něj modifikované typy materiálů s požadovanými vlastnostmi.

Obr. 3 Těsnění – materiál Murpec (PEEK)

Materiál „S“ plus+AB obsahuje speciální aditiva s antibakteriálními vlastnostmi, které brání růstu bakterií a mikrobů na povrchu mezi 99,96 až 99,99 %. V porovnání s materiály bez speciálních aditiv efektivně brání vytvoření biofilmů.

Materiál „S“ plus+Bright ESD světle šedý je vyvinut pro prostředí, kde jsou ve farmacii povinné světlé povrchy. Materiál splňuje náročné hygienické nároky a antistatičnost při zajištění vysoké vodivosti odbouráním povrchového napětí uzemněných částí.

Ve třetí kategorii, kam řadíme plastové implantáty umístěné přímo do lidského těla, nalezneme kloubní náhrady (kyčelní a kolení), které jsou vyráběny z ultravysokomolekulárního polyetylenu (UHMW PE) se speciální úpravou povrchu a kvalitní sterilizací. Důvodem použití polyetylenu u kyčelních a koleních náhrad jsou výborné mechanické vlastnosti, houževnatost, tuhost, pružnost, otěruvzdornost, kluznost, odolnost vůči absorpci tekutin a především biokompatibilita při zaručení necytotoxicity a nehemolyticity. Ozařováním povrchu kloubní náhrady docílíme síťování polymeru a významného zvýšení odolnosti vůči oxidačnímu poškození (degradaci), což vede k prodloužení životnosti. Sterilizaci dílců z polyetylenu umožňuje klasické gama ozáření nebo využití biokompatibilních stabilizátorů.

S jedním druhem plastu v lékařství nevystačíme

Lékařská technologie vyžaduje speciální přístroje, stroje k výrobě léků, ale i vybavení nemocničních pokojů. Vlastnosti plastů předurčují jejich použití v medicíně a farmacii, přičemž technologie výroby musí zaručit stanovené hygienické standardy. Plasty mají velmi rozmanité vlastnosti a žádný plast nedokáže pokrýt celou škálu požadavků. Plasty jsou rezistentní vůči dezinfekčním prostředkům a rozpouštědlům, teplotně odolné i vůči přehřáté páře používané ke sterilizaci. Plasty musí mít vhodné elektrické vlastnosti a schopnost odolávat gama záření, UV záření a součastně být viditelné v rentgenových snímcích. Dále musí odolávat hydrolýze a nesmí absorbovat tekutiny. Plastové díly musí být stálobarevné a povrch musí mít odolnost proti vzniku trhlin i při dloudobém používání. U všech materiálů s těmito výjimečnými vlastnostmi použitých při aplikacích v lékařství a medicíně výrobce dokládá požadované certifikáty zdravotní nezávadnosti a během výroby musí zajistit tam, kde to dílce vyžadují, sterilitu výrobního prostředí.

Jak zajistíme tak rozmanité vlastnosti?

Výrobce přidává přísady – aditiva – do polymerů a tak odstraňuje jejich nedostatky nebo zlepšuje jejich zpracovatelnost. Mezi nejčastější odstraňované nedostatky patři malá odolnost vůči degradaci (je nutno přidávat tepelné a světelné stabilizátory, stabilizátory pro UV záření, antiozonanty, antioxidanty). K dalším nevhodným vlastnostem patří možnost vzniku elektrostatického náboje na povrchu, nedostatečná houževnatost a tvrdost, omezená odolnost vůči chemikáliím, malá tvrdost za tepla atd.

Obr. 4 Čep – materiál Murflor (PTFE)

Podíl spotřeby komoditních plastů,ke kterým patří polyetyleny (LDPE), polypropyleny (PP) a polyvinylchloridy (PVC), polystyrenové plasty (PS a HPS) a výrobky z nich, jež jsou určeny pro jednorázovou spotřebu, činí z celkové spotřeby plastů v medicíně 25 %. Mnohatisícové série dílců se vyrábějí především vstřikováním. Druhou významnou skupinou jsou technické (inženýrské) plasty s vynikajícími mechanickými vlastnostmi, a proto se v medicíně často používají pro různé konstrukční prvky přístrojů. Na celkové spotřebě se podílejí zhruba 12 %. Hlavními zástupci jsou ultravysokomolekulární polyetylen (UHMW PE), polyetereterketon (PEEK), polyvinyliden (PVDF), polytetrafluoretylen (PTFE), polyamid (PA), polykarbonát (PC), polyacetal (POM) a polysulfon (PSU). Dílce se vyrábějí třískovým obráběním, případně vstřikováním či lisováním.

Dvě hlavní skupiny plastů doplňují reaktoplasty, které se podílejí na spotřebě v oboru cca 9 %, a elastomery, které se v oboru medicíny používají hlavně ze skupiny termoplastických elastomerů (TPE) s podílem spotřeby necelých 5 %. Nacházejí použití v celé řadě aplikací, z hlavních se uvádějí různé hadičky a spojovací prvky lékařských přístrojů.

Z výše uvedeného vyplývají náročné požadavky na znalosti, ale i na schopnosti výrobce plastových dílů zajistit spolehlivé fungování přístroje, strojního zařízení či výrobní linky nejen z pohledu mechanického, ale i materiálového, neboť nevhodně použitý materiál může v dloudobém časovém horizontu ovlivnit funkci přístroje a tím ohrozit život pacientů.

Společnost Murtfeldt plasty, s. r. o., obrábí technické plasty používané ve farmacii a medicíně a nabízí profesionální a odborné technické poradenství získané ve spolupráci s mateřskou firmou z německého trhu a dvacetileté zkušenosti z České republiky a Slovenska.

Zpracoval: Ing. Libor Galatík

Murtfeldt Plasty

libor.galatik@murtfeldt.cz

Tab. Aplikace syntetických nerozložitelných polymerů v medicíně

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 120125
Datum: 15. 02. 2012
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Biokompatibilní materiály

Na začátku každé technické aplikace směřující k vylepšení kvality života pacientů je dlouhý a náročný vývoj. Celý multidisciplinární proces spočívá v hledání vhodných hmot, konstrukčního uspořádání i lékařských postupů.

Výroba v čistém prostředí

Nejdůležitějším materiálem při výrobě zdravotnické techniky jsou dnes plasty, které zaujímají 45 % podíl, přičemž nejdražší materiály (např. pro implantáty) se používají jen minimálně.

Materiály pro zdravotnictví

Nová produktová řada Medical Grade (MG), dodávaná vedoucí skupinou ve světě polotovarů z termoplastů - společností Röchling High Performance Plastics, je ideálním řešením pro náročný trh zdravotnického a farmaceutického průmyslu.

Související články
Výroba kompozitového airboxu pro formuli

V minulém roce dosáhl tým CTU CarTech v soutěži Formula student výborných výsledků postupně 7., 6. a ve španělském závodě Formula Student Spain - Montmélo dokonce 2. místem.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Aplikace plastů v medicíně

Lékařská technika se v posledních letech velmi silně rozvíjí a současně se zde uplatňují v široké míře také plasty. Výrobci plastů vyvinuli v posledních letech zajímavé modifikace materiálů, které vyhovují právě medicíně.

Výroba lékařské techniky

Když jde o bezpečnost pacienta, je nevyhnutelná spolupráce založená na důvěře a spolehlivosti mezi výrobcem plastů a výrobcem lékařské techniky.

Kompozity s přírodními vlákennými plnivy kokosu

Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím materiálům. Mezi polymerní materiály s prudkým rozvojem patří aplikace přírodních vláken (NF) do syntetických matric.

Trubičky, které zachraňují životy

Společnost ELLA-CS se zaměřuje na vývoj a výrobu originálních zdravotních prostředků, tzv. stentů. Tato ryze česká společnost funguje bez jakéhokoliv zahraničního kapitálu a má zastoupení v téměř 50 zemích po celém světě.

Selektivní laserové slinování polymerů

Další pokrok lidstva nelze realizovat bez zásadních inovací výroby. Hnací silou je neustále sílící konkurence globálního rozsahu. Ta vyvolává rostoucí tlak na inovace materiálů a výrobních technologií a na efektivnější využívání znalostního potenciálu vědeckých a výzkumných pracovišť. V posledních letech se do popředí zájmu dostávají inovativní výrobní procesy, jejichž podstatou jsou tzv. aditivní technologie, původně vyvinuté pro účely rychlé výroby prototypů (rapid prototyping, 3D printing).

Stroje pro to nejcennější

Než před 40 lety Fran Phillips založil svou firmu, pracoval jako samostatný obráběč - zručný kluk s frézkou a soustruhem v éře vesmírných závodů, kdy NASA velkoryse proměnila slib prezidenta J. F. Kennedyho v realitu, z čehož mohla těžit každá schopná obráběcí dílna v zemi. Jedna ze součástí, které tehdy Fran vyrobil, se stále nachází na Měsíci, přesně tam, kde ji astronauti z lodi Apollo zanechali. Oproti tomu jedna ze součástí, které vyráběl nedávno - stejně špatně dostupná, ale mnohem blíže domovu - je přesně a natrvalo usazena v jeho vlastní páteři. Stejně jako tisíce dalších pacientů z celého světa i Fran Phillips žije s implantátem vyrobeným na CNC obráběcích strojích Haas ve městě Elmwood v americkém státě New Jersey, kde sídlí firma Phillips Precision Medicraft (PPM).

Revoluční 3D laparoskopie vstupuje do chirurgie

Už jsme si zvykli, že 3D technologie jsou všude kolem nás a postupně pronikají snad do všech oblastí zábavního průmyslu. S jejich praktickým využitím se však setkáváme spíše výjimečně, přitom v řadě oborů může mít tato technologie převratné výsledky. Přesně to se potvrzuje v případě nejnovějšího 3D laparoskopického přístroje EinsteinVision společnosti B. Braun, která na jeho vývoji pracovala řadu let.

Kostní implantáty na míru - prodlužme si mládí

Žijeme v době, ve které se stává úprava nebo výměna "běžných" částí těla či závažnějších orgánů běžnou realitou a finančně dostupnou pro stále širší populaci. Tyto technologie jsou dnes používané díky prudkému rozvoji výpočetní techniky, zobrazovacích a simulačních programů, moderních materiálů a nových výrobních technologií.

Platforma pro kolaborativní návrh i výrobu

Každoroční uživatelské setkání společnosti Dessault Systèmes dostalo nové jméno 3DExperience World. Jde o pokračování pravidelné konference Solidworks World pro uživatele softwarových nástrojů Solidworks. Nové jméno odráží nový ekosystém tvořený celou řadou inovativních řešení od společnosti Dassault Systèmes. Akce 3DExperience World 2020 se konala začátkem února v americkém Nashvillu ve státě Tennessee a účastnilo se jí na 6 000 konstruktérů, inženýrů a prodejců z celého světa.

Česko a Sasko společně pro plasty

Pracovní skupina zabývající se technologiemi plastů a vláknových kompozitů se na Vysoké škole v Žitavě/Zhořelci (Hochschule Zittau/Görlitz) začala postupně ustavovat v zimním semestru roku 2015.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit