Grant: STUDIUL MECANISMELOR CARE DETERMINA STRUCTURA BIOMATERIALELOR POLIMERICE MULTIFAZICE Autor: ING. RUSU DANILELA LORENA Universitatea: UNIVERSITATEA DE MEDICINA SI FARMACIE GR. T. POPA IASI Grantul cu cod CNCSIS 471 (Comisia 2) a avut urmatoarele obiective: 1. Cercetare documentara privind principalele clase de biomateriale polimere multifazice (Contract nr.33541/ 2003, tema 3-anexa Ib, etapa 1.1); 2. Caracterizarea polimerilor - model (Contract nr. 33541/ 2003, tema 3-anexa Ib, etapa 1.2); 3. Determinarea tensiunii interfaciale prin aplicarea metodei dinamice (Contract nr. 33353/ 2004, tema 2, etapa 1.1); 4. Studiul influentei unor agenti de compatibilizare (bloccopolimeri) (Contract nr. 33353/ 2004, tema 2, etapa 1.1). INTRODUCERE In prezent, materialele polimerice ocupa un loc foarte important in toate domeniile activitatii umane, luand parte din ce in ce mai mult la viata de zi cu zi.Dintre acestea, biomaterialele polimerice sintetice - simple sau compozite - constituie un subiect foarte actual si cu o dinamica deosebita, data fiind diversitatea necesitatilor din domeniul medical si farmaceutic. La ora actuala se cauta ameliorarea calitatii implanturilor si a dispozitivelor de analiza minim-invaziva a organismului, cresterea biocompatibilitatii si a rezistentei la coroziune a materialelor care urmeaza sa intre in contact direct cu tesuturile biologice, punerea la punct a unor sisteme-vectoare performante, care sa duca la organultinta diferite principii biologic-active, perfectionarea sistemelor de eliberare controlata a medicamentelor in organism. Asimilarea compusilor macromoleculari sintetici in medicina si terapeutica, domenii interdisciplinare, trebuie sa raspunda complexitatii problemelor de utilizare ce rezulta din contactul temporar sau de lunga durata al materialelor polimerice cu tesuturile si substantele biologice. In acest context, sunt definite ca biomateriale polimerice acei polimeri sau compozite polimerice atestate ca biocompatibile in contact cu biostructurile. Polimerii candidati pentru utilizari biomedicale trebuie sa se conformeze unei varietati de cerinte care apar fie din structura lor chimica si fizica (criterii fizice, chimice si mecanice), fie din mediul fiziologic unde ei vor fi utilizati (criteriul biologic). Pe langa necesitatea sterilizarii materialelor de uz clinic, cerintele privitoare la biomateriale se impart in doua categorii: (1) cele care includ proprietatile fizice (de exemplu, rezistenta mecanica) si care se aplica la cantitatea totala de material, si (2) cele care implica interactiunile dintre biomateriale si sistemul biologic, si care se aplica interfetei ori proprietatilor suprafetei. Abilitatea de a inlocui organele bolnave si vasele de sange, total sau partial, a determinat cresterea perioadei de viata a multor persoane. Biomaterialele sunt substante sau compusi ai diferitelor substante care pot fi folosite pentru tratarea, regenerarea sau inlocuirea oricarui tesut, organ sau functie a organismului. O varietate mare de biomateriale sunt utilizate astazi in afara domeniilor traditionale si anume: in chirurgia plastica si reconstructiva, stomatologie si refacerea muschilor si oaselor. Organele artificiale, de exemplu, pot juca un rol important in medicina preventiva, in special, pentru ultimul stadiu de distrugere al organului. De aceea, doar cateva materiale plastice se intalnesc utilizate regulat in implanturi chirurgicale. Desi se afla la dispozitie un numar mare de materiale, biocompatibilitatea si proprietatile mecanice, au restrans sever numarul actual de polimeri ce pot fi folositi in domeniul medical. Biomaterialele trebuie sa fie aiba un grad mare de puritate si de aceea se renunta adesea la utilizarea claselor de aditivi care nu sunt indispensabile prelucrarii sau functionarii produselor din

materialele respective. Gama aditivilor include stabilizatori, antioxidanti, plastifianti si materiale de umplutura care sunt adaugati la polimerii comerciali pentru a evidentia proprietatile fizice si mecanice specifice. Pentru o perioada mai scurta sau mai lunga de timp, migrarea acestor componente pentru tesuturile adiacente si fluidele biologice este nedorita, aditivii trebuind eliminati inainte de utilizare. In plus, o serie de proprietati favorabile ale polimerilor pot fi obtinute nu prin utilizarea de aditivi ci prin varierea structurii chimice, de exemplu prin folosirea de copolimeri adecvatti, in locul homopolimerilor. Candidatele la biomateriale trebuie sa indeplineasca cateva cerinte, descrise ca fiind proprietatile fizice si mecanice ale polimerilor. Parametrii de interes includ: geometria dispozitivului implantului sau componentului, gradul de umflare la echilibru, gradul de reticulare, gradul de cristalinitate, proprietatile elastice, raspunsul la tensiune, forfecarea, propagarea ruperii, rezistenta la oboseala si comportarea vasco-elastica in timp-temperatura. Degradarea termica este mai putin importanta la biomateriale datorita micilor fluctuatii relative a temperaturii in majoritatea aplicatiilor biomedicale. Biomaterialele trebuie turnate imediat sau modelate in filme, tije, tuburi sau alte forme geometrice complexe. Injectia, turnarea rotationala si rasucirea sunt tehnici dorite in obtinerea polimerilor. Biomaterialele trebuie sa fie sterilizate, fara alterarea formei sau proprietatilor si fara absorbtia permanenta a agentilor de sterilizare. Ele nu trebuie sa includa reactii inflamatoare cand vin in contact cu tesuturile naturale si acestea nu trebuie sa fie degradate in prezenta enzimelor naturale din fluidele biologice. Mergand dupa aceste principii, referatul de fata urmareste prezentarea principalelor clase de biomateriale polimerice multifazice, cu aplicatiile medicale corespunzatoare, precum si cei mai importanti polimeri sintetici care intra in componenta acestor biomateriale polimerice compozite. Scopul producatorilor de biomateriale polimerice este cel de performanta, stabilitate si durabilitate. Acest scop este atins in primul rand prin selectarea cu atentie a materialului polimeric cu proprietati optime. Latura inovatoare si concurentiala a pietei de biomateriale polimerice a creat o dinamica specifica de producere a acestora, deoarece fiecare polimer ales trebuie sa prezinte avantaje si caracteristici specifice pentru a fi cat mai util unei aplicatii medicale specifice. Inainte de a trata mai pe larg cateva clase de biomateriale polimerice, vom trece in revista cateva dintre principalele lor utilizari, in diferite domenii medicale: in domeniul ordopediei: proteze interne permanente (de reconstructie), proteze resorbabile (din polimeri bioresorbabili), diferite elemente de sutura si cimenturi pentru fixarea protezelor, inlocuirea articulatiilor cartilaginoase, drenuri chirurgicale, instrumentar chirurgical divers; in domeniul medicinei recuperatorii: membrane extracorporale, membrane bioactive (de eliberare controlata), celule artificiale, proteze externe; in domeniul oftalmologiei: lentile de contact, lentile intraoculare, cornee artificiala; in domeniul cardiologiei: valvule mitrale pentru inima, grefe vasculara artificiala; in domeniul dentar: implanturi dentare, material de amprentare si cimenturi dentare, instrumentar dentar; in domeniul chirurgiei estetice: implanturi, elemente de sutura bioresorbabile; alte aplicatii medicale: linii de perfuzie, dispozitive de cateterizare, dispozitive pentru caile respiratorii, caile digestive si caile urinare; in domeniul farmaceutic: excipienti pentru diferite forme de administrare medicamentoasa, sisteme cu eliberare retard de medicament, sisteme vectoare de eliberare controlata a substantelor active, baza pentru emulsii, paste, colire, recipiente diverse de conditionare a medicamentelor;

-

-

-

-

-

in domeniul cosmetic: baza pentru emulsii si creme cosmetice, sisteme complexe de peeling chimic sau mecanic.

1.

CERCETARE DOCUMENTARA PRIVIND BIOMATERIALE POLIMERE MULTIFAZICE

PRINCIPALELE

CLASE

DE

1.1 Biomateriale polimerice compozite multifazice Intr-o acceptiune mai larga, aproape tot ce ne inconjoara poate fi considerat ca facand parte din clasa materialelor compozite. De exemplu, cel mai simplu produs realizat dintr-un polimer semicristalin contine in structura sa zone cristaline si zone amorfe, bine individualizate si cu proprietati foarte diferite. O definitie a acestei categorii de materiale ar putea fi formulata astfel: materialele compozite sunt materiale alcatuite din doua sau mai multe faze distincte fizic sau/si chimic, separate printr-o interfata. Proprietatile materialelor compozite nu coincid cu proprietatile nici unuia dintre componenti, luati individual. Cea mai mare parte a materialelor polimerice compozite sunt alcatuite dintr-o faza majoritara, continua, numita matrice, si o faza minoritara. Ideea obtinerii de materiale compozite este foarte veche si pleaca tocmai de la posibilitatea obtinerii de noi materiale, cu performante superioare oricaruia dintre elementele lor componente. Cateva exemple din natura: lemnul - alcatuit din fibre de celuloza, intr-o matrice din lignina; osul format din fibre proteice, incorporate intr-o matrice minerala; plamanul, care are prezinta o structura de spuma. Unul dintre principiile de baza al unui materialul compozit este urmatorul: matricea, care este majoritara, preia solicitarile externe pe suprafata sa si le transfera apoi la nivelul fazei dispersate care joaca adesea rol de material de armare, conferind o mai mare rezistenta materialelor compozite. Exista teoretic o infinitate de combinatii posibile intre diferite materiale, care pot fi folosite atat ca faze majoritare cat si ca faze minoritare, pentru a se putea obtine un material compozit cu proprietatile dorite. Si din punct de vedere practic s-au putut obtine materiale compozite inalt performante, cu utilizare in domenii din cele mai diverse, de la industria aerospatiala la industria materialelor cu utilizare in medicina. Cel mai adesea s-a urmarit, pe langa ameliorarea rezistentei mecanice a materialelor compozite sau prelungirea duratei lor de utilizare, doua alte elemente importate: greutatea specifica si costul lor. Astfel, se vorbeste de optimizarea rapoartelor rezistenta/greutate specifica, rigiditate/greutate specifica etc. In cele ce urmeaza vom prezenta principalele clase de biomateriale polimerice compozite, care prezinta interes din punctul de vedere al aplicatiilor medicale. 1.1.1 Materiale compozite polimerice armate (ranforsate) Materialele polimerice compozite armate sunt alcatuite dintr-o matrice polimerica si un material de armare, care poate fi sub forma de materiale tesute sau netesute, fibre, roving, folii, particule dispersate individual, whiskers etc. Biomaterialele polimerice armate contin cel mai adesea fibre sau particule dispersate ca material de armare si aceste categorii de compozite vor fi tratate in continuare, prin prezentarea pe rand a componentelor principale ale unor astfel de compozite. Fibre Din punct de vedere practic, cele mai interesante materiale polimerice compozite armate sunt cele care au ca material de armare fibre lungi, care se caracterizeaza printr-o foarte buna rezistenta mecanica si rigiditate, pentru o greutate specifica scazuta. Fibrele utilizate ca materiale de armare pot fi de natura foarte diversa: bumbac, matase, lana, celuloza, carbon, polimeri sintetici, metale etc. Ele trebuie sa fie suficient de flexibile (pentru a permite prelucrarea materialului compozit prin procedee diverse) si sa prezinte un raport mare lungime/diametru, care sa permita preluarea eficienta a solicitarii exterioare dinspre matrice spre materialul de armare. In general, adaugarea de fibre intr-o matrice ductila (polimerica sau metalica) urmareste cresterea rigiditatea a materialului compozit, iar in cazul unei matrici fragile (de exemplu, ceramica) vizeaza cresterea rezistentei. Particule dispersate Una din clasele de umpluturi sub forma de particule dispersate sunt pulberile metalice (bronz, fier, argint, zinc etc.), care au ca principal rol cresterea conductibilitatii termice si conductivitatii

electrice a materialelor polimerice, recunoscute traditional ca fiind cu proprietati de izolatori. De exemplu, prin introducerea de astfel de pulberi metalice in masa poliolefinelor se pot obtine materiale cu o buna prelucrabilitate, capabila sa asigure o ecranare eficienta impotriva radiatiilor electromagnetice si evitarea interferentelor. Acestev proprietati sunt esentiale pentru protejarea dispozitivelor medicale si a aparaturii medicale in general, de functionarea careia depinde siguranta si calitatea vietii pacientului. Matricea Materialele compozite armate pot avea o matrice polimerica, metalica sau pe baza de materiale ceramice. In cele ce urmeaza, ne vom interesa exclusiv de materialele compozite polimerice. Matricea are un dublu rol: sa tina compacte fibrele/particulele utilizate ca sistem de armare si sa realizeze transferul tensiunilor rezultate in cazul solicitarilor externe, catre fibrele de armare. Proprietatile unui astfel de material compozit va depinde in acest caz nu numai de caracteristicile intrinseci ale celor doua elemente componente, dar si de aranjamentul spatial al fibrelor/particulelor in interiorul matricei si de gardul de adeziune matrice-fibre. Cateva observatii se impun: a) Materialele compozite armate cu fibre lungi manifesta o anizotropie a proprietatilor. Cu alte cuvinte, o parte din proprietatile materialului variaza in functie de directia sau planul de masurare. b) Obtinerea unui material compozit armat cu proprietati izotrope (modulul lui Young sau coeficientul de dilatare termica), este posibila atunci cand se folosesc fibre scurte sau materiale de armare dispersate (particule), cu conditia ca acestea sa fie orientate aleatoriu in interiorul matricei. Acest deziderat nu este usor de transpus in practica. c) Exista o gama larga de materiale polimerice compozite cu aplicatii medicale (de exemplu proteze, in ortopedie), in care materialul de armare - fibre lungi sau tesaturi - sunt orientate in mod controlat pe anumite directii privilegiate, pentru a induce anizotropia unora dintre proprietatile compozitului. Interfata Tipul de interfata dintre matrice si materialele de ranforsare are un rol primordial in stabilirea proprietatilor materialului compozit. Prin definitie, interfata reprezinta zona/suprafata de separare dintre doua regiuni la nivelul careia au loc discontinuitati ale unor proprietati fizice, mecanice, chimice etc. Cateva observatii generale se impun a fi prezentate: 1) In cazul materialelor compozite ce contin fibre, interfata matrice / fibra este in general rugoasa si nu perfect plana. 2) Materialul matricei trebuie sa "ude suprafata fibrei" (fenomen ce mareste implicit aria de contact dintre cele doua faze). Pentru a se imbunatati gradul de udare al fibrelor, se folosesc agenti de cuplare. 3) Obtinerea unor materiale compozite cu proprietati optime, in special in ceea ce priveste rezistenta mecanica este conditionata de felul in care solicitarile mecanice se propaga la suprafata de separare matrice-fibra. Un bun transfer al tensiunilor de la matrice la fibra presupune o suprafata mare de contact si o foarte buna adeziune. O adeziune scazuta intre matrice si fibre duce la aparitia si propagarea rapida a fisurilor in interiorul compozitului. 4) Adeziunea dintre matrice si materialul de ranforsare poate avea realizata prin forte de tip van der Walls (adeziune slaba), dar si prin legaturi covalente puternice. 5) Suprafata totala de contact dintre matrice si fibre poate merge pana la valori de 3000 cm2/cm3. Aspecte privind interfata, propagarea fracturilor si rezistenta a) In cazul matricelor ductile, polimerice sau metalice, este importanta realizarea unei bune adeziuni intre acestea si elementele de ranforsare, deoarece sistemul de ranforsare preia mare parte din solicitarile mecanice aplicate asupra compozitului. Daca solicitarile sunt puternice, fibrele se vor rupe primele si apoi va urma matricea. b) In cazul matricelor fragile, de tipul celor ceramice, matricea este cea care preia in mare parte solicitarile mecanice (adesea solicitari de compresiune, ca in cazul materialelor dentare sau a oaselor), iar fibrele, mult mai ductile decat matricea, asigura doar o imbunatatire a rezistentei mecanice a materialului compozit. 1.1.2. Materiale stratificate pe suport In functie de natura si structura stratului de material polimeric si a materialului suport, se disting urmatoarele tipuri de materiale stratificate pe suport: material suport acoperit de o singura fata cu unul sau mai multe straturi de material polimeric; material suport acoperit pe ambele fete cu straturi de materiale polimerice;

-

un strat de material polimeric inglobat intre doua materiale suport.

Obtinerea materialelor compozite prezentate mai sus comporta doua faze distincte: (i) conferirea unei anumite forme materialului polimeric de stratificat pe materialul suport si (ii) stabilizarea formei materialului stratificat. Materiale stratificate pe o singura fata pot fi obtinute prin aplicarea unui material polimeric prin trei procedee distincte: (1) stratificare cu cilindru de contact; (2) stratifica-re cu cilindru de presare; (3) stratificare cu cutit raclor. In primele doua cazuri pot folosi tipuri diferite de materiale suport, precum si tipuri diferite de materiale polimerice de depus, sub forma de dispersii apoase, plastisol etc. Daca materialul de acoperire se prezinta sub forma de dispersii apoase, faza de stabilizare a formei este realizata prin uscare in etuva la 105C, temperatura folosita in mod obisnuit pentru evaporarea apei. In cazul in care materialul polimeric ce urmeaza a fi depus pe materialul suport se prezinta sub forma de plastisol, ceea ce impune ca etapa de stabilizare a formei sa se realizeze prin gelifiere, in etuva. Aceasta clasa de materiale polimerice compozite multifazice sunt utilizate in special pentru obtinerea de materiale de conditionare, care trebuie sa indeplineasca simultan mai multe conditii, ce nu pot fi furnizate de un singur tip de material: rezistenta mecanica buna, impermeabilitate la gaze si la vaporii de apa, rezistenta chimica buna in contact cu diferite medii, posibilitate de sterilizare adecvata etc. 1.1.3. Hidrogeluri Hidrogelurile sunt retele polimerice tridimensionale, ce pot fi asimilate cu o imensa macromolecula, care prezinta capacitatea de a incorporea cantitati mari de apa/solutii apoase. O alta posibila definitie a hidrogelului este: retea tridimensionala de polimeri hidrofili, in care este prezenta o cantitate mare de apa. In general, cantitatea de apa reprezinta de cel putin 20% din greutatea totala. Daca apa reprezinta mai mult de 95% din greutat 727y2413h ea totala, atunci hidrogelul se numeste superabsorbant. Gelurile pot fi chimice sau fizice, in functie de tipul de legaturi dintre catenele macromoleculare. Gelurile chimice prezinta legaturi covalente intercatenare, pe cand gelurile fizice prezinta drept conexiuni intercatenare legaturi de hidrogen, legaturi van der Waals. Metode de obtinere Hidrogelurile sunt sintetizati din diferiti monomeri, majoritatea fiind hidrofili, datorita prezentei in structura lor a grupelor functionale hidrofile de tipul: -OH, -COOH, -CONH 2, -CONH si -SO3H. S-a stabilit insa, ca prin copolimerizarea unor monomeri hidrofili si hidrofobi se obtin hidrogeluri cu rezistenta mecanica marita. Necesitatea ameliorarii proprietatilor fizico-chimice, biologice si mecanice ale hidrogelurilor a condus la diversificarea gamei de monomeri neutri sau purtatori de sarcini electrice (anionici, cationici), precum si cu grupari susceptibile de reticulare. O pondere remarcabila revine monomerilor vinilici: anionici (derivati ai acidului acrilic); cationici (derivati ai metacrilatului de -amino-etil); neutri (metacrilati de: -hidroxi-etil, gliceril, propilenglicol, acrilati, acrilamide);

-

cu proprietati de reticulare (derivati de dimetacrilat de etilenglicol, metilenbis-acrilamida).

Geluri chimice. Exista doua metode de baza pentru producerea de geluri chimice: (i) polimerizarea unor monomeri solubili in apa in prezenta unui agent de reticulare adecvat; (ii) reticularea unui polimer hidrofilic pre-existent cu ajutorul unor agenti de reticulare adecvati. Ambele metode au la baza mecanismele de reactie clasice si pot fi folosite si aplicate intr-o multitudine de variante. Pentru formarea structurii tridimensionale caracteristice unui gel este esential ca speciile monomerice folosite in acest scop sa aiba functionalitate mai mare ca doi. Obtinerea de hidrogeluri prin copolimerizare (in prezenta unui agent de reticulare) este folosita ca mijloc de imbunatatire a proprietatilor mecanice, a difuziei prin gel, ori a limitarii gradului de umflare a gelului obtinut astfel. Pentru prima metoda, putem exemplifica prin obtinerea PHEMA. Ex. initiatori - AIBN azobisizobutironitril, azobismetilizobutirat; catalizatori enzimatici in cazul hidrogelurilor bazate pe polimeri naturali. Ca agenti de reticulare se poate folosi o gama larga de specii solubile in apa: N,N'metilenbisacrilamida, prepolimeri ai etilenoxidului si alcoolului vinilic, care au fost transformati in specii reactive prin introducerea de duble legaturi in molecula lor. Practic orice molecula care contine cel putin doua duble legaturi C=C, poate fi agent de reticulare pentru monomerii vinilici hidrofili. In acest fel pot fi ajustate proprietatile finale ale hidrogelului format in acest mod. In functie de tipul procesului tehnologic, in amestecul de reactie pot exista si solventi organici sau stabilizatori, ceea ce nu constituie o problema, atata timp cat pot fi extrasi din gelul final. Tehnologiile folosite in mod curent pentru obtinerea hidrogelurilor includ polimerizarea in masa, in solutie, in suspensie, in emulsie. Fiecare dintre aceste metode are asociat un anumit tip de contaminare. Prezenta monomerului nereactionat, a stabilizatorului sau initiatorului rezidual, la fel ca si prezenta capetelor de lant nesaturate (rezultand din diverse mecanisme de incheiere) vor influenta fiecare proprietatile materialului final format. Atunci cand conditiile de reactie nu sunt controlate in mod eficient, pot rezulta neuniformitati ale produsului sau un grad mare de distributie al masei moleculare. Alte metode de polimerizare, cum ar fi polimerizarea in faza gazoasa sau indusa cu plasma, sunt foarte scumpe dar duc la formarea unor geluri foarte pure si uniforme. A doua metoda generala de formare de geluri chimice o reprezinta reticularea unor polimeri hidrofilici cu ajutorul unor agenti de reticulare sau prin expunerea acestora la radiatii de diferite tipuri. Polimerii hidrofilici pot sa aiba atat o structura liniara, cat si una ramificata, dar in general au functionalitatea necesara pentru reticulare sub forma grupelor hidroxil, amino (in cazul macromoleculelor naturale), gruparilor acrilat sau carboxil. Agentii de reticulare sunt in general molecule care au grupari functionale la ambele capete ale acesteia (specii telechelice) - exemple tipice sunt aldehidele, acizii si aldehidele acide, divinilsulfati, diizotiocianati, diizocianati. Speciile monotelechelice sunt folosite pentru a obtine copolimeri grefati, rezultand structuri asemanatoare fagurilor ce 'atarna' de suprafata grefata. Initiatorii de tip radicali liberi pot fi folositi pentru a creea puncte reactive pe catena polimerica principala, rezultand in majoritate reticulari tetrafunctionale. Reactiile de reticulare au loc in general in solutie, iar alegerea solventului este dictata de aplicatia pentru care este produs hidrogelul respectiv. In pricipiu, pentru aplicatii biomedicale, cea mai folosita ca solvent este apa, dar nu in mod exclusiv. Solventi organici, cum ar fi alcoolii, pot fi utilizati ca solventi, in masura in care ei pot fi apoi indepartati si inlocuiti in structura tridimensionala de apa sau diverse lichide biologice. Hidrogelurile obtinute prin aceasta metoda poseda un amestec de structuri moleculare. Reticulari tetra sau multifunctionale apar atunci cand sunt utilizati agenti de reticulare adecvati. Capetele de lant libere, lanturile incolacite, lanturi sub forma de bucla, prezente in sistem anterior reactiei de reticulare, sunt literalmente 'inghetate' in reteaua finala, existand

deasemenea si lanturi polimerice nereactionate, intrucat nici o reactie nu merge pana la 100% conversie. (schema structura hidrogel) O metoda mai putin folosita de obtinere a hidrogelurilor implica folosirea radiatiilor. Expunand polimerii la raze gamma emise de izotopi radioactivi (cel mai folosit fiind 60Co), energia moleculelor poate fi ridicata. Atunci cand energia absorbita de polimer este mai mare decat potentialul sau de ionizare, macromolecula poate fi transformata in radicali liberi, prin scindarea unei legaturi covalente. Scindarea aceasta, sub actiunea radiatiilor, nu este aleatoare. Intr-adevar, anumite legaturi covalente, din anumite grupe chimice, au o specificitate ridicata la actiunea radiatiilor si deci o probabilitate foarte mare de a fi scindate. Reactiile care au loc in urma formarii de radicali liberi includ recombinarile, neobservandu-se un rezultat concret de reticulare. Insa, atat reactiile de reticulare, cat si cele de legare a capetelor de macromolecule sau de degradare a polimerului, sunt cele care predomina. Reactia care este favorizata (reticulare versus degradare, de exemplu) depinde de gruparile ce vor fi substituite pe catena principala. Cercetarile au indicat ca degradarea este favorizata atunci cand gruparile laterale sunt voluminoase sau cand atomii de carbon tetrafunctionali sunt prezenti in numar mare in catena principala. Reticularea pare a fi favorizata atunci cand gruparile laterale au dimensiuni mici sau cand atomii de carbon ai fiecarei catene principale au cel putin o legatura primara cu cel putin un atom de hidrogen. Polimerii cu potential de a reticula sub actiunea radiatiilor sunt poliacidul acrilic, polimetilacrilatul, poliacrilamida, polivinilpirolidona, polialcoolul vinilic, poliamidele si poliesterii. Polimerii cu structura ce favorizeaza degradarea sub actiunea iradierii sunt poliacidul metacrilic, polimetilmetacrialtul, polimetacrilamida. Cercetarile sugereaza deasemenea ca, cu cat este mai ridicata caldura de polimerizare a unui polimer, cu atat mai mare este probabilitatea ca sub actiunea iradierii sa fie favorizate ractiile de reticulare. In general, pentru polimerii cu o caldura de polimerizare mai mare decat 16 kcal/mol, este posibila reticularea. In plus, intrucat atat reticularea cat si degradarea pot avea loc simultan, s-a tras concluzia ca una sau alta dintre reactii este favorizata de cinetica de reactie. Alte cercetari sugereaza ca, la doze mici de radiatii, degradarea este favorizata datorita abilitatii oxigenului de a difuza in masa polimerului suficient de repede pentru a duce la formarea continua de legaturi slabe peroxidice in catena principala. Descompunerea acestor legaturi peroxidice duce la degradarea oxidativa a polimerului. La doze mai mari de oxigen, acesta este consumat cu o viteza care depaseste substantial rata de difuzie in masa polimerului. In acelasi timp, atomii de hidrogen reactivi incep sa reactioneze cu legaturile metilenice, ceea ce duce la favorizarea reticularilor. Pentru a preveni aparitia degradarii oxidative, iradierea trebuie efectuata in atmosfera inerta sau sub vid. Cele mai deosebit aspect in legatura cu acest tip de reticulare este acela ca in urma procesului de obtinere al structurii tridimensionale a hidrogelului, nu raman agenti de contaminare care ar putea sa altereze proprietatile finale ale acestuia. Pentru obtinerea hidrogelurilor din macromolecule naturale se folosesc alte tehnici. Reticularea termica, de exemplu, este folosita pentru a obtine geluri din albumina, gelatina si colagen. Variind conditiile privitoare la timp si temeperatura, caracteristicile de degradare ale acestor sisteme pot fi modificate in mod dramatic, ceea ce este folositor in proiectarea sistemelor de eliberare controlata. Gelurile bazate pe proteine au fost preparate prin folosirea ultrasunetelor pentru a induce reticularea. Dispersiile de proteine in apa sunt expuse ultrasunetelor, ceea ce produce cavitatie, urmata de hidroliza apei. Se formeaza astfel radicali superoxid foarte reactivi (HO2*) care pot forma reticularile necesare. Radiatiile ultraviolete pot fi folosite de asemenea pentru a induce reticularea proteinelor sau a polimerilor sintetici atunci cand sunt folositi fotoinitiatori, insa din cauza distantei mici de penetrare, numai un strat subtire de la suprafata masei polimerice este afectat. Aceasta reticulare de suprafata poate, totusi, sa fie adecvata pentru anumite aplicatii privind eliberarea controlata.

Geluri fizice Pentru formarea unui gel fizic este necesara aplicarea caldurii asupra sistemului, pentru a induce miscarea moleculelor, care in acest fel vor putea sa se aseze intr-o structura ordonata, cristalina. Pentru a se obtine acest efect, temperatura sistemului trebui sa fie mai ridicata decat cea de vitrifiere a polimerului respectiv Tg, dar mai mica decat cea de topire Tt. Diferenta dintre temperatura

de topire si cea la care apare gelifierea este denumita efect histerezis. In cazul celor mai multe sisteme polimerice conventionale, este de dorit inducerea unei cat mai puternice cristalinitati, pentru a imbunatati proprietatile mecanice ale acestuia. Viteza maxima de cristalizare are loc la o temperatura de aproximativ 90% din cea de topire, exprimata in grade Kelvin. Atunci cand este vorba de formarea unui hidrogel este de dorit insa obtinerea unei cristalinitati moderate a retelei polimerice, intre 5 si 15 %, astfel incat materialul sa aiba proprietati adecvate de umflare. De aceea este necesar ca formarea gelului sa aiba loc la o temperatura mai apropiata de cea de tranzitie vitroasa, astfel incat cresterea regiunilor cristaline sa pota fi oprita la valoarea dorita. Proprietati Proprietatea cea mai importanta a hidrogelurilor este aceea ca se umfla in prezenta apei si se contracta in lipsa acesteia. Extinderea umflarii este determinata de natura lantului polimeric si de densitatea de reticulare. Continutul ridicat in apa determina proprietatile mecanice, de difuzie si adsorbtie ale hidrogelurilor, conferindu-le capacitatea de a mima tesuturile vii, in special endoteliul vaselor sanguine. In plus, permite marirea fractiunii de biomolecule legate la suprafata, controland interactiunile hidrogel - biopolimeri. Modificarea continutului de apa afecteaza permeabilitatea pentru electroliti, substante cu greutate moleculara mica si gaze. Modul de structurare al apei, dependent de compozitia hidrogelului, influenteaza interactiunile biologice. Astfel, apa din hidrogeluri poate fi polarizata in jurul sarcinilor ionice, orientata spre dipoli, structurata in vecinatatea grupelor hidrofobe sau imbibate in pori. Prezenta sarcinilor negative pe suprafata hidrogelurilor nu este esentiala pentru compatibilitatea sanguina, desi este favorizanta. Performantele biomedicale ale hidrogelurilor sunt corelate cu continutul in apa, compozitia chimica si puritatea polimerului, densitatea de reticulare, porozitatea, structura cvasiorganizata a apei si parametri termodinamici de interactiune dintre componentii mediului biologic si gel. Aplicatii ca biomateriale Studiile de extractie, toxicitate sistemica acuta, compatibilitate tisulara si sanguina, au atestat stabilitatea si biocompatibilitatea hidrogelului. Biocompatibilitatea hidrogelurilor extinde sfera aplicatiilor biomedicale, fara riscuri pentru organismul receptor. Multe dintre cercetarile efectuate pe hidrogeluri au fost indreptate spre aplicatii de tipul dispozitivelor de eliberare controlata a medicamentelor. In timp ce ordinul zero de eliberare a medicamentelor este important pentru marea majoritate a lor, sunt multe medicamente care necesita a fi eliberate in mod vibrational. Cel mai utilizat exemplu este eliberarea insulinei. In plus, hidrogelurile care raspund la pH si hidrogelurile sensibile pe baza de glucoza, dizolvabile, au fost utilizate la producerea insulinei sub forma de capsule. Eliberarea vibratorie a medicamentelor poate fi realizata cu hidrogelurile sensibile la temperatura. Prin alterarea temperaturii in jurul hidrogelurilor termosensibile se poate realiza eliberarea medicamentelor din gel.

Aplicatiile biomedicale ale hidrogelurilor sunt diverse pornind de la dispozitive de diagnosticare pana la muschi artificiali. Utilizarea hidrogelurilor ca lentile de contact si lentile intraoculare au intr-o oarecare masura o istorie lunga comparativ cu alte utilizari. Lentilele de contact moi, fabricate din hidrogeluri, poseda proprietatile dorite, cum ar fi permeabilitate ridicata pentru oxigen, desi acestea au probleme cu degradarea lor si la depozitarea proteinelor. Lentilele intraoculare moi prezinta avantaje superioare celor rigide, abilitatea de a se indoi permitand chirurgului sa utilizeze o incizie chirurgicala mai mica. Lentile de contact si intraoculare pe baza de hidrogeluri pot fi sterilizate in autoclava, care este mult mai convenabila decat sterilizarea cu oxid de etilena necesara lentilelor rigide din PMMA. Hidrogelurile sunt utilizate ca bandaje pentru rani, ele fiind flexibile, durabile, antigenice si permeabile pentru vaporii de apa si metaboliti, asigurand o acoperire buna a ranii, in vederea prevenirii infectiilor cu bacterii. Hidrogelurile au fost de asemenea utilizate ca invelisuri ale suprafetelor cateterelor urinare, imbunatatind biocompatibilitatea acestora. Stratul de hidrogel format pe suprafata interna a arterei ranite are ca efect scaderea trombozei si ingrosarea profunda la modelele animale. Ingrosarea profunda poate fi prevenita prin inhibarea contactului dintre sange si tesutul subendotelial cu un strat de hidrogen. Presiunea de umflare a hidrogelului poli(metacrilat de hidroxietil) (poliHEMA), a fost utilizata pentru a stabiliza implanturile osoase. Prin imbunatatirea designului implantului, hidrogelurile pot fi utilizate ca interfata stabilizatoare. In domeniul farmaceutic, polimerii acril-amidici sunt utilizati ca excipienti pentru capsule, in timp ce, poliamidele acizilor grasi se utilizeaza ca agenti de spumare, utilizati pentru preparare de aerosol si spray-uri. Polimerii de acrilamida, datorita faptului ca au solubilitate selectiva in sucurile gastrointestinale, se folosesc ca agenti de acoperire gastrosolubili care se adauga comprimatelor pentru protejarea principiilor active, mascarea gustului si mirosului neplacut, cat si pentru dirijarea cedarii medicamentului. Totodata, solutiile apoase de poli(N-2-hidoxi-propil) metacril-amida si poli(N-etil-acrilamida) au fost testati ca substituenti coloidali de plasma sanguina, cu bune efecte hemodinamice si absenta celor pirogenice, antigenice si de pseudoaglutinare a sangelui. Poli[N-(2-hidroxipropil)metacril-amida] (poliHPMA) reticulata este folosita in transportul si eliberarea controlata a medicamentelor. In anumite cazuri, o crestere a concentratie medicamentului transportat de-a lungul mucoasei, poate fi realizata daca medicamentul este eliberat in cea mai eliberata regiune. Copolimerii poliHPMA cu zaharuri (galactozamina, glucozamina, galactoza) au o mare afinitate pentru tesutul intestinal. Urmarind legarea copolimerilor de HPMA la regiuni specifice ale intestinului, se observa ca copolimerii ce contin galactoza au mare afinitate pentru duoden / prima parte a jojunului, in timp ce copolimerii ce contin fucoza adera la a treia parte a jojunului. Gelurile de poliacrilamida si polimetacrilamida au fost prezentate ca protector mecanici pentru iris, retina si endoteliu corneal, mentinand in acelasi timp adancimea camerei interioare a ochiului in timpul operatiilor chirurgicale. Poli(N-izopropil-acrilamida) se foloseste in transportul medicamentelor si pentru imobilizarea enzimelor si celulelor in bioreactoare. Au fost, de asemenea, cercetate posibilitatile de utilizare a hidrogelurilor in sterilizare si dilatare cervicala. S-au dezvoltat hidrogeluri biocompatibile si sisteme de sterilizare tubulara cu mai multe structuri rigide.

Firele din hidrogel au fost dezvoltate in domeniul transportului hormonilor, cum ar fi, de exemplu, omologi ai prostaglandinei, precum si in dilatarea mecanica a cervixului. Dilatarea canalelor cervicale este necesara pentru avortul indus prin chiuretaj, in primul trimestru al sarcinii, prin absorbtie. Unul dintre avantajele aplicatiilor hidrogelurilor este obtinerea de muschi artificial. Hidrogelurile "inteligente", care pot transforma stimulii electrochimici in lucru mecanic (de exemplu, contractia) pot functiona si ca tesut muscular uman. Gelurile polimerice, capabile de contractii reversibile si intindere sub stimuli fizico-chimici, sunt esentiale in tehnica avansarii robotilor cu energie electrica ca muschi pentru inaintare (impingere). Materiale inteligente, care depasesc contractiile si secretiile organelor umane ca raspuns la schimbarile conditiilor mediului inconjurator, cum ar fi: temperatura, pH-ul sau domeniul electric, pot fi utilizate ca implanturi medicale, muschi sau organe protetice si manivele robotice. 1.1.4. Amestecuri de polimeri Amestecurile de polimeri sunt alcatuite din doi sau mai multi polimeri, sintetici sau naturali, care pot fi termodinamic compatibili sau incompatibili. Mai poarta, impropriu, numele de aliaje polimerice. Posibilitatea obtinerii de materiale noi, cu proprietati imbunatatite, prin amestecarea a doi sau mai multi polimeri deja existenti s-a dovedit o solutie mult mai interesanta, din punct de vedere economic, decat conceperea si sinteza de noi polimeri. In ultimii zece ani s-a conturat importanta deosebita a unei noi clase de polimeri, cea a polimerilor cu aplicatii ca biomaterial. Domeniu de frontiera, reunind chimisti, medici, biologi, ingineri mecanici, domeniul biomaterialelor a capatat recent un statut de sine-statator si se afla acum in plina expansiune, datorita cerintelor tot mai diverse ale beneficiarilor. El vizeaza atat intelegerea si prezicerea comportarii polimerilor in timpul utilizarii, cat si intelegerea si controlul interactiunilor lor cu organismul. Notiunea de biomaterial amestec de polimeri este foarte vasta, dar corespunde - structural, adesea - celei de sistem polimer multifazic. Folosirea acestor sisteme polimere pentru obtinerea de diferite produse presupune o etapa de prelucrare, in urma careia li se fixeaza forma si structura finala. Aceasta din urma este cea care influenteaza proprietatile de utilizare ale produsului (proprietati mecanice, optice, dielectrice etc.). In acest context, este explicabila importanta deosebita acordata metodelor de caracterizare a morfologiei sistemelor polimere, in vederea elucidarii relatiei ce exista intre parametrii de prelucrare, structura si proprietatile produselor obtinute. Principalele tipuri de amestecuri de polimeri sunt prezentate in tabelul de mai jos: Tip de amestec Amestecuri mecanice de polimeri Descriere succinta a modului de obtinere - Polimerii sunt amestecati sub forma de topituri, la o temperatura inferioara Tg(cazul polimerilor amorfi) sau Tm (cazul polimerilor semicristalini)

- Polimerii sunt dizolvati intr-un solvent comun, dupa care se elimina solventul din sistem. Amestecuri mecano-chimice de polimeri - Polimerii sunt amestecati cu viteze de forfecare suficient de mari pentru a permite degradarea. Radicalii liberi astfel rezultati se recombina si astfel dau nastere unui amestec cu structura complexa, ce contine alaturi de polimerii de plecare si copolimeri bloc sau grefati. Amestecuri de latexuri - Latexurile sunt amestecate, dupa care polimerii din amestec sunt coagulati. Amestecuri chimice de polimeri - Retele polimerice interpenetrate - Polimerul reticulat este supus umflarii intr-un monomer - IPN diferit de cel din care provine, apoi acest monomer este polimerizat si reticulat.

Retele polimerice semi- - Se amesteca polimeri termoplastici (nereticulati) cu interpenetrate - semi-IPN (sau monomeri polifunctionali, apoi monomerii sunt polimerizati retele pseudo-IPN) si dau nastere unor retele polimerice - Retele polimerice interpenetrate - Se amesteca doi sau mai multi monomeri diferiti, dupa care simultan - SIN sunt homopolimerizati si reticulati individual (monomerii sunt incapabili sa participe la mecanisme comune de reactie) Retele interpenetrate de - Se obtin prin reticularea unor amestecuri de latexuri, dupa elastomeri - IEN coagulare O mare parte a amestecurilor de polimeri sunt nemiscibile (incompatibile) si prezinta, cel mai adesea, o structura bifazica, comportand incluziunile unei faze (in general cea minora) in interiorul celeilalte faze (care formeaza matricea). In timpul prelucrarii, amestecurile de polimeri se prezinta sub forma de topituri, iar structura lor evolueaza continuu. In absenta oricarei solicitari, incluziunile au forma sferica, datorita actiunii tensiunii interfaciale care tinde sa minimizeze suprafata de contact dintre cele doua faze. La aplicarea unei solicitari, incluziunile se deformeaza, se rup si/sau se recombina. Proprietatile fizico-mecanice ale amestecului de polimeri, precum si comportarea lui in contact cu sistemul biologic, depind in foarte mare masura de morfologie sa (forma si marimea particulelor fazei dispersate), metoda de obtinere si de proprietatile de interfata (tensiunea interfaciala). Ori structura amestecurilor care este determinata de conditiile de prelucrare si de caracteristicile intrinseci ale polimerilor ce formeaza amestecul. In acest context, este importanta cunoasterii principalelor mecanisme care guverneaza evolutia morfologiei in timpul proceselor de prelucrare. Este vorba indeosebi despre mecanismele de dispersie a incluziunilor (deformare si rupere) si de coalescenta. Pentru a avea acces la astfel de informatii, este necesara utilizarea de metode adecvate, care sa furnizeze date, in situ, in timpul curgerii materialelor in stare de topitura/solutie. Un exemplu privind principalele tipuri de informatii ce pot fi obtinute prin interpretarea cliseelor de difuzie obtinute prin metoda difuziei luminii la unghiuri mici sunt prezentate in tabelul de mai jos. Se poate observa ca difuzia luminii la unghiuri mici este o metoda moderma care ofera o analiza morfologica aprofundata, calitativa si cantitativa, atat a structurilor statice, cat si a celor de tranzitie, lucru imposibil de realizat in-situ, prin microscopie optica. Acest lucru permite legarea directa conditiilor de prelucrare de structura finala a biomaterialului compozit si implicit, a proprietatilor sale fizico-mecanice, chimice si biologice. Tabelul 1 Informatii calitative si cantitative furnizate de SALS Morfologie globulara Morfologie cu incluziuni elipsoidale orientate Morfologie fibrilara

Schematizarea morfologie

tipului

de

Clisee de difuzie a luminii la unghiuri mici (SALS - VV)

Informatii accesibile

Diametrul mediu alFactorul mediu de formaDiametrul particulelor sial incluziunilor deformate filamentelor distributia lor

mediu

al

Dupa cum precizam anterior, amestecurile de polimeri permit imbunatatirea unora dintre caracteristicile polimerului majoritar (adesea matricea), pe baza proprietatilor specifice ale polimerului minoritar. Un exemplu in acest sens, din domeniul biomaterialelor, il constituie imbunatatirea bio- si hemocompatibilitatii policlorurii de vinil (PVC) prin adaugarea unor mici cantitati de polisiloxani. Policlorura de vinil, in forma sa plastifiata, este utilizata pentru obtinerea de tubulaturi, catetere si canule pentru administrare intravenoasa de substante, dializa, oxigenatoare extracorporale, pungi de pastrare si transport a unor fluide biologice etc. Atuurile sale constau in proprietati mecanice adaptate aplicatiilor medicale si buna prelucrabilitate. Pe de alta parte, polisiloxanii (de exemplu polidimetilsiloxan - PDMS) sunt polimeri cu catena principala formata exclusiv din atomi de Si si O. Prezinta o buna stabilitate termica, la oxidare sau la radiatii ultraviolete, inertie chimica mare, tensiune superficiala mica, hidrofobicitate crescuta, foarte buna biocompatibilitate, trombogeneza foarte scazuta. Au insa proprietati mecanice reduse (curg la temperatura ambianta), pret mare de cost, posibilitati mai reduse de prelucrare (transformare in produse finite), necesitand utilizarea unor agenti de reticulare. De aceea se prefera adaugarea lor in cantitati mici in polimeri care prezinta proprietati mecanice superioare si o mai buna prelucrabilitate. PVC si PDMS sunt polimeri termodinamic incompatibili (cu tendinta de separare in timp). Produsele obtinute pe baza de amestecuri PVC / PDMS prezinta suprafete cu un continut marit de fractie siliconica ("silicone-like surfaces"), care mascheaza PVC-ul din masa produsului si confera astfel materialului compozit o buna hemo- si biocompatibilitate (Figura de mai jos).

Aplicarea metodei difuzieie luminii la unghiuri micic ar permite, n cazul amestecului de polimeri PVC/PDMS, posibilitatea reglarii parametrilor tehnologici astfel incat sa se asigure o morfologie cu maxima bio- si hemocompatibilitate.

1.2. POLIMERI SINTETICI UTILIZATI CA BIOMATERIALE 1.2.1. POLIOLEFINE Poliolefinele care se vor prezenta in acest capitol sunt polietilena si polipropilena, doi polimeri des utilizati in domeniul medical datorita caracteristicilor fizice, chimice si mecanice pe care la poseda. 1.2.1.1. Polietilena Polietilenele (PE) constituie o familie de polimeri termoplastici. In functie de conditiile de polimerizare se obtin diferite sorturi :-

polietilena cu densitate joasa, radicalica (LDPE); polietilena cu densitate joasa, liniara (LLDPE); polietilena cu densitate inalta (HDPE); polietilena de inalta masa moleculara (UHMWPE).

Structura si sinteza Polietilena se obtine prin mai multe procedee si mecanisme de polimerizare:-

LDPE, cu catene cu multe ramificatii lungi, se obtine prin polimerizarea etenei la presiune inalta; HDPE are catene liniare cu ramificatii scurte, in numar redus, si se obtine prin polimerizarea etilenei la presiune medie si joasa, folosind un catalizator de oxid de molibden sau trioxid de crom, respectiv prin polimerizarea Ziegler-Natta, utilizand drept catalizatori compusi de titan si conducand reactia la presiune atmosferica; LLDPE are catene drepte cu ramificatii scurte si se obtine prin polimerizarea etilenei printr-un proces bazat pe catalizatori Ziegler-Natta, la presiune joasa; UHMWPE se obtine prin polimerizare cu catalizatori metalocenici. Proprietati

-

-

LDPE este un solid, incolor si transparent in strat subtire, iar in strat gros este opaca, translucida, albicioasa, flexibila si rezistenta la soc; este sensibila la temperatura de la 60-80C. HDPE este mai densa, mai albicioasa, mai opaca si mai putin supla, pentru o aceeasi grosime; ea rezista la o temperatura pana la 115C. Cresterea gradului de cristalinitate este insotita de marirea duritatii, rigiditatii si rezistentei la rupere, a rezistentei chimice, de scaderea permeabilitatii si rezistentei la soc. Polietilenele prezinta rezistenta chimica, in general foarte buna: la acizi slabi si acizi tari neoxidanti, la baze slabe si tari, la solventi organici sub 80C, dar sunt permeabile. Recipientele din polietilena pot contine alcool, care se conserva bine, dar cu o usoara difuzie; eterul si acetona difuzeaza rapid. Sunt rezistente la fluor, dar nu la clor; bromul si iodul sunt absorbili.

Tabelul 1 cuprinde cateva prorietati ale LDPE si HDPE, care prezinta aplicatii biomedicale. Tabel 1. Proprietatile LDPE si HDPE Proprietatea Densitate Rezistenta la tractiune Alungire la rupere Coeficient de dilatare termica liniara Absorbtia apei Claritate Aplicatii ca biomateriale In domeniul chirurgiei cardiovasculare, polietilena rigida se utilizeaza pentru fabricarea valvelor cardiace, carcasei pompelor, elementelor de conectare cu tesuturile inconjuratoare, in pofida unor dezavantaje ca: duritate mica, dificultati de prelucrare, fragilitate, prezenta incluziunilor. Polietilena se foloseste si pentru cranioplastii. Cranioplastia este indicata in repararea defectelor craniene rezultate in urma tumorilor, deficitului osos, traumatismelor, anomaliilor congenitale sau infectiilor, si implica o corelare a notiunilor de neurochirurgie si a tehnicilor de protezare. S-a constatat ca HDPE poroasa Flexblock este un material adecvat pentru cranioplastii datorita accesibilitatii, posibilitatii de sterilizare fara modificarea formei si rezistentei, conductibilitatii termice apropiate de cea a tesutului inconjurator, atasarii la craniu cu materiale de sutura obisnuite, absentei acumularii de secretii sub scalp, absentei reactiei de respingere, precum si nedegradarii si nedeformarii in timp. Un alt domeniu de utilizare al polietilenei este ortopedia. Astfel, polietilena de masa moleculara foarte mare (UHMWPE) este folosita este utilizata ca material de electie pentru obtinerea cupei acetabulare, din cadrul implantului total de sold. Recent, in chirurgia urechii, s-a introdus si a avut succes polietilena poroasa sub denumire de Plastipore. In cabinetul de stomatologie, ca materiale de protectie a plagilor parodontale se folosesc o serie de materiale, sub forma de pansamente. O fata a acestor pansamente adezive este acoperita de un film de polietilena, iar cealalta de o folie de hartie protectoare care poate fi indepartata in timpul utilizarii. Pansamentele adezive sunt utilizate in protectia plagilor rezultate prin aplicarea unor grefe epitelio-conjunctive sau unor grefe gingivale libere. Copolimeri ai etenei si acetatului de vinil se utilizeaza in confectionarea gutierelor totale, intrebuintate pentru profilaxia traumatismelor dento-maxilare. Adeseori, in practica, stomatologul trebuie sa sutureze o serie de parti moi (endo- sau exobucale). Sutura este ultimul timp operator al unei interventii chirurgicale care conditioneaza cicatrizarea si rezultatul final. Printre materialele de sutura utilizate in stomatologie se folosesc firele sintetice neresorbabile, printre care si fire de polietilena, deoarece sunt considerate printre cele mai rezistente fire sintetice de sutura. Dintre conditiile impuse firelor de sutura amintim: sa fie suple, rezistente la tractiune, sa nu intretina o reactie inflamatorie prin capilaritate, sa fie elastice si rezistente la elongatie. Dintre proprietatile biologice impuse materialelor de sutura amintim: sa fie bine tolerate si sa nu provoace stari alergice sau reactii inflamatorii, sterilizarea lor sa nu le diminueze rezistenta omogenitatea si supletea. Firele de PE sunt inerte, nu sufera procese de degradare hidrolitica si se folosesc mai mult pentru suturi tegumentare. Valoarea pentruValoarea pentruUnitati de LDPE HDPE masura 0,915-0,935 0,941-0,967 g/cm2 6,9-17,2 18,6-30,3 MPa 100-700 100-1000 % (180-396)10-6 (108-198)10-6 mm/mm/oC