Tworzywa medyczne podstawą niezawodnej ochrony zdrowia
Tworzywa stanowią szacunkowo 50–60% wyrobów medycznych. Są stosowane m.in. w produktach jednorazowych, implantach, przewodach i opakowaniach, a materiały klasy medycznej muszą spełniać określone kryteria biokompatybilności, sterylizowalności i jakości.
Pięć do sześciu na każde dziesięć produktów i wyrobów medycznych stosowanych w szpitalach, gabinetach lekarskich i codziennej opiece wykonuje się z tworzyw sztucznych. Zastosowania obejmują strzykawki, igły, przewody, implanty i opakowania. Materiały te wspierają higienę, rozwój techniczny i efektywną produkcję we współczesnej ochronie zdrowia. „Około 50–60% wszystkich wyrobów medycznych jest wykonanych z tworzyw sztucznych”, podsumowuje Niemieckie Stowarzyszenie Technologii Medycznych (BVMed).
Znaczenie tworzyw w tym sektorze rosło w ostatnich dziesięcioleciach. „Znaczenie tworzyw sztucznych w medycynie stale wzrastało w ostatnich dziesięcioleciach. Są one wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w produktach jednorazowych, implantach, opakowaniach i wyrobach medycznych”, mówi Manfred C. Beeres, rzecznik BVMed.
Firma badawcza Grand View Research przewiduje, że wartość światowego rynku tworzyw medycznych osiągnie 87,58 mld USD do 2030 r. Odpowiadałoby to niemal jednej czwartej rocznych przychodów Apple w roku obrotowym 2025.
Określone wymagania wobec tworzyw klasy medycznej
Tworzywa przeznaczone do zastosowań w ochronie zdrowia muszą spełniać rygorystyczne wymagania i są powszechnie określane jako tworzywa klasy medycznej. Ich przydatność zależy nie tylko od polimeru bazowego, lecz również od kontrolowanego składu, przetwórstwa i właściwości użytkowych w warunkach związanych z konkretnym zastosowaniem medycznym.
„Tworzywa klasy medycznej to materiały specjalnie wybrane i zakwalifikowane do wyrobów medycznych oraz zastosowań medycznych. Spełniają określone wymagania dotyczące biokompatybilności, powtarzalności składu, sterylizowalności i jakości”, wyjaśnia Sarah Janczura, rzeczniczka Stowarzyszenia Niemieckich Inżynierów (VDI). „Właściwości te są niezbędne do bezpiecznego i niezawodnego działania w środowisku medycznym”.
Wytyczna VDI 2017 dotycząca tworzyw klasy medycznej określa kryteria i stanowi podstawę ich bezpiecznego stosowania.
Funkcjonalizacja rozszerza właściwości materiałów
Rozwój materiałów poszerza zakres właściwości dostępnych dla producentów wyrobów medycznych. „Funkcjonalizowane tworzywa przekształcają standardowy materiał w komponent o wartości dodanej: mogą być sterylizowalne, elastyczne i wytrzymałe; odporne chemicznie; biokompatybilne; lub specjalnie zoptymalizowane pod kątem niskiego tarcia”, wyjaśnia Benjamin Redlingshöfer, dyrektor Turyńskiego Instytutu Badań nad Tekstyliami i Tworzywami Sztucznymi (TITK).
Według Redlingshöfera właściwości te mogą wspierać bezpieczniejszą produkcję mniejszych i lżejszych wyrobów medycznych, a także zwiększać efektywność kosztową. Funkcjonalizacja może również ograniczać zagrożenia mikrobiologiczne. „Właściwości antybakteryjne, przeciwwirusowe lub przeciwgrzybicze zmniejszają obciążenie mikrobiologiczne powierzchni oraz ryzyko tworzenia biofilmu i późniejszych infekcji, szczególnie podczas długotrwałego użytkowania lub częstego kontaktu”, zauważa.
Produkcja dla konkretnego pacjenta i efektywność przetwórstwa
Tworzywa mogą służyć do wytwarzania indywidualnie dopasowanych protez, zastawek serca i elementów stawów. Procesy takie jak formowanie wtryskowe umożliwiają precyzyjną produkcję zgodną z określonymi wymaganiami terapeutycznymi. Wytwarzanie przyrostowe dodatkowo rozszerza możliwości personalizacji.
„Nowe rozwiązania, takie jak druk 3D, pozwalają na wytwarzanie z wysoką precyzją implantów i komponentów dopasowanych do konkretnego pacjenta”, mówi Beeres. Te możliwości produkcyjne wspierają rozwój spersonalizowanych rozwiązań medycznych.
Niska masa jest kolejnym czynnikiem wpływającym na wybór materiału. Tworzywa są „znacznie lżejsze niż metal lub szkło, dzięki czemu łatwiej się nimi posługiwać. W produkcji masowej koszty jednostkowe maleją. Przetwarzanie metalu i szkła może być droższe”, mówi Janczura.
Trwałe konstrukcje i możliwość recyklingu mogą również przyczyniać się do bardziej odpowiedzialnego wykorzystania zasobów. W zastosowaniach od produktów jednorazowych i opakowań po implanty tworzywa łączą określone cechy bezpieczeństwa z elastycznością projektową i efektywnością produkcji.