wykład 3- polimery Flashcards
Co to biomateriały?
To produkty pochodzenia naturalnego lub wytworzone przez człowieka stosowane bezpośrednio, uzupełniające lub zastępujące funkcje żywych tkanek organizmu człowieka
Biomateriały- info ogólne
- akceptowane są przez organizm ludzki,
- niektóre łączą się z żywą tkanką lub biorą udział w jej regeneracji,
- zastępują utracone narządy (po wszczepianiu do organizmu),
- każda substancja albo kombinacja substancji pochodzenia syntetycznego lub naturalnego, która może być użyta w dowolnym czasie w całości lub części celem leczenia, powiększenia lub zastąpienia tkanek narządu, organu lub funkcji ustroju,
- materiały przeznaczone do długotrwałego kontaktu z organizmem.
Bioinertność
brak toksyczności, niedrażniący, niealergiczny, niekancerogenny
Biostabilność
odporność na korozję, hydrolizę, utlenianie, itp.
Cechy biomateriałów
- biofunkcjonalność
- bioinertność
- bioaktywność,
- biostabilność
- biodegradacja
Kryteria doboru i oceny przydatności tworzywa sztucznego w medycynie
- kontakt
- biozgodność
- odporność chemiczna na działanie środków myjących, odkażających, wyjaławiających
- wytrzymałość mechaniczna – moduł sprężystości, udarność, elastyczność, ścieralność
Klasyfikacja biomateriałów
- dziedzina medycyny
- czas kontaktu z tkankami
- rodzaj tkanek, do jakich są przeznaczone
- ze względu na ich zachowanie w organizmie
Jakie typy biopolimerów ze względu na ich zachowanie w organizmie
- obojętne lub prawie obojętne – nie wywołujące żadnej lub prawie żadnej reakcji otaczającej tkanki,
- aktywne - dobrze wiążące się z otaczającą tkanką i stymulujące rozwój nowego, zregenerowanego organu,
- ulegające rozkładowi w środowisku organizmu ludzkiego po określonym czasie działania materiały rozpuszczają się w otaczającej tkance i zostają przez nią wchłonięte, nie powodując jej uszkodzenia lub zmian patologicznych.
Kliniczny podział biomateriałów
- implanty mechaniczne – endoprotezy stawów, płytki, śruby, gwoździe, stabilizatory dla osteosyntezy kości,
- materiały do zespalania tkanek – nici chirurgiczne, cementy, kleje tkankowe,
- implanty przeznaczone do kontaktu z krwią – stenty, zastawki serca, sztuczne naczynia krwionośne,
- materiały do leczenie ubytków tkanek – implanty w formie gąbek lub włókien przeznaczone do wypełniania ubytków.
Kliniczny podział biomateriałów cd
- nośniki leków, materiały do enkapsulacji komórek – ceramiczne lub polimerowe kształtki zawierające lek umieszczane w chorej tkance pozwalające na miejscowe dostarczanie leku do tkanki,
- podłoża dla inżynierii tkankowej i terapii genowej, materiały dla medycyny regeneracyjnej – trójwymiarowe podłoża, zaopatrzone w bioaktywne czynniki, zasiedlane przez komórki.
Polimeryzacja- co to?
Proces łączenia się ze sobą cząsteczek reaktywnego związku chemicznego, zwanego monomerem, z utworzeniem cząsteczki polimeru, bez wydzielenia się produktów ubocznych
Polimery
Substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.
Najczęściej stosowane monomery
Związki organiczne, zawierające w swojej cząsteczce wiązanie/a podwójne lub układy cykliczne ulegające rozpadowi podczas reakcji.
Typy reakcji w otrzymywaniu polimerów
- polimeryzacja
- polikondensacja
Polimeryzacja- info ogólne
-ma zwykle charakter addycji wolnorodnikowej i przebiega według schematu:
n R - CH = CH2 → ̶ [CHR - CH2] n ̶
-zachodzi, gdy cząsteczki monomeru zostaną zaktywowane przez wprowadzenie wolnych rodników, (nadtlenki organiczne), naświetlanie promieniami ultrafioletowymi lub inne katalizatory
Przykłady polimerów- addycja
- polietylen- worki, butelki, rurki, folie opakowaniowe
- polipropylen- przedmioty do użytku laboratoryjnego i domowego, sztuczna darń, zabawki
- polichlorek winylu (PCV)- butelki, wykładzina podłogowa, opako-wania żywności, rury (kanalizacyjne), węże do wody
Guma naturalna
cis-1,4-poliizopren
Polimeryzacja addycyjna z otwarciem pierścienia
Powstający polimer ma najczęściej budowę łańcuchową, jednak przy zastosowaniu bardziej złożonych monomerów, np. posiadających rozgałęzienia i więcej wiązań podwójnych struktura powstałego polimeru może być również bardziej rozgałęziona
Polikondensacja
- zachodzi pomiędzy dwoma różnymi monomerami, z których każdy posiada co najmniej dwie grupy funkcyjne,
- grupy funkcyjne oby typów monomerów muszą ze sobą reagować,
- po połączeniu monomerów w polimer powstaje zwykle produkt uboczny, którym jest mała cząsteczka, najczęściej woda lub alkohol,
- reakcja ta jest znacznie wolniejsza od polimeryzacji addycyjnej,
- polimery kondensacyjne mają z reguły niższą masę cząsteczkową
Co jest klasycznym przykładem reakcji polikondensacji?
Reakcja poliestryfikacji.
W wyniku reakcji kwasów dikarboksylowych z alkoholami diwodorotlenowymi (glikolami) powstają odpowiednie poliestry oraz woda:
n HOOC-R-COOH + n HO-R’-OH → (n-1)H-[OOC-R-COO-R’]n-OH + (n-1) H2O
Przykłady polimerów produkowanych w reakcji polikondensacji?
1) Poliestry
2) Poliamidy
3) Poliuretan
Budowa przestrzenna polimerów
Należy rozróżnić trzy typy struktury:
- liniową
- rozgałęzioną
- połączoną wiązaniami krzyżowymi.
Właściwości- polimery liniowe i rozgałęzione
- mogą być mniej lub bardziej krystaliczne
- polimery te miękną podczas ogrzewania (termoplasty)
- w takim stanie można je formować przez wtłaczanie i wtryskiwanie
- przykłady: nylon, polietylen, poli(chlorek winylu), polistyren
Właściwości- polimery usieciowane (żywice)
- mocno powiązane wiązaniami poprzecznymi
- tworzą sztywną i nieregularną strukturę trójwymiarową, jak w żywicach fenolowo-formaldehydowych czy mocznikowo-formaldehydowych
- ogrzewanie nie zmiękcza polimeru, może wręcz doprowadzić do wytworzenia dodatkowych wiązań poprzecznych i wzrostu twardości materiału (materiały termoutwardzalne, duroplasty)
Masa cząsteczkowa polimerów, stopień polimeryzacji, temperatura mięknienia
- im większa masa cząsteczkowa tym większy stopień polimeryzacji,
- masa cząsteczkowa polimeru jest wartością średnią, gdyż liczba powtarzających się monomerów różni się między cząsteczkami,
- im większa masa cząsteczkowa tym wyższe temperatury mięknienia i topnienia oraz sztywniejsze tworzywo.
Polimery można klasyfikować jako…
- termoplastyczne
- termoutwardzalne
- chemoutwardzalne
Polimery termoplastyczne
miękną podczas ogrzewania i twardnieją po oziębieniu, proces jest odwracalny (polistyreny, poliakrylany winylowe)
Polimery termoutwardzalne
twardnieją, zestalają się podczas wytwarzania, ale nie miękną podczas ogrzewania. Polimery te są nietopliwe z powodu tworzenia wiązań krzyżowych i struktury przestrzennej (silikony, cis-poliizopren)
