5 curs6 biomateriale polimeri

8/17/2019 5 Curs6 Biomateriale Polimeri

1/31

Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea Stiinta si Ingineria Materialelor Sectia: Inginerie Medicala

Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea Stiinta si Ingineria Materialelor Sectia: Inginerie Medicala

polimericepolimerice

Ş.l.dr.ing. Iulian Antoniac


2/31

Polimerii sunt molecule cu lanţuri lungi care sunt constituiţi dintr-un număr de unităţi mici care se repeta. Unităţile ce se repeta,

sau 'merii', diferă de moleculele mici care au fost folosite in

procedeele de sinteza iniţiala, monomerii, prin pierderea

nesaturarii sau eliminarea moleculelor mici, cum ar fi cele de

a a sau de acid clorhidric din tim ul olimerizării..

Lanţ tipic de polimer


3/31

Structura biomaterialelor

polimerice Polimerii pot fi :

polimeri liniari, cand merii se unesc intr-unsingur lant

polimeri ramificati

polimeri incrucisati, in care lanturileadiacente sunt unite prin legaturi covalentesau retele 3D formate din monomeritrifunctionali.


4/31

a) Polimeri liniari c) Polimeri ramificaţi

TIPURI DE POLIMERI

b) Polimeri incrucişaţi d) Polimeri in reţea


5/31

Polimerii se mai pot clasifica în funcţie de rigitate,

în trei categorii:

Termorigizi: Silicon

Poliuretan

Poliester nesaturat

Termoplastici : Polietilenă

Poliamide

Policarbonat

Polipropilenă

Elastomeri: Cauciuc acrilicCauciuc uretanic

Etilen-propilena


6/31

De asemenea, polimerii pot fi:

homopolimeri, formati din meri identici;

copolimeri, formati din doi sau mai multi

meri diferiti.

Polimerizarea prin aditie este utilizata pentrua forma fie homopolimeri sau copolimeri, intimp ce polimerizarea prin condensare este

folosita numai pentru a forma copolimeri.


7/31

În funcţie de condiţiile de reacţie şi de reactivitatea fiecărui tip demonomer, copolimerii pot fi:

Homopolimer -A-A-A-A-A-A-A-

Copolimer aleatoriu -A-B-B-A-B-A-B-

Copolimer în bloc -A-A-A-A-B-B-B-

Copolimer „graft”


8/31

Metode de obţinere

În cadrul procesului de polimerizare prin adiţie, monomerii nesaturaţireacţioneaza în timpul fazelor de iniţiere,

propagare şi finalizare a procesului deobţinere a produsului polimeric final.Iniţiatorii pot fi radicalii liberi, cationii,anionii sau catalizatorii specifici. Iniţiatorul

polimerizarea prin adiţie

(reacţie în lanţ) deschide legătura dublă a monomerului, prin prezenţa unui alt loc de "iniţiere" pe parte opusă a legăturii monomerului, înscopul creşterii în continuare. Creşterearapida a lanţurilor se desfăşoară în timpuletapei de propagare până când reacţia este

terminată de către reacţia cu alt radical,molecula de solvent, alt polimer, iniţiator,sau agent de transfer de lanţ adăugat.

R-NH2 + R’COOH →RNHOCR’ + H2O


9/31

Polimerizarea prin condensareeste analoagă reacţiilor decondensare a moleculelor de masămoleculară scăzută. Doi monomeri

polimerizarea prin condensare

(creşterea în paşi)

Ini iere

legătură covalentă, de obicei cueliminarea unei molecule mici cumar fi apa, acidul clorhidric,metanolul sau dioxidul de carbon.

RCOO-OOCR → 2R + 2CO2

Propagare

R + R’C = C → RR’CC

Reacţiile de finalizare ale procesului

R + RR’C → RR’CR

RR’C + RR”C → RR’CCCCR”R


10/31

Polimetilmetacrilatul (PMMA) este

un polimer liniar hidrofob care e transparent la

temperatura camerei si lasa lumina sa treaca,

prezentând totodată şi bune proprietăţi de

Structura

organica

duritate si flexibilitate. Aceste proprietati

permit ca PMMA să fie utilizat la execuţia de

implante intraoculare si lentile de contact.

PMMA este de asemenea utilizat drept agent de

cimentare a endoprotezelor articulare şi a

aplicaţiilor stomatologice.


11/31

Polietilena (PE) este un polimer termoplasticliniar. Din punct de vedere comercial, polietilena

este de trei tipuri: cu greutate moleculară scăzută,

ridicată şi ultra-ridicată. PE este folosită la

realizarea de tuburi de drenaj şi catetere.

PE cu densitate mare se mai numeste polietilenă de

înaltă densitate moleculara (UHMWPE) si este cea

mai utilizată în aplicaţiile biomedicale datoria

faptului ca prezintă o bună rigiditate şi rezistenţă,

prelucrabilitate şi biocompatibilitate.


12/31

Polipropilena (PP) este legatăîndeaproape de PE şi are rigiditateridicata, o bună rezistenta chimica. Deşieste utilizata in general la executia deaplicatii similare celor din PE, areavantajul de a avea proprietati de întinderesi rezistenta la fisurare superioare acesteia.

Politetraflouretilena (PTFE ),

teflon, are o structura similara PE, cuexcepţia faptului ca hidrogenul din PEeste înlocuit de fluor. Este hidrofob si areo proprietati de lubrifiere foarte bune. Inschimb, PTFE este un polimer foarte stabilatât din punct de vedere chimic cat si

termic, fapt ce implică o prelucrabilitatemai dificila a sa. Teflonul este utilizat larealizarea implantelor cardio-vasculare.


13/31

Clorura de polivinil (PVC) este utilizată in principal pentru realizarea de tuburi pentru

transfuzii de sânge, nutriţie si dializa. PVC pur este un material dur si fragil, dar prin adaosul de plastifianţi poate deveni flexibil si moale. Incontact cu organismul uman, PVC isi modificastructura si proprietatile de flexibilitate.

Polidimetilsiloxanul PDMS este un olimer detip cauciuc, unic ca structura in sensul ca prezintăun schelet central din Si-O in loc de carbon.PDMS este folosit la executia de tuburi de drenajsi a cateterelor, sau ca si component in unelesisteme de grefe vasculare. Datorita flexibilitatii sistabilitatii sale excelente, fiind un elastomer, este

folosit si intr-o mare varietate de implante aleţesuturilor moi umane, cum ar fi: valve cardiace,urechi artificiale, nas artificial, etc.


14/31

Nylonul reprezintă numele comercial dat unei familii de poliamide. Nylonurile sunt formate prin reacţia diaminelor cu

acizii bibazici sau prin polimerizarea in inel deschis a

lactamilor, fiind utilizate de regulă în suturile chirurgicale.


15/31

Copolimerii reprezintă o altă clasa importanta de biomateriale polimerice. Doi copolimeri reprezentativi utilizaţi ca biomateriale: poliglicolid-lactida (PGL) şi poliuretanul.

execuţia de suturi chirurgicale resorbabile.

Poliuretanii sunt copolimeri in bloc care conţin blocuri tip sticla sau blocuri de întărire semicristalina, si alte blocuri care le conferă uncomportament de tip cauciuc. Poliuretanii sunt elastomeri duri, cu bune

proprietati de rezistenţă la oboseală şi de compatibilitate cu sângele,fiind utilizaţi de regulă la izolarea firelor de pacemaker, grefe vasculare,stenturi cardiovasculare.


16/31

Proprietatile polimerilor sunt influenţate de: compozitia monomerului, structura polimerului,

Proprietăţile polimerilor

greu a ea mo ecu ar , forma de cristalizare:


17/31


18/31


19/31

Ureche si parţi de ureche: acril,

polietilena, silicon, clorura de polivinil(PVC)Dantura: acril, polietilena de masamoleculara foarte ridicata (UHMWPE)Proteze faciale: acril, poliuretan (PUR),PVCTuburi traheale: acril, silicon, nylonInima si componente cardiace: poliester, silicon, PVC

Aplicaţii medicale

Peacemaker cardiac: polietilena, acetalPlămâni, rinichi si parţi de ficat : poliester, polialdehida, PVCSegmente de esofag : polietilena, polipropilena (PP), PVCVase de sânge : PVC, poliester.Suturi biodegradabile: PUR Segmenti gastrointestinali: silicon,PVC, nylonArticulaţii de degete: silicon,UHMWPEOase si articulaţii: acril, nylon, silicon,PUR, PP, UHMWPEÎncheieturi de genunchi: polietilena


20/31

Ureche si parţi de ureche:

acril, polietilena, silicon, clorura de polivinil(PVC)


21/31

Implante oculare:

PMMA

Lentila intraoculara


22/31

Aplicatii in stomatologie:acril, polietilena cu masa moleculararidicata (UHMWPE)


23/31

Proteze faciale:

acril, poliuretan (PUR), PVC


24/31

Aplicatii in O.R.L: acril, silicon, nylon

Tuburi traheale


25/31

Inima artificiala si componente cardiace: poliester, silicon, PVC

valvă cardiacătricuspida

Inima artificiala


26/31

Peacemaker cardiac: polietilena, acetal


27/31

Segmente de esofag : polietilena, polipropilena(PP), PVC


28/31


29/31

Articulaţii de degete: silicon, UHMWPE


30/31

Articulatia genunchiului si

articulatia soldului: UWMHPE

Componenta femurala a Componenta acetabulara

protezei de genunchi a protezei de sold


31/31

Va multumesc

pentru atentie !

5 curs6 biomateriale polimeri

Documents