Biomatériaux polymériques. Plastiques qui forment le corps humain

1993/01/01 Goñi, Isabel | Gurrutxaga, Marilo Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Les biomatériaux sont des matériaux inertes conçus pour interagir avec les systèmes biologiques (définition convenue dans la “Consensus Conference” BIOMAT 1986).

Les biomatériaux ont une longue histoire, car il y a longtemps que les fonctions des tissus et les séances de restauration des parties du corps sont effectuées avec des matériaux naturels ou artificiels. A. C. Nous savons que des techniques telles que: Le papyrus d'Edgar Smith décrit les systèmes de fermeture des plaies et d'autres fins. A. C. D'autres travaux autour de l'an 2000 indiquent que des métaux étaient utilisés pour réparer les os. On a également appris à connaître l'utilisation des plumes d'oie pour réparer les vaisseaux sanguins. Ces nouvelles de longue date expliquent que quelques étapes ont été faites sur cette voie et que les métaux qui avaient déjà commencé à utiliser sérieusement dans la chirurgie de réparation osseuse au début du siècle dernier.

Plus tard, au cours de ce siècle, dans les années 30, le développement de l'industrie des plastiques est arrivé, ce qui a entraîné l'introduction de polymères dans les réparations osseuses. Les plastiques ont également commencé à chercher leur place parmi les biomatériaux. Autres choses, II. La guerre mondiale a donné un grand élan aux enquêtes dans ce domaine. Les conséquences de la guerre elle-même ont engendré la nécessité d'implants et dispositifs extracorportiques et le développement de matériaux pour son usage industriel a permis de tester les premiers dispositifs utiles. Comme exemple des avantages pour la médecine découlant des progrès pour l'industrie, on peut citer: Le rein artificiel du Dr Koff a été le résultat du développement d'un cellophane de collecte de saucisses.

Les progrès réalisés dans ce domaine au cours des 30 dernières années sont, sans aucune crainte, des étapes énormes. Le tableau montre un rapport des principales utilisations des polymères dans la médecine, et comme vous pouvez le voir, est une liste très complète couvrant tous les domaines de la médecine. En plus de tout cela, il convient de souligner l'énorme présence de polymères dans le domaine de l'orthodontie. Aujourd'hui, les orthodonis-tecs, et ils l'ont dit, devraient fermer les consultations en l'absence de polymères.

En plus de ces zones que nous pouvons déjà cataloguer comme classiques, il existe un nouveau cadre qui commence à briser le chemin, celui de la pharmacologie. Il existe de nouveaux médicaments qui utilisent des polymères dans lesquels un rôle très spécial est demandé au polymère. D'une part, il est prévu que le dosage du médicament se produise dans le corps et, d'autre part, que l'on atteigne le point désiré.

La traumatologie est sans doute la spécialité médico-chirurgicale la plus utilisée dans l'utilisation de matériaux pro-thèse d'origine polymère. Les accidents traumatologiques sont très nombreux dans le monde du travail industriel et dans les moyens de transport, auxquels il faut ajouter des maladies dégénératives. La grande majorité des prothèses articulaires ont une composante polymère. Les articulations des doigts sont généralement remplacées par des matériaux en silicone, par exemple.

La chirurgie la plus appliquée dans cette spécialité sera, logiquement, celle de l'articulation des hanches et des genoux. Dans ces articulations ou articulations, il est souvent utilisé en combinant le métal, le polyéthylène ou le téflon. En outre, le "ciment" utilisé pour placer ces pièces dans l'organisme est généralement poli(méthylméthacrylate). La particularité de l'utilisation de ces ciments réside dans le fait qu'il est polymérisé à l'endroit où l'insertion doit être réalisée, de sorte que l'on obtient une adaptation complète au creux laissé par les pièces originales.

Les prothèses du tissu cutané ont également eu un grand développement. Le tégument de l'organisme humain, connu sous le nom de peau ou de peau, est l'organe de plus grande surface corporelle et sa fonction est de protéger, protéger des agents extérieurs. Les lésions cutanées les plus courantes sont les frottements, les perforations et les brûlures.

Le traitement des lésions produites par les brûlures dans celles-ci sera probablement le plus utilisé des biomatériaux polymériques. Le traitement thérapeutique des brûlures est long et nécessite des couches protectrices et bioadhésives. Cependant, lorsque l'on veut promouvoir un processus de régénération des tissus cutanés, il n'est pas recommandé d'utiliser des matériaux inertes. Il est nécessaire d'utiliser des matériaux qui génèrent une hyperréaction dans la zone. De cette façon, sans perdre la bioadhesivité, on obtient une croissance énorme et rapide des cellules. Compte tenu de ces caractéristiques, plusieurs systèmes polymériques ont été utilisés au cours des 30 dernières années. Les plus utilisés sont le polytétrafluoroéthylène (téflone), le polypropylène, le polyamide (nylon) et le poly (éthylène glycol tereftalate) (dracona).

L'expérimentation de ces dernières années a permis d'utiliser deux voies de traitement des brûlures. La première voie est l'utilisation de biomatérial polymère adhésif qui est entièrement conforme à la zone de lésion. Les matériaux utilisés pour cette technique sont ceux mentionnés ci-dessus. La deuxième voie est basée sur l'utilisation des hydrogels. Ces hydrogels sont des polymères hydrophiles treillis et gonflés dans l'eau. Nous pouvons citer des dextronas, des polypeptides et des collagènes comme exemples de ce dernier groupe.

La plupart des interventions chirurgicales nécessitent une sorte de matériel de fermeture de la plaie ouverte. Bien qu'il semble une étape de peu d'importance, le succès de toute l'intervention réside dans sa pureté et son efficacité. Le matériau utilisé doit être un matériau qui maintient une résistance mécanique tout au long du processus de cicatrisation et qui produit les réactions les plus faibles possibles (pour éviter la génération de dettes dans le processus post-opératoire).

Le processus de cicatrisation est très complexe parce que différents types de tissus sont joués, car comme la plaie est fermée, la tension mécanique change, parce que le matériel de suture doit être en contact avec différents fluides physiologiques et, en définitive, parce que les blessures chirurgicales peuvent être de différents types (avec leurs propres caractéristiques). C'est pourquoi il faut utiliser différents matériaux, en fonction du type de blessure, du lieu où il se trouve et du critère du chirurgien.

La fonction principale d'une suture est de garder en contact les bords de la plaie. Ainsi, vous devez maintenir le matériau utilisé jusqu'à ce que l'organisme génère le collagène naturel nécessaire au processus de cicatrisation. Lorsque la plaie est fermée et que la résistance des tissus régénérés augmente, il convient que le matériau utilisé pour la couture perde sa résistance. Par conséquent, la couture idéale doit répondre aux exigences suivantes:

• Être utile, confortable et naturel.
• Réaction minimale dans les tissus.
• Résistance de traction adéquate et sécurité dans la réalisation des nœuds.
• Être anti-allergique, imperméable et inerte.

Jusqu'à il ya quelques années ont été utilisés mate-riales naturels pour les feux de camp, comme le coton, la soie et le catgut (composé de collagène extrait de la submuqueuse ovine). Actuellement, les matériaux synthétiques gagnent progressivement du terrain. Ces matériaux synthétiques présentent une plus grande résistance que le coton et la soie et une moindre réaction inflammatoire que le catox.

Par conséquent, les fibres de polyamide, de polypropylène et de polyester remplacent les fibres précédentes dans les salles d'opération. Les fibres de polyester, par exemple, sont utilisées en chirurgie cardiovasculaire car elles maintiennent la résistance mécanique pendant de longues périodes de temps. Au contraire, les monofilaments de polypropylène sont principalement utilisés dans les opérations d'abdomen, en raison de leur bonne résistance mécanique, la sécurité des nœuds, la résistance aux infections et la biocompatibilité.

Dans certaines applications, il est nécessaire d'utiliser un système permettant son absorption par l'organisme lui-même. Cette absorption est généralement effectuée par des réactions enzymatiques biodégradables. Le catox a été jusqu'à récemment la principale utilisation de ces utilisations, bien que sa tendance à l'inflammation des tissus est connue. Ces derniers temps, de nouvelles formulations ont été développées pour être utilisées dans des applications telles que le poly (acide glycolique), l'acide glycolique/acide lactique copolymère et le polydioxanone. Par exemple, l'acide glycolique/acide lactique copolymère (également appelé polyglactine) présente des caractéristiques très favorables à la chirurgie oculaire, car il produit une réaction très faible avec les tissus oculaires et une perte linéaire de résistance après l'intervention.

Nous avons commencé avec l'appareil visuel et nous allons continuer avec elle, car la contribution de ces mate-riales dans ce domaine de la médecine a été très important. Les applications des matières plastiques en ophtalmologie ont permis à beaucoup de gens d'améliorer leur qualité de vie, parfois en gardant la vision et en améliorant dans beaucoup d'autres. Les matériaux plastiques ont une grande tradition dans les supports de lunettes pour fabriquer des lentilles (« verre organique ») et des lentilles de contact (dures et tendres).

Parmi les progrès réalisés en ophtalmologie au cours des dernières années se distinguent les lentilles intraoculaires. Lorsque des cataractes sont formés dans le cristallin de l'œil, le cristallin perd la transparence et avec le temps, il peut être atteint à éblouir complètement. La récupération visuelle est possible après l'ablation chirurgicale de la lentille oculaire affectée, en utilisant des lunettes ou des lentilles de contact spéciales pour la cataracte.

Les deux options ont ou peuvent avoir des tracas pour le patient. Par exemple, si la solution la plus appropriée est l'utilisation de lentilles de contact, il est possible que certaines personnes ne s'adaptent pas à leur utilisation. Notez que la plupart des personnes qui ont besoin d'une intervention de cataracte sont plus âgés. Un ophtalmologiste anglais a été le premier à appliquer la lentille permanente intraoculaire de polyméthylméthacrylate à une personne actionnée de cataracte.

Pourquoi avez-vous choisi ce polymère? La raison en est: II. Lors d'un accident d'avion survenu pendant la Guerre mondiale, le pilote a été frappé avec un morceau de poly(méthylméthacrylate) et les médecins ont pu constater qu'il n'y avait aucun rejet. Depuis, la compatibilité de ce matériau avec les tissus oculaires était connue. Le succès de ces interventions dépasse actuellement 99%. Cependant, des recherches sont en cours dans ce domaine, testant de nouveaux matériaux plastiques et techniques chirurgicales.

Enfin, nous ferons une mention plus avant de terminer. Des adhésifs polymériques sont utilisés dans le traitement de la cornée perforée et des ulcères, ainsi que dans les prothèses cornéennes et dans la chirurgie rétinienne.

“Nous voulons faire une recherche proche de l'application”

Entretien avec Marilo Gurrutxaga et Isabel Goñi, professeurs et chercheurs du Département de science et technologie des polymères de la Faculté de chimie de San Sebastián.

ODD. Ces dernières années, vous êtes immergés dans l'étude des biomatériaux. Comment êtes-vous arrivés dans ce domaine?

I.G. M.G. Nos recherches initiales se concentraient sur l'exploitation de la biomasse dans l'exploitation des dalles de plongée. Ce que nous faisions était d'obtenir des copolymères de type vaccin. Pour cela, nous utilisions l'amidon, l'un des composants les plus importants de la biomasse végétale, et les polymères acryliques. En utilisant l'amidon et des composants similaires et en les transformant en polymères synthétiques, nous avons obtenu des copolymères dégradables. Les polymères acryliques, quant à eux, sont très importants pour leur biocompatibilité entre les bioplastiques. Pendant des années, nous avons travaillé sur une recherche très fondamentale, c'est-à-dire sur des tâches de synthèse, notamment acryliques. Mais nous ne le synthétisons pas et nous analysons l'exploitation des matériaux étudiés, et nous croyons que le travail accompli était plein de lumière. Cela nous a amené à entrer dans le domaine des biomatériaux, où il était plus facile de voir les applications des matériaux utilisés dans la recherche et de travailler avec un objectif précis. Nous continuons avec le polymère acrylique et l'amidon, mais la recherche a une direction plus claire.

ODD. Quelle est la recherche que vous avez entre vos mains maintenant?

M.G. I.G. Nous travaillons actuellement sur deux zones. D'une part, avec des matériaux pour des médicaments spéciaux, c'est-à-dire de dosage contrôlé et bioadhésifs. Et d'autre part, avec des ciments acryliques pour os. Sur ces deux lignes, nous nous concentrons maintenant.

ODD. En 1991 ont eu lieu à San Sebastián les prestigieuses Journées sur les biomatériaux polymériques.

M.G. I.G. Eh bien, il est vrai que les journées qui ont eu lieu en Novembre 1991 ont eu une grande importance pour nous, car nous avons eu l'occasion de contacter ceux qui travaillaient sur ce sujet. L'objectif des journées était de rassembler des pharmaciens, des médecins, des biologistes, des chimistes et même des technologues, car la coordination dans ce domaine est fondamentale. Les chercheurs et les médecins doivent nous connaître pour que la recherche contribue à la médecine de la vérité.

Tere Barrenetxea

Applications de polymères en chirurgie et clinique hospitalière Dispositifs temporaires Sutures biodégradables: poly(acide glycol), polyuréthane. Fruits de mer: acryliques, silicones, époxydes. Revêtements: acryliques, polyamides, polyéthylène. Dispositifs semi-permanents Prothèses coronaires: polyesters, silicones, poli (chlorure de vinyle). Prothèse d'appareil visuel et auditif: acrylique, polyéthylène, silicone, poly(chlorure de vinyle) et époxydes. Prothèses oesophagiques: polyéthylène, poly(chlorure de vinyle). Prothèses gastro-intestinales: acryliques, silicones, poly(chlorure de vinyle), polyamide. Prothèse d'uretère: polyesters, acryliques. Poumons, foie et rein: polyester, poly (chlorure de vinyle), mailles en polyphore. Os et articulations: acryliques, polyéthylène, polypropylène, silicone, époxy. Greffes vasculaires: poly (chlorure de vinyle), polyester, polytétrafluoroéthylène, polypropylène. Chirurgie plastique: silicone, polyéthylène, polyuréthane, polyamides, polytétrafluoroéthylène. Membranes: cellulosique, acrylates, polyuréthane. Drains intérieurs: poly (chlorure de vinyle), polyéthylène, polytétrafluoroéthylène. Lentilles de contact et lentilles intraoculaires: acryliques, polycarbonates. Dispositifs complexes avec fonctions physiologiques Rein artificiel; dialyse du système sanguin. Poumon artificiel; oxygénant du sang. Pancréas artificiel; dosage contrôlé d'insuline. Cœur artificiel; pompage de sang. Matériaux extracorportiques Cathéters: poly (chlorure de vinyle), polyéthylène, silicone, polyesters. Sacs pour le plasma sanguin: poly (chlorure de vinyle). Divers emballages utilisés en pharmacie et clinique: poly(chlorure de vinyle), polystyrène, acryliques, polyamides, polyuréthanes, etc. Matériel auxiliaire de chirurgie: tubes, ciseaux, forceps, gants, costumes, etc. : poly (chlorure de vinyle), polyéthylène, polyuréthane, polystyrène, acryliques, etc. Seringues à usage unique: polyéthylène, polypropylène, polystyrène. Tuyaux: poly (chlorure de vinyle), polyéthylène, silicones, polytétrafluoroéthylène.