VFT pro zdravotnictví Jana Drašarová, Marie Havlová
2. Mimotělní zařízení vlákenné struktury – části mechanických zařízení pro čištění krve umělá ledvina umělá játra mechanické plíce umělá ledvina cirkulace krve přes membránu, která může být buď plochou vrstvou nebo svazkem dutých vláken z regenerované celulózy (v podobě „celofánu“, který zadržuje nežádoucí odpadní materiál) mechanické plíce mikroporézní membrány – vysoká propustnost pro plyny, ale nízká pro tekutiny – její funkce je stejná jako v případě plic (okysličování krve)
Aplikace
Typ vláken
Funkce
Umělá ledvina
Dutá viskózová nebo polyesterová vlákna
Odstranění odpadních látek z krve pacienta
Umělá játra
Dutá viskózová vlákna
Odstranění pacientovy plasmy a dodání čerstvé
Umělá plíce
Dutá polypropylenová nebo silikonová vlákna, silikonové membrány
Odstranění oxidu uhličitého z pacientovy krve a dodání čerstvé krve
3. Implantační materiály Materiály vkládané přímo do lidského těla a ponechané v něm dlouhodobě nebo krátkodobě
•
účel „oprava“ lidského těla
- spojovací materiál - náhrada částí lidského těla
primární důraz – biokompatibilita – z textilního hlediska 4 základní faktory 1.Porosita – implantát prorůstán lidskou tkání, opouzdření 2.Vlákna s malým kruhovým průřezem – lépe se opouzdřují 3.Netoxicita (uvolňování z polymeru z povrchu - lubrikace nebo šlichta) 4.Vlastnosti polymeru – biodegradabilita • sterilita • nevyvolávání alergických reakcí • bez reakcí na cizí tělesa • nesmí působit karcinogenně • nesmí způsobovat změny krevní srážlivosti
Historie • • • •
dřevěné nohy a zubní protézy 1927 - „železná plíci“ 1944 - „umělá ledvina“ z roku. orgány od dárců – ledvina (1954), játra (1963), srdce (1967) a pankreas (1990)
• vývoj umělých orgánů a tkáňových náhrad – kostní náhrady, srdeční chlopně, srdeční pumpy, pankreas, ledviny, cévní, oční a kožní náhrady a nebo regenerované nervové buňky, srdeční, nervové a neurosvalové stimulátory
Implantát • (z lat. in.- v, do a plantere=zasadit) • Implantát je uměle vytvořený prvek, který je vpraven do organismu a stává se jeho součástí
Rozdělení implantačních materiálů • standardní implantační materiály - chirurgické šicí nitě, šlachy, chrupavky,....
• ortopedické implantační materiály - umělé klouby, kosti, dentální implantáty,....
• cévní transplantáty
Zubní implantáty
Implantáty kloubů i jejích části
Prsní implantáty
Biomateriál MEDPOR
Textilní implantáty • Břišní stěna – PES (tkanina) • Cévy – PES (tkanina, pletenina) • Cévní štěpy – PES, PTFE,PUR, polyglykol (tkanina, pletenina) • Srdeční chlopeň – PES (tkanina, pletenina) • Vazy – PES, uhlík, aramidy, sklo (oplétané, tkanina, pletenina) • Kůže – chitin (tkanina, pletenina, netkané textilie) • Chrupavky – POE, PES,PTFE (oplétané, tkanina) • Šlachy – POE, PES,PAD, hedvábí (příze, oplétané)
3.1 Chirurgické šicí materiály uzavření ran a chirurgických řezů, upevňování tkání monofil nebo multifil syntetická i přírodní vlákna biodegradabilní – vnitřní uzavření rány; je nutné brát v úvahu jaké množství látky je schopna lidská tkáň pojmout ne-biodegradabilní – pro vnější rány; odstraňují se jakmile se rána dostatečně zahojí
pevnost uzavření rány * minimalizace zbytkového napětí a stlačení rány uvázané smyčky nesmí způsobit deformaci tkáně, která zhorší kapilární zásobování tkáně krví a tím zpomalí proces hojení větší množství šicího materiálu – cizí těleso – může zvyšovat pravděpodobnost nežádoucích reakcí
Standardní implantační materiály Šicí chirurgické nitě Uzavírání ran a řezů a spojování tkáně pomocí jehly tvořením stehu
Požadavky • pevnost po požadovanou dobu • pevnost při vytváření stehu i utahování uzlu • dobrá poddajnost • tvarová paměť • minimální savost • snadné pronikání tkání
Rozdělení šicích nití • vstřebatelné • nevstřebatelné • s přidanou jehlou • bez přidané jehly • monofilní • multifilní – splétané – skané
šicí materiál ve formě hladkého monofilu - upevnit v tkáni pomocí chirurgických uzlíků Př: tvarovaný – ostnatý monofilu s tloušťkou 0,3 – 0,39 mm ostny na povrchu zajistí ukotvení v tkáni a pevnost spoje bez potřeby uvázání. KONTROLA geometrie a rovnoměrnosti ostnů – musí být zajištěna „spolehlivost“ materiálu, aby nedocházelo k místnímu rozevírání rány
Materiál Přírodní
Synteti cký
Typ vláken
Výroba
Vstřebatelný (biodegradabilní)
Katgut CATGUT - přírodní Monofilament, kolagen, pevnost ztrácí splétané nebo během 7-10 dnů, skané nitě enzymaticky do 70 dnů
Nevstřebatelný (nebiodegradabilní)
hedvábí, len
Vstřebatelný (biodegradabilní)
kyselina polyglykolová (PGA), kyselina polymléčná (PLA), kopolymery glykoid-laktidu (PGLA), polykaprolakton (PCL), polydioxanoun, trimetylenkarbonát
Nevstřebatelný (nebiodegradabilní)
polypropylen (POP), polyester (PL), polyetylentereftalát (PET), polybutylentereftalát (PBT), polyamid (PA 6), polytetrafluoretylen (PTFE)
3.2 Implantáty měkkých tkání pevnost, pružnost, ohebnost Umělé šlachy jsou tkané nebo splétané porézní síťky nebo pásky (tkanince) opatřené silikonovým pláštěm Kolení vazy biokompatibilita + mechanické charakteristiky (odolnost při cyklickém zatížení) polyester, kompozitní materiály polyester + uhlíková vlákna
Standardní implantační materiály - další Výrobky
Typy vláken
Výroba
Šlachy
PTFE, PL, PA, hedvábí, PE, Tkané a splétané materiály, ... silikon
Vazy
PL, uhlíková vlákna, aramidy, Splétané, tkané sklo materiály, ...
Chrupavka měkká
PE
Netkané textilie, ...
Chrupavka tvrdá
PL, PTFE, uhlíková vlákna
Kompozitní struktury
Kůže
Chitosan, chitin, kolagen
Nanovlákna, pletené a tkané materiály, netkané textilie, kombinace, ...
Rohovka
silikon, kolagen
Nanovlákna, ...
Břišní stěna
PES
Tkané materiály
i
pletené
3.5 Další implantáty Pletené chirurgické síťky – výztuže při plastice defektů břišní stěny – lze stříhat, okrajů se netřepení, stehy drží Chirurgická síťka pletená z PES hedvábí se zesíleným pruhem – tříselná kýla zesílený pruh – zpevnění tříselného kanálu krajní slabší pruhy – prorůstání okolní tkáně Gastrická bandáž z PES multifilu laparoskopicky se implantuje obézním pacientům, oba konce se fixují k žaludeční stěně Jícnová trubička Implantabilní zpevňovací plst
Umělé chrupavky 2 typy chrupavek - rozdílné funkce
Sklovitá – tvrdá a hutná – nahrazení vyžaduje tuhost materiálu Pružná – ohebnější, zajišťuje ochranné odpružení
náhrada obličejových, nosních, ušních a krčních chrupavek - vhodný polyethylen, je z mnoha hledisek podobný skutečné chrupavce uhlíkovými vlákny vyztužené kompozitní struktury pro vytvoření nového povrchu v důsledku osteoartritidy poškozené kloubní chrupavky uvnitř synoviálních kloubů (koleno apod.)
Tkáňové inženýrství (Tissue Engineering) Kloubní chrupavka
3. fáze osteoporózy kolenní chrupavky
• dobrá adheze buněk • dostatečná porozita • biokompatibilita • biodegradabilita • in vitro testování • in vivo testování • in situ růst
Výroba scaffoldů pro tkáňové inženýrství Netextilní technologie: Vylučování solí (salt-leaching method); Separace fází; Formování taveniny; Trojrozměrný tisk (rapid prototyping); Mrazové sušení (freeze drying); Zpěňování; atd.
Textilní technologie: Elektrostatické zvlákňování; Výroba netkaných textilií; Tkaní; Pletení; Vyšívání; Kompozity; atd.
3.3 Implantáty tvrdých tkání (ortopedické) náhrady tzv. tvrdých tkání jako jsou kosti nebo klouby vč. fixačních destiček (implantovány pro stabilizaci zlomených kostí)
splétané chirurgické kabely z ocelových vláken (13130m) - stabilizace zlomených kostí, zajištění implantátů ke kostře vlákny vyztužené kompozitní materiály - vysoká pevnost a biokompatibilita - nahrazení kovových implantátů pro umělé klouby, kosti, kostní štěpy, kostní destičky, meziobratlové ploténky apod.
speciální kompozitní materiály (poly(D,L – lactide urethan + kyselina polyglykolová) - formovány do tvaru během operace při teplotě 60°C (implantáty tvrdých i měkkých tkání)
Ortopedické implantáty • náhrady kloubů a dlouhých kostí • kompozity vyztužené vlákny s netkaným obalem • materiál: PTFE uhlíková vlákna poly-D,L laktidmetan+ kyselina polygykolová kostní cement (PMMA) • rekonstrukční chirurgie » augmentační materiály - hydroxyapatit (HA)
3.4 Kardiovaskulární implantáty aplikovány v případě, že biologická céva přestala plnit svou funkci (poranění, choroba) a není možné ji uspokojivě rekonstruovat Rozdělení cévních náhrad • přímé • kónické • větvící se - bifurkační (spodní část aorty) - multifurkační
• velké průměry (12 – 38 mm) • střední průměry (5 – 12 mm) • malé průměry (pod 5 mm)
Výroba cévních implantátů • materiál: PTFE PES • technologie výroby: pletení tkaní expanze PTFE • povrstvení: kolagen heparin stříbro (Ag) • úpravy: vrapování vyztužování
Cévní náhrady • biologické
• umělé
• při zvýšeném riziku infekce • nižší průtok • omezení: individuální dosažitelností délkou průsvitem
• citlivé vůči infekci • dostatečný průtok • různé délky, průsvity • délky až 70 cm • průsvity od 4-6 mm do 30 mm
Pletené • nejpoužívanější • polyester • impregnace (albumin, kolagen nebo želatina) • horní polovina těla • průtok krve 150 ml/min
Tkané • hustší • minimální použití • nevýhody: trvalá minimální porózita, třepení okrajů, silnější stěny
• nahrazeny pletenými protézami
pletené * tkané cévní štěpy porozita, tuhost, hustota
+ opouzdření štěpu novou tkání - může docházet k únikům krve (krvácení) přes štěrbiny bezprostředně po implantaci snížení rizika krvácení pletené štěpy s vnitřním a vnějším velurovým (sametovým) povrchem „zalepení“ štěpu krví pacienta během implantace - delší čas, efektivita závisí na chemickém složení krve pacienta a zkušenostech chirurga (heparizovaná krev) předem utěsněné štěpy mají nulovou porositu v čase implantace, ale porézními se teprve stanou a umožní tak prorůstání tkáně. Štěp je impregnován buď kolagenem nebo želatinou, která po uplynutí 14 dní degraduje a umožňuje opouzdření tkáně
Lité • expandovaný polytetrafluorethylen • dolní polovina těla • průtok krve 100 ml/min
Vlastnosti • • • •
biologická odolnost vrapování porózita (opouzdření implantátu) dlouhodobá průchodnost (nejdůležitější kritérium hodnocení) • expirační doba • ekonomická stránka (pletené 10 až 20 000Kč, PTFE 40 000 Kč a výše)
Stenty a stent-grafty • stenty
• stent-grafty
• výztuž trubicového systému • drží průsvit a průchodnost
• • • •
kombinace stentu a cévních protéz endoluminální zavedení kovová drátěná konstrukce a textilní povrch polyester, ePTFE
Rozdělení stentů • Trvalé stenty (nejčastěji kovové) mají kromě výborné biokompatibility a mechanických vlastností i vlastnosti negativní, např. mohou po určité době působení v organismu vrůstat do rozšiřované tkáně a způsobovat další zdravotní komplikace. • Vstřebatelné stenty (nejčastěji polymerní), při dobré snášenlivosti organismem, tyto problémy nezpůsobují, nevykazují však tak dobré mechanické vlastnosti.
Endovaskulární graft
Interakce cévních implantátů a organismu • biokompatibilita • rozložení impregnovaných látek – zapouzdření • ePTFE – holé i po letech (na vnitřní straně) • dostatečný průtok krve • nižší průtok – zužování – uzávěr • citlivé vůči infekci – odstranění • bez toxických a karcinogenních částic
Speciální vyšívané implantáty pro opravy břišních tepenných výdutí (aneurismat)
Umělé srdeční chlopně (kovové síťky) jsou potaženy polyesterovou tkaninou za účelem zajistit prostředek pro přišití chlopně k okolním tkáním. Pozn: Obtížnější je vyrobit náhrady žil nežli tepen, žíly mají chlopně zabraňující zpětnému toku krve
Výroba vrapované cévní protézy • • • • • • • • • • • • •
Skladování a vstupní kvalita surovin Soukání Pletení polotovaru Mezioperační kontrola a skladování Čištění polotovaru Vrapování Fixace Ovíjení vlasce Fixace Nanášení kolagenu Sterilizace Vstupní kontrola Balení
4.Výrobky pro péči o zdraví a hygienu Dvě základní kategorie: ve zdravotnických zařízeních na operačních sálech v nemocničních pokojích pro hygienu, péči a ochranu personálu a pacientů pro osobní potřebu
Aplikace výrobku
Používaný typ vláken
Používaná technologie výroby Netkaná, tkaná
Pokrývky hlavy
Bavlna, polyester, polypropylen viskóza
Masky
Viskóza, polyester, sklo
Netkaná
Chirurgické zástěny
Polyester, polyethylen
Netkaná, tkaná
Chirurgické roušky
Polyester, polyethylen
Netkaná, tkaná
Prostěradla
Bavlna, polyester
Tkaná, pletená
Povlaky na přikrývky
Bavlna
Tkaná
Povlaky na polštáře Uniformy
Bavlna Bavlna, polyester
Tkaná Tkaná
Ochranné oděvy
Polyester, polypropylen Polyester, polypropylen Super-absorbenty polyethylen viskóza Polyamid, polyester, bavlna, elastomerová vlákna
Netkaná Netkaná Netkaná Netkaná Netkaná
Chirurgické pláště
Inkontinenční pomůcky: Povrch Absorpční vrstva Vnější vrstva
Čistící utěrky Chirurgické punčochy
Netkaná
Pletená
4.1.1 Textilní materiály používané na operačních sálech
operační pláště chirurgů pokrývky hlavy a masky zástěny pacientů krycí roušky různých velikostí Kategorie: pracovní oděvy
4.1.2 Textilní materiály používané na nemocničních pokojích pro péči a hygienu pacientů
oděvy pro pacienty oděvy pro ošetřující personál lůžkoviny ložní prádlo (povlaky) potahy matrací inkontinenční výrobky čistící utěrky
Chirurgické pláště bariéra uvolnění znečišťujících částic do vzduchu (ze strany těla chirurga) chrání chirurga před mikroorganismy, zdrojem může být pacient (jeho krev)
tradiční z bavlněných tkanin propouštějí (zdrojem kontaminace prachovými částicemi) jednorázové netkané chirurgické pláště jsou přijatelné s ohledem na zamezení zdroje kontaminace směrem k pacientovi (jedná se často o kompozitní materiály tvořené např. netkanou textilií a polyethylenovým filmem) potřeba opakovaně použitelných chirurgických plášťů, které zároveň splňují výše zmíněná kritéria, mělo za následek aplikaci textilních výrobních technologií používaných původně pro prostory tzv. čistých prostředí
Chirurgické masky různé požadavky na míru filtrace (podle použití) tvořeny vícevrstvým textilním materiálem: SMS • vnitřní vrstva je tvořena velmi jemnými skleněnými vlákny nebo syntetickými mikrovlákny • z obou stran je krytá netkanou textilií z naplavené vlákenné vrstvy Základní požadavky: • vysoká filtrační kapacita • vysoká úroveň prodyšnosti • malá hmotnost • zdravotně nezávadný nealergický materiál
Jednorázové pokrývky hlavy
netkané textilní materiály zpevnění vlákenné vrstvy zaplétáním vláken vodním paprskem
Chirurgické zástěny a krycí roušky Zástěny Roušky pacienta
– zakrytí pacienta – přikrytí pracovní plochy kolem (v blízkosti)
prodyšnost, komfort a odpor k mikrobiologickému znečištění netkané textilie, tkaniny, speciální smyčkové PES osnovní pleteniny vícevrstvé - textilní materiál + tenký film (zátěr nebo membrána) (absorpce potu z těla i tekutiny z rány + nepropustnost pro bakterie)
Oděvní výrobky pro zdravotní sestry i pacienty komfort a trvanlivost z konvenčních tkanin na izolačních pokojích a jednotkách intenzívní péče jednorázové ochranné oděvy - minimalizace přenosu infekce (NT)
Inkontinenční výrobky - jednorázové pleny, ploché podložky, kombinace kompozitní materiály - navrstvení NT inkontinenční podložky obsahují také osnovní nebo zátažné vlasové nebo flízové pleteniny (PES) některé napěněné PVC „inteligentní“ podložky - signalizace přítomnosti vlhkosti
Rozdělení inkontinenčních pomůcek 1. Pro velmi lehkou až středně stresovou inkontinenci Výrobky: vložky pro lehkou inkontinenci, fixační kalhotky, kondomy urinální, sáčky sběrné urinální, svotka inkontinenční pro muže.
2. Pro II. stupeň střední a těžké inkontinence Výrobky: pleny vložné, vložky, fixační kalhotky, kondomy urinální, sáčky sběrné urinační, svotka inkontinenční pro muže.
3. Pro III. stupeň střední a těžké inkontinence Výrobky: kalhotky plenkové, kondomy urinální, sáčky sběrné urinální, svotka pro muže
Toto rozdělení neurčuje diagnózu, ale stupeň finanční náročnosti na ošetřování. Další rozdělení inkontinenčních pomůcek můžeme mít podle tvaru – kalhotky, vložky, anatomické a neanatomické vložné pleny
Pomůcky pro inkontinenci Absorpční pomůcky pro I. a II. stupeň dále rozlišujeme podle gramáže: Vložka absorpční- pomůcka o hmotnosti do 60 g Plena absorpční- pomůcka nad 60 g Podložky absorpční- spíše potřebné pro III: stupeň inkontinence
Dětské jednorázové pleny Vyžaduje se zde stejně jako u plen pro inkontinentní pacienty vysoká absorpce moči, zadržení tekutiny uvnitř absorpčního jádra, izolace vlhkosti od dětské pokožky, zabránění šíření a izolace tekutiny
Dětská jednorázová plena
Historie plen • • • • • • • • • • •
Pravěk – listy Starověk – úzké pruhy (len, vlna) Do roku 1800 – první náznaky klasických plen Švédsko 1942 – první jednorázová vložka 1947 – poprvé použita NT 60. léta – dřevní buničina, celulózová vlákna 1970 – Johnson&Johnson – uzavírací systém 1983 – použití elastomerů 1984 - Superabsorbent 90. léta – SMS 1991 – bariéry proti protečení
Přehled jednorázových dětských plen v období 1900 - 2000 1900
2000
Jádro
Textilní, bavlna nebo vlna
Vlákenný pulp, pulp a SAP
Vrchní vrstva
Hedvábný papír, papír nebo gáza
PP spunbond
Spodní vrstva
Odpuzující plátno nebo sukno.
PP film.
Doplňky
Pásek, špendlík.
Suché zipy, háčky a očka.
Elastik Pojení
Přírodní pojiva. Přírodní pojiva.
Synt. film a vlákna. Synt. adh./term. nebo ultrazvuk. poj.
Konstrukce jednorázových plen • • • • • • •
vrchní vrstva – NT – POP vlákna Akviziční vrstva Transportní neboli distribuční vrstva Absorpční jádro – z celulózy a superabsorbentu Obal absorpčního jádra Spodní folie Fixační pásky
První generace plen: Kde (1) vrchní vrstva, (2) absorpční jádro, (3) spodní vrstva, (4) celulóza.
Současný výrobek:
Kde (1) vrchní vrstva, (2) absorpční jádro v hedvábném papíru, (3) spodní vrstva, (4) celulóza, (5) SAP, (6) hydrofóbní bariéry, (7) akviziční vrstva, (8) distribuční vrstva.
Co je to superabsorbent • polymerní materiál • polyakrylát nebo polyakrylamid • ve vodném roztoku polymer bobtná a vytváří gel • pohlcuje a zadržuje tekutinu v plence • hygienicky nezávadný • dostatečně rychlá sorpce kapaliny Formy SAP: • drobné částice, prášek, vlákna, membrány, mikrogranule, kapalina schopen pohltit až 2000 násobek své hmotnosti
Aktuální trendy v aplikaci SAP
• Dětské pleny tzv. 3. generace obsahují v sorpčním jádře asi 10 g SAP, který musí být sesíťovaný • Zamezení efektu gelblocking
Akviziční distribuční vrstva Základní požadavky:
• rychle a opakovaně odvádět tekutinu • rozvádět kapalinu ve vodorovném směru rovnoměrně a po celém povrchu • efektivně přivést kapalinu k absorbčnímu jádru • zůstat v suchém stavu po odvedení kapaliny (komfort) • •
První dvě vrstvy jsou z objemné, termicky pojené NT Spodní vrstva je tvořena tenkou, termicky pojenou netkanou textilií (pojeno kalandrem)
Nový trend – látkové pleny
• Sortiment
• Kalhotové pleny • Froté pleny • Vícevrstvé skládané pleny • Separační pleny • Svrchní pleny • Vkládací plenečky • Tréninkové pleny
PROČ LÁTKOVÉ PLENY • Zdravotní důvody • Ekologické důvody • Finanční důvody
Inteligentní textilie ve zdravotnictví Tři základní oblasti: • léčba • diagnostika • monitoring
Využití textilních materiálů pro lékařskou diagnostiku a monitoring nemocnice – stres – napojení na monitorování inteligentní textilní materiály – „přátelské“ monitorovací systémy – volnost pohybu (oděv * napojení na přístroje) – konvenční elektrody jsou používány v kombinaci s elektro-gelem (vodivý kontakt - dráždění pokožky, zjemnění, poranění) cílem je rozšíření „schopností“ textilních materiálů na schopnost snímání elektrických signálů a přeměna konvenčních senzorů na textilní senzory
Textilie generující terapeutický materiál • syntetická vlákna - přidány částice léku (aditiva, enkapsulace) • z oděvu se pomalu průběžně uvolňuje působením tělesného tepla a otěrem léčivo do kůže nemocného
např.: kortikoidy, brufen a řada dalších léků pro různé chronické choroby (např. kožní ekzémy apod.), vitamíny, nikotin + nezatěžuje zažívací ústrojí pacienta +
