10. zdravotnické textilie

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 (13130m) - 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 +