STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND UTILIZAREA POLIMERILOR CA MATERIALE BIOCOMPATIBILE

Generalitati

Polimerii sunt molecule cu lant molecular lung care este format dintr-un numar redus de unitati repetitive. Unitatile repetitive numite si "meri" difera de moleculele mici utilizate in procedurile de sinteza originala (de monomeri) prin pierderea saturatiei sau prin eliminarea unei mici molecule cum ar fi de apa sau HCl in timpul polimerizarii. Diferenta exacta care exista intre monomer si mer depinde de modul de polimerizare asa cums-a discutat anterior. Marea varietate de polimeri include materialele naturele cum ar fi: celuloze, adezivi, cauciuc, acid dezoxiribonucleic (ADN) materialul genetic al tuturor fiintelor vii.

In timp ce acesti polimeri sunt fara dubiu deosebit de interesanti si se regasesc intr-o multitudine de aplicati, exista si situatii in care sunt eclipsti de numerosi polimeri sintetici produsi intr-o varietate infima astazi.

Sarcina inginerilor "biomedicali" este sa selectioneze un biomaterial cu propietati cit mai apropiate de cele cerute pentru fiecare tip de aplicatie in parte .pentru ca polimeri au un lant molecular lung propietatile lor tind sa devina mai complexe decit cele ale fragmentelor cu lant molecular scurt din care sunt ei formati, de aceea daca dorim sa alegem un polimer pentru un anumit tip de aplicatie trebuiesc intelese inclusiv acele propietati neobisnuite ale polimerului repectiv. Acest capitol introduce coceptele despre caracteristicile polimerilor si testarea corecta asa cum sunt ele aplicate pentru selectionarea biomaterialelor. Sunt citate si discutate exemple de biomateriale polimerice impreuna cu utilizarea lor si propietatile cele mai cunoscute.

Greutatea moleculara

In sinteza polimerilor un polimer este de obicei produs cu o distributie a greutatilor moleculare. Pentru a compara greutatile moleculare dintre doua diferite "teoneuri" de polimeri este util sa se defineasca greutatea moleculara medie. Doua din cele mai folosite definiti sunt numarul mediu si greutatea medie a greutatilor moleculare. Numarul mediu al greutatilor moleculare (Mn) este primul moment al ditributiei si este o medie a unui numar de molecule. Greutatea medie a greutatii moleculare (Mw) este al doilea moment al ditributiei greutatii fiecaruia dintre lanturile polimerice. Ecuatiile definesc cele doua medii:

;

unde: N_i - numar de moli ai speciei I

M_I - greutatea moleculara a speciilor I

Fractia dintre M_w si M_n se numeste indexul polidispersitatii si este utilizat ca o masura a distributiei greutatii moleculare. Polimerii tipici comerciali au indicii polidispersitatii mai mici decit 1,1 pot fi sintetizti cu tehnici speciale. Distributia greutatii moleculare pentru un polimer tipic apare in figura 1.

M_n

M_w

Greutatea moleculara

Fig. 1. Distributia greutatati specifice a polimerilor

Polimerii utilizati pentru aplicatii biomedicale au in general M_n intre 25.000 - 100.000 si M_w de la 50.000 - 300.000. greutatile moleculare mai mari sau ami mici pot fi necesare si depind de abilitatea lanturilor de a "etala" interactiuni secundare cum ar fi legaturile de hidrogen. Interactiunile secundare pot oferii polimerilor putere sporita. In general cresterea greutatilor moleculare corespunde imbogatirii proprietatilor fizice. Oricum de cind creste viscozitatea de topire (dizolvare) paralel cu cresterea greutatii moleculare procesabilitatea va descreste si se obtine o crestere neobisnuita utila a greutatii moleculare de al limita superioara.

Sintetizarea

Metodele de preparare a polimerilor se impart inm doua categorii: reactia in lant sau aditia de polimer, polimarizarea prin condensare.

In aditia de polimeri, monomerii nesaturati recationeaza perioadelor de initiere, propagare si finalizare rezultind un produs final polimeric. Initiatorii pot fi radicali acizi, cationi, anioni, catalizatori stereospecifici. Initiatorul deschide legatura dubla a monomerului prezentind fata de "initializare", fetei opuse ale legaturii monomerului, pentru a continua cresterea. Cresterea rapida a lantului se asigura in timpul etapei de propagare pina cind reactia este terminata prin reactia cu un alt radical, o molecula de solvent, un alt polimer, un alt initiator sau un alt agent de transfer al unui alt lant aditional.

Polimerizarea prin condensare este analoaga reactiei de condensare ale moleculelor cu greutate moleculara redusa. Doi monomeri reactioneaza ca sa formeze o legatura covalenta, de obicei prin eliminarea unei mici molecule de apa, HCl, metanul sau CO₂. Reactia continua pina cind aproape tot tipul de reactant este termiant. Alegerea metodei de polimerizare, influenteaza puternic polimerul obisnuit. Polimerizarea radicalilor liberi, care este un tip a aditiei de polimeri greutatea greutatea moleculara a lanturilor de polimeri este dificil de controlat cu precizie. Agenti de transfer de aditie ai lanturilor sunt utilizati ca sa se controleze media greutatilor moleculare, dar distributia greutatii moleculare este de obicei aproximativa.

Polimerii produsi prin aditie polimerizata pot fi polimeri: homopolimerici - polimeri ce contin doar un singur tip de unitati repetitive; sau copolimeri - polimeri care contin doua sau mai multe tipuri de unitati repetitive. In functie de conditiile de reactie si reactivitatea fiecarui tip de monomer, copolimerii pot fi obisnuiti alternativ sau bloc asa cum se indica in figura 3.

Fig.2 Arajamentul polimerilor

Copolimerii obsnuiti au propietati prin care se poate aproximamedia greutatii a doua tipuri de monomeri uniti in timp ce copolimerii tind sa separe o faza monomer bogat in A si o faza monomer bogata in B avind propietati unice pentru fiecare homopolimer.

Polimerizarea prin condensare poate duce si al formatii de copolomeri. Propeitatile polimerilor obtinuti prin condensare depind de trei factori: tipul unitatii momnomerilor, greutatea moleculara a polimerilor rezultati care poate fi controlata prin raportul dintre reactanyi si tipul de polimerizare si de ditributia greutatii moleculare a lanturilor copolimerici. Utilizarea monomerilor bifunctionali permite creearea polimerilor liniari in timp ce monomerii multifunctionali pot fi utilizati la formarea retelelor incrucisate de covalente. Este posibila de asemenea aditia sau condensarea polimerilor prin legaturi incrucisate post polimerice.

HOMOPOLIMER  -A-A-A-A-A-A-A-

COPOLIMERI ALEATOR  -A-B-B-A-B-A-B-

COPOLIMER ALTERNATIV  -A-B-A-B-A-B-A-

COPOLIMER BLOC  -A-A-A-A-B-B-B-

Fig. 3. Aranjamente posibile in materialele polimerice

Cauciucul natural de exemplu contine in majoritate molecule liniare care pot fi incrucisate intr-o retea libera (nelegata), cu 1-3% sulfura (vulcanizare) sau cauciuc dur cu 4-5% sulfura. In aditie fizic, mai mult dect chimic legaturile incrucisate ale polimerilor pot fi obtinute in prezenta zonelor microcristaline sau prin incorporarea grupurilor ionice in polimer (fig. 4).

Starea solida

Tenacitate

Polimerii sunt molecule cu lant molecular lung asa incit sunt apti sa-si asume multe conformatii directe de rotatie a legaturii valente. Lantul extins sau planul de conformatie zig - zag al polipropilenei este aratata in fig 5. Aceasta figura ilustreaza conceptul de tenacitate .

Fig. 5 Schema stereoisomerilor si polypropylenei

Tenacitatea se refera la aranjarea substituentilor (grupe de metil in cazul polipropilenei) in jurul lantului polimeric extins. Lanturile in fiecare dintre toti substituentii sunt localizate pe aceeasi parte plana azig - zgului, sunt izostatici, fiecare dintre lanturile sindiotactice au substituentii alternind de o parte pe cealalta. In arajamentele atactive grupurile substituente apar intimplator pentru fiecare parte a coloanei a lantului.

Polimerii atactici de obicei nu cristalizeaza si rezulta un polimer amorf. Izostatic si sindiotactic polimerii pot cristaliza dac au conditii favorabile. Polimerii cristalini poseda de altfel un nivel inalt de structura caracterizat de un lant lamelar pilat crescut, care reflectab in formarea sferelor. Aceasta structura poate fi vizualizata la microsopul cu luimina polarizata.

Cristalizarea

Polimerii pot fi amorfi sau cristalini dar niciodata nu pot fi complet croistalini avind defecte liniare dezordonate cu regiuni amorfe. Tendinta polimerilor de a cristaliza este sporita de mici parti de grupuri si de regularitatea lantului. Prezenta cristalelor in de obicei conduce la propietati mecanice sporite, comportament termic mic, rezistenta la oboseala crescuta. Aceste proprietati fac polimerii semicristalini, materialele cele mai dorite pentru aplicatii biomedicale.

Proprietati mecanice

Proprietatile polimerilor de rezistenta la intindere pot fi caracterizate prin comportamentul lor de deformare (reactia la starea de tensiune fig.6). Amorfi, polimerii din cauciuc sunt inversibil extinsi. Miscarea libera a lantului polimeric este retinuta la un nivel local in timp ce structura-retea rezultata din legaturi incrucisate si lant incrucisat impiedica inodarea scalei largi sau scurgerea. Astfel polimerii cauciucului tind sa arate module coborite, sau rigiditate, si prelungirea extensibila cu un procentaj de citeva sute.

Fig. 6. Diagrama de proprietati a polimerilor

Materialele cauciucate pot de altfel arata o forta de tensiune sporita anterior degradarii in timp, ca rezultat al efortului indus de cristalizarea asistata de orientarea moleculelor in directia de tensiune.

Polimerii sticlosi si semicristalini cu moduli inalti si extensibilitati scazute. Ultimile proprietati mecanice ale polimerilor la deformari mari sunt importanti in selecatrea polimerilor articulari pentru aplicatiile biomedicale. Ultima forta a polimerilor este tensiunea de rupere. Pentru majoritatea materialelor, ruperea este catastrofica (rupere completa). Oricum pentru citeva materiale semicristaline punctul de rupere poate fi definit de punctul de punctul de tensiune de unde pornesc deformari inelastice. Rezistenta polimerilor este relatata de energia bsorbita la rupere si este proportionala cu aria de sub curba tensiunii de intindere.

Comportamentul la oboseala al polimerilor este de altfel foarte important in evaluarea materialelor pentru aplicatii unde intinderea dinamica este folosita. De exmplu polimerii folositi pentru inima artificiala trebuie sa sustina mai multe cicluri. Numarul de cicluri scade la rupere, iar la aplicarea nivelului de tensiune creste asa cum este aratat in fig. 7. Pentru materiale, tensiunea minima exista sub fiecare ruptura dar nu se intimpla in numere de cicluri masurabile.

Tensiunea max.

Numarul de cicluiri la care este supus

Fig.7 Proprietatile polimerilor la oboseala

Prprietati termice

In satre lichida sau topite polimerul necristalin poseda destula energie termica pentru segmente lungi al fiecarui polimer mutindu-se intimplator cind topitura este racita sau temperatura este eventual, segmentele din sirul lung fiind neintrerupte. Aceasta este temperatura de tranzitie a sticlei (Tg) si variaza de la polimer la polimer. Polimerii folositi sub Tg tind sa devina grei si sticlosi, in timp ce polimerii folositi peste Tg devin cauciucati. Polimerii au cristlizare oarecare au de asemenea o temperatura de topire proprie, topindu-se in faza de cristalizare. Tranzitia termica in polimeri poate fi masurata cu un scaning diferential de calorimetrie (DSC), discutat ca parte a caracteristicilor tehnice. Viscoelasticitatea polimerilor poate fi folosita pentru a clasifica comportamentul lor termic. Modulul cursei termice este arata in fig 8, ilustrind comportamentul tipic al materialelor amorfe lioniare, legaturi incrucisate, polimeri semicristalini. Curba este cristalizata de modulul ssticlos sub Tg de aproximativ 3x10⁹ Pa. Pentru polimerii amorfi liniari cresterea temperaturii, induce regiuni de tranzitie unde la 5-10⁰C deschidere, modulul scade de trei ori magnitudinea, iar polimerul este transformat in sticla compacta, intr-un material moale.

Fig.8 Comportarea dinamico-mecanica a polimerilor

Relativitatea regiuni consatnte a modulului Tg este regiunea plata a cauciucului unde are loc punerea in miscare ale segmentelor ale sirurilor lungi, dar energia termica este insuficienta sa infringa interactiunile incurcate ceea ce estompeaza scurgerea. In cele din urma, cind temoeratura este destul de ridicata, polimerul incepe sa curga si sa scada abrupt in modul pare a fi peste limita temperaturi mici.

Polimerii cristalini ofera aceeasi temperatura caracteristica in modul, impotriva cursei de temperaturi ca si polimerii amorfi; asadar polimerii cristalini poseda un modul plat mai inalt avind defectul de intarire al cristalelor. Polimerii cristalini tind a fi duri, plasticuri ductile, avind proprietati sensibile. Cind temperatura este crescuta atingind punctul de curgere, ei pot fi procesat, topiti ia apoi sa devina rezistenti din nou dupa racire.

Polimerii au legaturi incrucisate , chimic au module contra comportamentului termic analog cu cel al polimerilor amorfi doar ca regimul de curgere este apropiat. Spre deosebire de polimerii liniari, polimerii cu legaturi incrucisate, chimic nu manifesta comportament de curgere, legaturile incrucisate stopeaza curgerea si orice temperatura devine temperatura de degradare. Astfel polimerii cu legatura incrucisata chimic nu pot fi topiti. In schimb, aceste materiale sunt procesate cu lichide reactive sau cauciucuri amorfe cu greutate moleculara mare care au legaturi incrucisate in timpul topirii pentru a da produsul dorit.

Copolimerii

In contrast cu comportamentul termic al homopolimerilor, discutati mai devreme, copolimerii pot avea un numar de tranziti termice suplimentare. Daca copolimerii sunt la intimplare, ei vor expune un Tg care aproximeaza greutatea medie cu a doi homopolimeri. Copolimerii bloc au marime suficienta si tipuri incompatibile de blocuri ce arata cum caracteristicile Tg a fiecarui homopolimer dar si fragilitatea si faza de separare incompleta.

Caracteristici tehnice

Determinarea greutatii moleculare

Cromotograful cu gel permeabil (GPC) este un tip de cromotograf de marime exclusiva, implica parti dintr-o solutie diluata de polimer peste o coloana de picaturi poroase. Greutatea moleculara crescuta a polimerilor este exclusa din picaturi, tinindu-se seama de greutatea moleculara scazuta, direct prin porii picaturilor crescindu-se evolutia in timp. Monitorizindu-se evolutia in coloana in timpul functiunii folosindu-se un detector cu infrarosii sau cu index refractiv, cantitatea polimerului in timpul fiecarui interval de timp ce poate fi determinat. Compararea tipului de testare a fiecarei probe prin monodispersarea probei pentru cunoasterea greutatii moleculare. Curba specifica GPC este aratata in fig.9.

Pentru masurarea presiunii osmotice poate fi folosita masura M_n. principiul membranei osmotice este ilustrata in figura 10.

presiunea

Osmotica

Solutie Solvent pur

Fig. 10. Principiul operatiei membranei osometrice

O membrana semiimpermeabila este asezata intre doua camere. Doar moleculele de solven se scurg libere printre membrane. Solventul pur este asezat intr-o camera iar solutia polimerilor diluata cu concentratia stiuta este asezata in cealalta camera. Reducind activitatea solventului catre solutie astfel incit solventul pur este compensat prin aplicarea unei presiuni II asupra solutiei II este prsiunea osmotica si este descrisa de M_n de relatia

,

unde c - este concentratia solutiei polimerului, R-este constanta gazului, T - temperatura si A₁ si A₂ sunt coeficienti indicind interactii triple sau duble ale moleculelor in solutie. In general numarul din solutia polimerului si prepararea concentratiei scazute si presiunea osmotica tinde spre zero.

.

O parte din p/c , cind nu sunt date ca numere ale greutatii moleculare medii. Un numar de alte tehnici incluzind si osmometria presiunii de vapori ebuliometria , viroscopia si analiza de grup ce poate fi folosita sa determine M_n al polimerilor si greutatea lor moleculara de aproximativ 40.000.

Tehnici de dispersare a luminii, sunt folosite sa determine M_w-ul. In solutie diluata dispersarea luminii este direct proportionala cu numarul molecular. Intensitatea dispersiei I_o observata al o distanta r si al un unghi q al razei luminoase incidente I₀ este caracterizata de relatia lui Rayleigh R_q

_.

Numarul solutiilor cu concentratii variate sunt masurate si inregistrate sunt exploatate la concentratia 0 pentru a determina M_w.

Determinarea structurii

Spectroscopia cu infrarosu este de obtinut prin trimiterea radiatiei infrarosii direct prin proba data, observam lungimea de unda si virfete de absortie. Aceste virfuri sunt cauzate de bsortia radiatiei si este convertita intr-un ecran specific, cum este C-H marit. Spectrul infrarosu pentru un polimer este prezentat in figura 11 cu citeva din benzile intens marcate.

Rezonanta nuclear-magnetica (NMR) in care nivelul de rotatie al energiei magnetice a nucleului cu rotatie de ½ sau mai mare este proba, poate fi utilizata si pentru analiza compozitiei chimice. NMR este folosita intr-un numar mare de aplicatii specializate, aratind acolo punerea in miscare a moleculelor polimerului.

Tehnica de scanare cu unghiuri largi ale razelor x ale materialelor cristaline dau solutii pentru pete sau inele.

In conformitate cu legea lui Bragg, acestea pot fi interp[retate ca suprafete interplane. Suprafetele interplane pot fi folosite fara manipulare suplimentare si inregistrarea (datarea) poate fi potrivita pe modele ca un lant extins. Conformatia lantului cristalin si asezarea atomului pot fi deduse cu acuratete. Scanarea cu raze x slabe (SAXS) este folosita in determinarea structurii la numeroase faze ale materialelor. Aceasta tehnica are nevoie de diferenta densitatii atomului sa fie prezen in doua componente solide, si aplicat in mare masura la studiul morfologic al copolimerilor si ionomerilor. Pot fi probate masurile de 10 - 1000 pe marime. Modelul de informatie SAXS poate da detalii asupra informatiilor despre structura, neregasite in alte tehnici.

Microscopia electronica din aceasta ramura a polimerilor solizi pot de altfel da date despre morfologia polimerului testat, presupunind ca; 1- polimerul poseda suficient contrast de densitate a electronilor sa poata fi aproape forta fara a se schimba morfologic; si 2- structura de interes este suficient de mare.

Studiul prprietatilor mecanice si termice

La starea de oboseala sub tensiune sau la testarea tensiunii este utilizat ca proba un polimer cu legaturi aranjate cu lungime constanta, stare, viteza, forta, avind nevoie de a pastra lungimea constanta si viteza controlata. Asa cum s-a discutat mai sus, testarea tensiunii ne da informatii despre produs, punctul de incalzire, rezistenta la intindere a probei.

Analiza dinamicii mecanice (DMA) da informatii despre comportamentul de mica deformare al polimerilor. Proba este supusa la deformari ciclice avind fixata frecventa la o inaltime de 1- 1000Hz. Masurarea starii de oboseala in timpul deformarii ciclice se face in timpul cresterii treptate a temperaturii (de obicei la 2-3⁰/min). Daca starea este o functie sinusoidala de timp se reda prin relatia;

e(w)=e sin²(wt),

unde e este dependenta de timp indere , e - este amplitudinea, w - este frecventa oscialtiilor, t - este timpul, iar rezultatul intinderii poate fi exprimat prin:

s(w)=s sin(wt+d

unde s - este timpul dependent al fortei, s - amplitudinea de raspuns al fortei,d - este unghiul de faza dintre forta si intindere.

Pentru Hookean, forta si intinderea sunt faze complete (d=0) ambele fiind lichide viscoaze forta raspunzind la 90⁰.

Calometria diferentiala este alta metoda pentru a proba tranzitia termica a polimerilor. O celula dintr-o proba si o celula de referinta sunt suplimentate cu un curs variabil de energie dar in asa fel incit temperatura celor doua sa ramina egala. Temperatura este crescutala un curs tipic de 10 - 20⁰/min peste raza de interes si energia necesita sa ramina egala cu temperatura in cele doua celule. Parti din energia suplimentara impotriva temperaturii medii permite determinarea Tg, temperatura de cristalizare T_c si Tm.Tg sunt luate ca temperaturi, din care cite o jumatate din fiecare se schimba in capacitatea termica, DCp este intimplatoare. Tc si Tm sunt usor indentificate asa cum se arata in figura 12. Ariile de sub virfuri pot fi aratate cantitativ prin schimbari de entalpie.

Caracterizarea suprafetei

Caracteristicile suprafetei polimerilor pentru aplicatii biomedicale sunt foarte importante. Compozitia suprafetei este diferita fata de cantitate, si de obicei prin contctul sau cu corpul uman. Caracteristicile principale din punct de vedere tehnic al materialelor se fac cu ajutorul spectroscopiei fotoelectronice cu raze x, masurindu-se unghiul de contact, atenuindu-se total refractia Fourier, transformindu-se in infrarosii (ATR-FTIR) spectroscopia, microscopia electronica (SEM).

Clase de polimeri utilizati in medicina

Foarte multe tipuri de polimeri sunt folositi in scopuri medicale. Figura 13 ilustreza varietatea aplicatiilor chimice ale biomaterialelor polimerice. Aceasta parte face discutia a unor polimeri utilizati in medicina.

FIG.13 Aplicatii comune clinice si tipuri de polimeri folosite in medicina

Homopolimerii

Sunt compusi dintr-un singur tip de monomer. Fig 14 arata unitatile repetitive la multi polimeri folositi in medicina. Poli(metil metacrilat) (PMMA) este un hidrofob, cu lant molecular liniar care este sticlos la temperatura camerei si este mult mai cunoscut sub denumirea de Lucite sau Plexiglas. El are o transparenta buna, suplete, stabilitate si este folosit pentru ca da bune materiale utilizate ca materiale intraoculare si pentru inima. Lentilele de contact moi sunt realizate din aceeasi familie de polimeri cu aditie de - CH₂OH din grupa metil metacrilatT2 hidroxietil metacrilat (HEMA). Aditia gruparii metilol, determina polimerul sa devina hidrofolic. HEMA are legaturiincrucisate cu etilen glicol dimetiacrilat (EGDM) pentru a prevenii polimerul sa se dizolve cind este hidrat. O hidrare completa o suporta hidrogenul.

Polietilena (PE) este folisita pentru densitatea ridicata in aplicari biomedicale, pentru ca materialele au densitate crescuta nu se deprecieaza la temperaturi de sterilizare. Este folosit pentru tuburi, catetere, avind o forma a greutatii moleculare

mare, componentul acetabular pentru sold artificial. Materialele sunt rezistente la grosimi si greutati mai mari si au un cost relativ scazut.

Polipropilena (PP) este foarte apropiata de PE dar are o rigiditate mai mare, rezistenta chimica buna si o buna rezistenta la intindere. Este superioara la rezistentei de rupere a PE-ului si are o plaja mai larga de aplicatii.

Politetrafloretilena (PTFE) altfel cunoscuta Teflon are aceeasi structura ca PE, cu exceptia ca hidrogenul din PE este inlocuit cu flor. PTFE este un polimer foarte stabil atit termic cit si chimic, este foarte hidrofolic si are o lubrifiere buna. In forma microporasa este folosita pentru grefe vasculare.

Poly(vinil clorid) (PVC) este folosit in deosebi la tuburi in aplicatiile biomedicale. Ele sunt pentru transfuzii, dialize etc. PVC pur este greu, dar in aditie cu plastifianti el poate deveni flexibil si moale. PVC poate creea probleme pe termen lung de ap[licare deoarece plastifiantii pot fi extrasi din corp. cind plastifiantul prevede solutii toxice, PVC-ul devine mai putin flexibil.

Poly(dimetil siloxane) (PDMS) este un polimer foarte multilateral. Este unic deoarece el are legatura oxigen-silicon si legaturi cu carbonul. Proprietati: mai putin sensibil la temperaturi decit orice alt cauciuc deoarece are Tg ridicat. PDMS este folosit la catetere, tuburi de drenaj , sisteme de vasculare. Este folosit ca membrana oxigenanta deoarece are o permeabilitate mare fata de oxigen. Datorita excelentei flexibilitati si stabilitati este folosit pentru proteze la: degete, vase de singe, valve pentru inima, implanturi de sini, urechi, nas, obraji etc. Polimerizarea bifenol A si fosgene policarbonate. Nailon este numele dat de Du Pont familiei de poliamide. Nailonul sunt formate din reacti dinamice cu acid dibazic sau de operati crescinde de lactanti ai polimerizarii.

Copolimeri

Copolimerii sunt alta clasa importanta a materialelor biomedicale. Fig 15 arata doi copolimeri diferentiali folositi in medicina.

Poly(glicol lactine) (PGL) este copolimer intimplator pentru realizarea coaserii chirurgicale care se resoarbe. Polimerizarea PGL ocupa reactii inelare deschise ale glicoide si lactide, asa cum este ilustrata in fig 15. Prezenta esterilor in legatura polimerica induce degradari hidrolitice graduale(resorbtie). In contrast materialele de coasere naturale poli(glico acid) sau 'catgut' un homeopolimer, copolimerul PGL se mentine mai mult intinzindu-se peste 14 zile dupa implant.

Tetrafluoretilena si hexafluorpropilena (FEP) este folosit in multe aplicatii similare cu cele ale PTFE. FEP are un punct de topire cristalina aproape de 265⁰C in comporatie cu 327⁰C pentru PTFE. Aceasta mareste procesabilitatea FEP in comparatie cu PTFE care pasytreaza calitati chimice deosebite.

Fig.15. Copolimerii si monomerii de baza utilizati in medicina

Poliureta sunt copolimeri bloc continind blocuri "grele" si "usoare". Blocurile "grele" avind Tg-urile apropiate de temperatura camerei si care actioneaza ca blocuri sticloase semicristaline si sunt compuse prin disocieri si lanturi extinse.

Dislocatiile cele ami frecvente sunt:2,4 - disociant toluen (TDI) si metilen di(4 - fenil isociant) (MDI) cu MDI fiind folosit cel mai mult in biomateriale. Lanturile extinse sunt de obicei mai scurte si cazul glicolului alifatic sau materiale "diamine" cu 2-6 atomi de carbon. Blocurile "usoare", unde Tg este mult mai mica decit temperatura camerei, permitindu-le caracterul cauciucat materialelor. Sunt folositi mai mult pentru implanturi, deoarece sunt stabili la hidroliza. Greutatea moleculara tinde sa fie intre 1000 - 2000.

Poliureta are o buna rezistenta la intindere si are proprietati pentru depozitarea singelui. Folosit pentru: grefe vasculare, pompe pentru asistarea inimii, si valve artificiale.

Hidrogelurile

Sunt structuri polimerice incrucisate produse de reactii simple cu unul sau mai multi monomeri sau asociatii de legaturi, cum ar fi legatura de hidrogen, si reacti puternice Wan der Waals intre lanturi.

Hidrogelurile sunt atent observate, in special in ultimii 30 ani, datorita faptului ca sunt exceptional de promitatoare si aplicabile biomedicale.

Cel mai recent studiu de Peppas, adresata prepararii structurii si caracterizarea hidrogelurilor. In acest capitol sunt concentrate citeva metode de preparare a hidrogelurilor, dar si caracteristicile structurii sale, propietatile chimice si fizice.