Tub din polietilenă (0,8-1 m) adaptabil pompei peristaltice și al cărui diametru intern permite să introducă, cu o potrivire strânsă, capătul unei pipete de microsamplare de 100 μl

Termeni asociați:

  • Proteză
  • Prolene
  • Politef
  • Polimer
  • Polietilenă cu greutate moleculară foarte ridicată
  • Polistiren
  • Oxid de aluminiu
  • Osteoliza
  • Etilenă

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Polietilena

Javad Parvizi MD, FRCS,. Editor asociat, în High Yield Orthopedics, 2010

Definiție:

Un polimer liniar al moleculei simple de etilenă sintetizat ca o pulbere albă fină. Etilena este formată din carboni legați covalent și hidrogeni pandantivi.

Istorie:

Polietilena de înaltă densitate (HDPE) a fost introdusă ca suprafață portantă în ortopedie în 1962 de Sir John Charnley din Manchester, Anglia.

Fabricare:

Polietilena este creată prin polimerizarea etenei. Poate fi produs prin polimerizare radicală, polimerizare anionică și polimerizare cationică. Pulberea este turnată în foi prin turnare prin compresie. Faza de electroni urmată de recoacere peste temperatura de topire și modelare sunt următorii pași. În cele din urmă, polietilena este sterilizată cu gaz. Se pare că turnarea directă afectează favorabil rata de uzură, dar este costisitoare. Standard, reticulat și Hylamer sunt tipuri disponibile chirurgului ortopedic.

Tribologia este studiul lubrifierii și uzurii. Toate suprafețele lagăre duc la uzură în grade diferite. Uzura poate fi împărțită în aderență, abraziune, transfer, oboseală și al treilea corp. De la începuturile sale au existat întotdeauna îngrijorări cu privire la producerea de resturi de polietilenă prin uzură la interfața rulmentului. Multe cercetări ortopedice s-au concentrat pe îmbunătățirea performanțelor polietilenei și pe căutarea unui rulment alternativ și mai durabil.

Osteoliza:

Resorbția osoasă rezultă din răspunsul inflamator la resturile de polietilenă în funcție de dimensiunea resturilor. Aceasta este cea mai frecventă cauză a eșecului artroplastiei de șold.

Reducerea uzurii:

Chirurg: selecția implantului, alinierea (afectarea cauzează uzura) și evitarea resturilor, ceea ce provoacă uzura a 3-a a corpului.

Pacient: reducerea greutății și activitățile rezonabile vor maximiza durabilitatea polietilenei .

Proiectarea implantului:

Conformitatea, în special în cazul înlocuirii totale a genunchiului, reduce uzura, dar crește forțele la nivelul interfeței os - proteză și poate duce la slăbire. Înlocuirea totală a șoldului compensată crește rezultatele prin scăderea forței de reacție articulară. Ceramica este mai bună decât cromul de cobalt, totuși ar trebui luate în considerare riscul și cheltuielile de fractură. Depozitarea adecvată previne oxidarea și reduce modificările de rezistență la eșec și la oboseală din polietilenă. Polietilenă subțire (

Standarde de aur:

Simulatoarele sugerează că ceramica pe polietilenă cu greutate moleculară ultra-înaltă turnată (UHMWPE), care este foarte reticulată, poate fi standardul de aur actual fără problema potențială a ceramicii la uzura ceramicii, care poate duce la eșecuri catastrofale. Obiectivele viitoare sunt îmbunătățirea rezistenței mecanice, reducerea uzurii și eliminarea oxidării fără a refunda polietilena.

FIG. 188-1. Întărirea polietilenei tibiale cu fibră de carbon a dus adesea la uzură rapidă și defectare.

(De la Canale ST, Beaty JH [eds]: Campbell’s Operative Orthopedics, ediția a XI-a Philadelphia, Mosby, 2007.)

Ambalare: polimeri pentru containere

1.1 Polietilenă de înaltă densitate

Polietilena de înaltă densitate nu este doar cel mai comun tip de plastic folosit pentru sticle și alte recipiente rigide, sticlele fiind, dimpotrivă, cea mai frecventă utilizare a HDPE în ambalaje. În timp ce HDPE a pierdut cota de piață față de PET, cantitatea totală de rășină HDPE utilizată în containere a crescut semnificativ. În SUA, aproximativ 1,13 × 10 10 kg de HDPE au fost utilizate în containere în 1997 (EPA 1999).

HDPE are o serie de avantaje în comparație cu alte materiale plastice. În primul rând, a fost, din punct de vedere istoric, relativ ieftin. În iunie 2000, prețul rășinii HDPE de topire a fost de aproximativ 1,08 USD per kg în SUA (Plastics News 2000).

HDPE are o flexibilitate și o rezistență excelente la deteriorarea impactului la temperatura camerei, condiții frigorifice și chiar la temperaturi de alimente congelate, datorită temperaturii sale foarte scăzute de tranziție sticloasă Tg (aproximativ -100 ° C). În același timp, are suficientă rigiditate pentru a permite fabricarea sticlelor cu pereți relativ subțiri, astfel încât greutatea sticlei și, astfel, costul, pot fi reduse. Rezistența chimică a HDPE, în special la compușii polari, este, de asemenea, excelentă. Legăturile relativ inerte C - C și C - H din structură o fac rezistentă la majoritatea tipurilor de atac chimic, cu excepția acizilor puternici oxidanți.

HDPE este, de asemenea, o barieră foarte bună la vaporii de apă. Natura hidrofobă nepolară a polimerului înseamnă că apa are o solubilitate foarte mică în HDPE și, astfel, coeficientul său de permeabilitate este mai mic decât în ​​majoritatea celorlalți polimeri. Pe de altă parte, coeficienții de difuzie din HDPE tind să fie mari din cauza naturii nepolare a polimerului, care duce la forțe de atracție intermoleculare slabe și la starea sa cauciucată în condiții ambientale.

Astfel, pentru materialele nepolare, HDPE este în general o barieră slabă. HDPE nu este un pachet adecvat pentru multe produse alimentare sensibile la oxigen, de exemplu, deoarece nu oferă o barieră suficientă pentru transferul de oxigen. Bariera sa redusă de dioxid de carbon înseamnă că nu poate fi utilizată pentru sticlele de băuturi răcoritoare. Multe hidrocarburi și unii solvenți organici și uleiuri esențiale pot pătrunde ușor și prin polietilenă nemodificată. Pe de altă parte, HDPE nu este potrivit pentru respirarea activă a produselor, cum ar fi produsele, deoarece permeabilitatea sa nu este suficient de mare.

Un alt dezavantaj al HDPE este stabilitatea sa termică limitată. Cu o temperatură de topire de 128–138 ° C, HDPE nu este potrivit pentru utilizare în aplicații de umplere la cald, unde un produs este introdus în recipient la 60-90 ° C. La aceste temperaturi, sticla nu are suficientă rigiditate pentru a rămâne nedeformată. HDPE are, de asemenea, o transparență foarte limitată, datorită gradului său ridicat de cristalinitate, și este mai bine descris ca translucid, deși, desigur, acest lucru depinde de grosimea peretelui containerului.

HDPE este utilizat pe scară largă la fabricarea sticlelor de lapte și apă, care reprezintă 45% din greutate din totalul HDPE utilizat în containere. Aproape toate sticlele de detergent lichid pentru rufe și balsamurile de balsam sunt fabricate cu HDPE. Alte aplicații obișnuite includ recipiente pentru produse farmaceutice, articole de toaletă și produse cosmetice, produse auto și produse chimice industriale. Cele mai multe găleți și tobe din plastic sunt HDPE.

Rulmenții de alumină în ortopedie: origine și evoluție

Andrew Ruys, în Alumina Ceramics, 2019

6.3.7.1 Căptușeală UHMWPE din polietilenă acetabulară

UHMWPE a fost contribuția cheie a lui Charnley la înlocuirea modernă a șoldului și, practic, la toate înlocuirile articulațiilor la sfârșitul secolului al XX-lea, înainte de era purtătoare de alumină și puțin mai puțin de jumătate din 1,3 milioane de articulații de șold comerciale implantate anual în prezent, implică paradigma CoCr/polietilenă.

Polietilena este cel mai comun polimer comercial din lume (plastic tehnic) cu o producție anuală de aproximativ 80 de milioane de tone, depășind producția de aluminiu. Este alcătuit din lanțuri lungi, neîncrucișate, ale monomerului etilenic simplu CH2. Polietilena se prezintă în mai multe forme, pe baza lungimii medii a lanțului. De obicei, lanțurile sunt liniare, cu ramificare foarte mică, de obicei

lungimea lanțului 10-30 mii AMU

cea mai moale polietilenă mai slabă

folosit, de exemplu, în pungi pentru congelator

lungimea lanțului de la 50 mii la 1,5 milioane UMA

polietilenă rezistentă și utilizată pe scară largă

utilizat pe scară largă în sticle și ambalaje din plastic, de exemplu, în pungile subțiri din plastic, puternic nebiodegradabile, care au predominat în anii 2000

lungimea lanțului 3,5-7,5 milioane UMA

cel mai rezistent la uzură și cel mai dur polimer cunoscut, depășind policarbonatul pentru rezistență și poliuretanul pentru rezistența la uzură

UHMWPE este clasa utilizată în căptușelile acetabulare.

Există, de asemenea, o serie de clase intermediare între aceste clasificări generale, dar aceste trei clasificări principale sunt definițiile de bază ale polietilenei comerciale.

Biomateriale și utilizare clinică

7.21.2.4.9 Implanturi din polietilenă de înaltă densitate

Implanturile din polietilenă de înaltă densitate (HDPE) sunt din plastic ferm, dar flexibil, care au pori pentru a permite unele țesuturi moi și o creștere osoasă minimă [154]. Acest material a fost pledat pentru corectarea displaziei maxilo-nasale (sindromul Binder) [163], deformarea nazală traumatică [164], colapsul valvei nazale [165], reconstrucția mandibulei [166], trauma orbitală [167], construcția urechii [168], și alte reconstrucții faciale. Datorită porozității sale, HDPE este mai predispus la infecție decât ePTFE sau siliconul. În consecință, impregnarea preoperatorie cu antibiotice poate fi luată în considerare [154]. Un studiu recent a constatat că HDPE s-ar putea să nu fie atât de inert biologic pe cât se credea anterior și că poate apărea un răspuns inflamator ușor [169] .

Reconstrucția nazală a buzelor despicate a fost, de asemenea, efectuată cu succes cu HDPE. Natura caracteristică spongioasă a acestui material permite creșterea țesuturilor și vasculare, cu rezultate estetice bune și complicații minime [170]. Un studiu de iepure a demonstrat integrarea îmbunătățită a HDPE în patul gazdă prin adăugarea factorului de creștere fibroblastic de bază și a factorului de creștere epidermică [171]. Autorii au descoperit o îmbunătățire sinergică atât a creșterii fibroase cât și a vascularei în implantul HDPE și au observat foarte puține complicații.

Polietilenă reticulată

Steven Kurtz, Michael Manley și Tratamentul chirurgical al artritei de șold, 2009

Structura chimică și greutatea moleculară

Polietilena este un polimer de etilenă și constă dintr-un lanț de carbon cu atomi de hidrogen. Este cea mai simplă dintre moleculele de polimer din punct de vedere chimic, dar pe măsură ce lungimea lanțului polimeric crește, la fel crește și complexitatea materialului. Atunci când greutatea moleculară a polimerului ajunge la aproximativ 40.000 daltoni (polietilenă cu densitate mică), materialul are o caracteristică moale și ductilă și este utilizat pentru produse, cum ar fi pungi de gunoi, de exemplu. UHMWPE, utilizat în aplicații ortopedice de șold și genunchi din 1962, are o greutate moleculară cuprinsă între 2 și 6 milioane daltoni. Datorită greutății sale moleculare, UHMWPE are atributele dorite ale rezistenței la uzură și la impact, împreună cu ductilitatea și rezistența. Aceste atribute fac UHMWPE extrem de potrivit ca material de rulment.

A existat o oarecare confuzie în literatura de artroplastie istorică, o mare parte din ea scrisă de Charnley, 17 în care ceea ce este considerat acum UHMWPE a fost denumit istoric polietilenă de înaltă densitate (HDPE) sau polietilenă. Astăzi, polietilena de înaltă densitate se referă la un material cu o greutate moleculară cuprinsă între 100 și 250.000 daltoni și este potrivit pentru urcele de lapte, nu pentru îmbinările artificiale. Într-un simulator de șold, HDPE are o rată de uzură care este de patru ori mai mare decât cea a UHMWPE. 18 Este clar, prin urmare, că ceea ce considerăm astăzi a fi HDPE modern nu a fost niciodată folosit clinic.

Nu ne vom gândi mai mult la nomenclatura sau istoria UHMWPE de-a lungul celor patru decenii de utilizare clinică neîntreruptă, deoarece aceste subiecte sunt tratate într-o monografie anterioară 15 și sunt, de asemenea, discutate online. În sensul acestui capitol, suntem preocupați în primul rând de UHMWPE modern, la care, din motive de comoditate, ne vom referi în continuare pur și simplu la polietilenă.

Ambalarea alimentelor

Polietilena

Polietilena este cel mai utilizat plastic din lume atât pentru aplicații de ambalare, cât și pentru ambalare. Este fabricat într-o varietate de densități, variind de la 0,89 g cm −3 (densitate foarte mică) la 0,96 g cm −3 (densitate mare) și este ușor, ieftin, rezistent la impact, relativ ușor de fabricat și iertător. Polietilena nu este o barieră bună la gaze și, în general, nu este transparentă, ci mai degrabă translucidă. Poate fi extrudat în film cu proprietăți excelente de izolare a vaporilor de apă și a lichidului. Folia de polietilenă cu densitate redusă este mai frecvent utilizată ca material de ambalare flexibil. Polietilena cu densitate redusă este, de asemenea, acoperită cu extrudare pe alte substraturi, cum ar fi hârtia, cartonul, plasticul sau chiar metalul, pentru a conferi rezistență la apă și vapori de apă sau etanșare la căldură.

Deși este utilizat pentru ambalarea flexibilă, polietilena de înaltă densitate este mai des observată sub formă de sticle turnate prin extrudare cu rezistență la impact, apă bună și barieră de vapori de apă, dar proprietăți slabe de barieră de gaz. Oricare dintre polietilenele din structura adecvată funcționează ca o barieră microbiană eficientă.

Reciclare - Deșeuri menajere

5.2 HDPE

Polietilena de înaltă densitate (HDPE) este cel mai comun material de ambalare pentru uz casnic datorită costului redus al rășinii și al formabilității ușoare. Figura 16 este o fotografie a diferitelor modele și aplicații de sticle PE. HDPE este produs în două clase de bază: una este ulcele de lapte translucide, iar cealaltă este sticla colorată pentru rufe și detergent. Proprietățile acestor două tipuri de PE sunt diferite. Urcele de lapte sunt tipul de rășină cu cea mai mare valoare și cele mai mari proprietăți mecanice. Spre deosebire de PET, PE este ușor de reciclat. Se topește la temperaturi relativ scăzute, nu se degradează prea mult prin cicluri lungi sau multiple de topire și este ușor de format. Rășina HDPE se vinde de obicei cu 0,25 dolari pe kilogram, ceea ce reprezintă jumătate din valoarea rășinii PET și această valoare mai mică are un impact negativ asupra reciclabilității.

generală

Figura 16. O fotografie a diferitelor pachete de utilizare finală realizate atât din HDPE virgin, cât și din HDPE reciclat. Reprodus cu permisiunea wTe Corporation.

Biomateriale metalice, ceramice și polimerice

1.23.2.1 Polietilenă

Tabelul 3. Gama de greutate moleculară, cristalinitate și densitate în polimeri de polietilenă

Polietilenă Greutate moleculară (g/mol) Cristalinitate (%) Densitate (g/cm 3) Aplicații
LDPE30.000–50.00030-400,910-0,925Ambalaje medicale; catetere
MDPE60.000–100.00050-600,926–0,940Implanturi faciale
HDPE200.000-500.00070-900,941-0,980Tendoane; catetere
UHMPWE4-6 milioane45-600,925-0,935Rulmenți ortopedici

FIG. 2. Un înlocuitor total tipic de șold care folosește o cupă acetabulară UHMWPE care se articulează împotriva unui cap femural Co-Cr.