Unipetrol | Fuelling Innovations | Články

Plasty jsou v lékařství zlatým standardem

Plast zasazený ve vašem těle? Zní to možná bláznivě, ale v případě kloubních náhrad to není bláznivé ani trochu, protože artikulační vložky se vyrábí z polyethylenu, aby se mohly umělé klouby správně pohybovat. Samozřejmě, že se nejedná o stejný typ polymeru, z jakého se vyrábí plastové obaly pro supermarkety. Jde o polyethylen s ultravysokou molekulární hmotností (UHMWPE) s jemnou strukturou.

Plastics are a gold standard in medicine
přečtěte si více

Polymery se nepoužívají k výrobě celých protéz. Spojení implantátu s kostí se provádí s použitím kovové kotvy vyráběné převážně z titanu nebo slitin kovů. Kovové komponenty se drží kosti díky speciálně modifikovanému povrchu a tvaru. Aby na povrchu kloubu nedocházelo k tření, používají se artikulační vložky vyrobené z UHMWPE. Tento materiál se používá k výrobě náhrad kyčelních, kolenních, ramenních a hlezenních kloubů.

Proč tento typ polymeru? „Má mnohem menší koeficient tření než teflon, který se neosvědčil při experimentech s kloubními náhradami v 50. letech minulého století. Je absolutně biologicky kompatibilní, takže lidské tělo ho přijímá bez jakýchkoliv problémů a nedochází k oxidaci. Je to „zlatý standard“ aplikovaný na celém světě. Zkrátka neexistuje žádný jiný materiál s podobnými vlastnostmi, který by byl schválen všemi světovými institucemi,“ vysvětluje profesor David Pokorný z Ortopedické kliniky 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze, který se podílel na výzkumu materiálu pro kloubní náhrady.

Chceme, aby kloub vydržel padesát let

Polyethylen s ultravysokou molekulární hmotností se poprvé použil v roce 1962, ale náhrady tehdy vydržely v tělech pacientů jen asi deset až patnáct let. V současnosti se používají materiály, které vydrží třicet i více let.

„Modifikací molekul polyethylenu jsme dosáhli mnohem lepších vlastností. A co je ještě důležitější, to je delší životnosti implantátů, takže jejich výměna není nutná. Kloubní vložky z nově vyvinutého materiálu by mohly vydržet 50 let nebo i více,“ uvádí profesor Pokorný, který společně se svým týmem na konci roku 2016 získal cenu od Technologické agentury České republiky konkrétně za svůj výzkum v oblasti polyethylenu s ultravysokou molekulární hmotností.

Profesor Pokorný se ve svém výzkumu soustředil na vývoj prostředí, které simuluje lidské tělo. „Vysoce kvalitní polymer UHMWPE je možné modifikovat zahříváním, ozařováním a jinými metodami. Když ale tento materiál upravíme, nevíme, co udělá v těle pacienta za dalších deset nebo dvacet let. Proto jsme vyvinuli prostředí stimulující lidské tělo, do kterého umístíme materiál a necháme ho tam stárnout deset let, i když ve skutečnosti tam stráví jen tři měsíce. Potom materiál vyjmeme, otestujeme a zjistíme, jak se změnil,“ uvádí profesor Pokorný k přínosu svého týmu. V druhé části studie vědci zkoumali, jaké příměsi je možné přidat do polyethylenu za účelem prodloužení jeho životnosti.

Problém životnosti umělých kloubů spočívá v tom, že v případě originálních materiálů dochází při vzájemném tření částí kloubu k uvolňování mikroskopických částic, které vyvolávají záněty v těle a aktivují buňky způsobující lámání kostí. Toto všechno vyvolává u pacientů bolesti a postupně to vede k oddělení implantátu. Výzkumníci proto vyvíjejí materiál, který by se minimálně opotřebovával a zároveň nepřišel o jiné nezbytné vlastnosti. Molekuly polyethylenu s vysokou molekulární hmotností se upravují s použitím různých technologií tak, aby se dosáhlo jejich řetězení a tím prodloužila jejich životnost.

Při výměně kyčelních kloubů dnes všechny domácí a zahraniční společnosti používají kloubní vložky, které se vyrábí z moderního síťovaného polyethylenu s velmi vysokou odolností. Vědci však hledají ještě lepší materiály.

„Pracujeme nyní na vývoji nové generace polyethylenu se stabilizovanou strukturou s různými antioxidanty. Může být dokonce ještě odolnější proti oxidaci polymeru, ke které rovněž dochází v těle pacienta a která snižuje kvalitu implantátu,“ říká profesor Pokorný.