کاربردهای چند منظوره پلی‌‌یورتان در مهندسی زیست پزشکی

پلی‌یورتان‌ها (PUs) دارای خواصی هستند که آن‌ها را در کاربردهای زیست پزشکی امیدوار می‌کند. پلی‌‌یورتان‌ به عنوان یکی از خانواده‌های اصلی مواد زیست‌‌سازگار و خون‌‌سازگار شناخته شده است و نقش حیاتی در طراحی تجهیزات پزشکی در زمینه‌های مختلف پزشکی ایفا می‌کند. ساختار پلی‌‌یورتان شامل دو ‌بخش است: نرم و سخت. خاصیت کشسانی آن به دلیل بخش نرم آن و خاصیت مکانیکی عالی آن به دلیل بخش سخت آن است. با تغییر ساختارهای شیمیایی نرم و سخت و نسبت بین آن‌ها می‌توان به خواص مطلوب و هدفمند خاصی دست یافت. خواص فراوان پلی‌‌یورتان هر کدام توجه حوزه‌های مختلف پزشکی را به خود جلب کرده است. در این مقاله کاربردهای برجسته پلی‌‌یورتان‌ در مهندسی بافت، پزشکی قلب و عروق، دارورسانی و ترمیم زخم آورده شده است. علاوه‌‌بر این، بررسی مختصری از کاربردهای پلی‌‌یورتان در پاسخگوهای pH، حسگرهای زیستی و تجویز خوراکی آورده شده است.
————–

پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH

پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH نوعی PU هستند که می‌توانند خواص خود را در پاسخ به تغییرات pH محیط تغییر دهند. این پلی‌یورتان‌ها دارای گروه‌های حساس به pH هستند که در زنجیر اصلی بسپار آن‌ها گنجانده شده‌ است و می‌توانند با تغییر ساختار خود به تغییرات pH پاسخ دهند. این می‌تواند منجر به تغییر در حلالیت، تورم و خواص مکانیکی شود. پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH برای بسیاری از کاربردها، مانند دارورسانی و مهندسی بافت مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در مهندسی بافت، پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pHمی‌توانند تغییرات pH طبیعی در بدن، مانند معده یا روده را تقلید کنند. از این پلی‌یورتان‌ها می‌توان برای تولید داربست‌هایی استفاده کرد که می‌توانند خواص خود را در پاسخ به تغییرات pH تغییر دهند و باعث رشد و تمایز سلولی شوند. خواص پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH را می‌توان با تنظیم گروه‌های حساس به pH در ساختار بسپار و محدوده pH که پلی‌‌یورتان‌‌ در آن پاسخ می‌دهد، برای کاربردهای خاص تنظیم کرد. به عنوان مثال، پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH را می‌توان برای کنترل رهایش داروها با تغییر حلالیت آن‌ها در مقادیر مختلف pH استفاده کرد. در یک محیط خنثی، پلی‌‌یورتان‌‌ نامحلول است و دارو آزاد نمی‌شود، در حالی که در محیط اسیدی، پلی‌‌یورتان‌‌ محلول‌تر می‌شود و دارو می‌تواند آزاد شود. پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH را می‌توان در کاربردهای مختلف دسته‌بندی کرد، از جمله

1. تصویربرداری نوری
2. دارورسانی
3. محرک‌های زیستی و حسگرهای زیستی.

پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH می‌توانند بستری را برای کنترل دارورسانی هدفمند و آهنگ رهاسازی فراهم کنند. پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH در درجه اول به دلیل خواص مکانیکی بهینه، تولید آسان، زیست‌‌تخریب‌پذیری احتمالی و زیست‌‌سازگاری مورد بررسی قرار گرفته‌اند. اکثر پلی‌یورتان‌های پاسخگو به pH برای انتقال کنترل شده و هدفمند دارو بر اساس شبکه‌های دارای اتصالات عرضی مانند آب‌ژل‌ها (hydrogel) و ریزژل‌ها (microgel) هستند. قابل ذکر است که آب‌ژل‌ دارای ساختار متخلخل است و می‌تواند در آب متورم شود. بسپارهای پرمصرف در این کاربرد، پلی‌یورتان‌های اکسایشی-کاهشی (redox) و پاسخگو به pH دوگانه هستند که اتصالات عرضی کتال (ketal) یا دی‌سولفیدی (disulfide) را حفظ می‌کنند. این ساختار می‌تواند به رهایش داروها در pH نوع اسیدی کنترل شده کمک کند و از آن‌ها در برابر داروها محافظت کند. هم‌‌چنین، نانوژل‌ها دارای اتصال عرضی دی‌‌سلنید در ساختار خود هستند که پایداری کلوئیدی عالی را به ارمغان می‌آورد. بازده بارگذاری دارو 76/3 درصد برای نانوژل‌ها گزارش شده است. علاوه‌‌بر این، ساختار فشرده نانوژل‌ها در هسته از نشت داروها جلوگیری می‌کند. از آن‌‌جایی که آن‌ها می‌توانند متورم شوند، می‌توانند فرایند رهایش را در حضور pH 5 و غلظت بالای H2O5 تسریع کنند. در تحقیقی، یک نانوسلول بر پایه PU طراحی شد که حاوی چند زنجیر نرم از جمله PEG آب‌‌دوست، پلی (نئوپنتیل گلیکول آدیپات) دی‌‌ال (PNA-2000)، -N,Nبیس(2-هیدروکسی اتیل)] آمینو اتان سولفونیک اسید نمک سدیم (BES-Na) و 4،1-بوتان‌‌‌‌دی‌‌ال(BDO) بود. اسید فولیک در ریشال‌‌ها (micelles) تعبیه شده بود و ریشال‌‌هایPU به خودی خود سرهم‌‌بندی شدند و پایداری ریشال‌‌ را بهبود بخشید. نتایج نشان داد که رهایش دارو در محیط اسیدی در مقایسه با pH حدود 7/4 بیشتر بود. تحویل دوکسوروبیسین (DOX) بارگذاری شده روی ریشال‌‌هایPU پاسخگو در pH 5/5 اتفاق افتاد و سمیت کمتری در محیط درون بدن (in vivo) مشاهده شد.
کاربرد دیگر PU در درمان سرطان است. تومورها تمایل دارند در محیط اسیدی رشد کنند. مقدار pH جریان خون حدود 7/4 است. اما pH یاخته‌های توموری موجود و اجزای یاخته‌های اندوسیتیک از 4 تا 6 است. این تفاوت، انتقال سامانه‌های دارورسانی با pH هدفمند را ضروری می‌سازد. در نتیجه، استفاده از نانوذرات PU زیست‌‌تخریب‌‌پذیر حساس به pH به عنوان یک حامل برای تحویل داروهای ضدسرطان، هم در داخل بدن و هم در آزمایشگاه با نتایج امیدوارکننده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
در حالی که پلی‌‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH دارای پتانسیل طیف گسترده‌ای از کاربردها هستند، برخی معایب در استفاده از آن‌ها وجود دارد:

1. محدوده pH محدود: پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH معمولا محدوده pH محدودی برای پاسخ دادن دارند. محدوده pH می‌تواند دستیابی به پاسخ مطلوب را در طیف گسترده‌ای از شرایط pH چالش‌‌برانگیز کند.
2. پاسخ نایکنواخت: پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH می‌توانند پاسخ نایکنواختی به تغییرات pH داشته باشند. پاسخ می‌تواند دستیابی به رهایش ثابت و قابل پیش‌بینی داروها یا دستیابی به رشد و تمایز سلولی ثابت روی داربست را چالش‌برانگیز کند.
3. تولید پیچیده: تولید پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH می‌تواند پیچیده و چالش‌‌برانگیز باشد و به میزان زیادی کنترل فرایند بسپارش نیاز دارد.
4. هزینه: به دلیل پیچیدگی فرایند تولید و نیاز به تجهیزات تخصصی، هزینه پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH می‌تواند بالاتر از پلی‌یورتان‌‌های معمول باشد.
5. سمیت: برخی از گروه‌های حساس به pH مورد استفاده در پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH می‌توانند برای یاخته‌ها سمی باشند و بر عملکرد PU تاثیر منفی بگذارند.

شایان ذکر است که پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH هنوز در حال توسعه هستند و تحقیقات در حال انجام با هدف رفع این معایب و بهبود عملکرد و کاربرد آن‌ها در زمینه‌های مختلف است.
در نتیجه، پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH توجه را در صنایع دارویی و زیست پزشکی جلب کرده‌‌اند. اگرچه پتانسیل زیادی در سامانه‌های زیست پزشکی و دارورسانی وجود دارد، چنین تلاشی هنوز برای تایید ایمنی و اثربخشی آن‌ها در سامانه‌های زیستی (biological) مورد نیاز است. به نظر می‌رسد که در اکثر تحقیقات روی سامانه‌های پلی‌‌یورتان پاسخگو به pH برای کاربردهای زیست پزشکی و دارورسانی، پایداری، زیست‌‌تخریب‌‌پذیری، زیست‌‌سازگاری و خواص مکانیکی PU به عنوان بستر بسپاری بالقوه برای دارورسانی بالقوه مختلف و مواد زیستی با سایر بسپارها در جزئیات بیشتر مقایسه نشده است. بنابراین، مطالعات in vitro (در آزمایشگاه) و in vivo (درون بدن) در مورد پلی‌یورتان‌‌های پاسخگو به pH باید بیشتر انجام شود تا ایمنی پلی‌یورتان‌ها در محیط‌های درون بدن برای استفاده بالینی بیشتر تضمین شود

پلی‌یورتان‌ها به عنوان تجهیزات پزشکی

پلی‌یورتان‌ها به دلیل خواص منحصر به فردشان مانند زیست‌‌سازگاری، انعطاف‌پذیری، استحکام و دوام به عنوان ماده‌ای برای تجهیزات پزشکی مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برخی از نمونه‌های تجهیزات پزشکی ساخته‌شده از PU شامل موارد زیر است:

• کاشتینه‌‌های (ایمپلنت‌های) جراحی: پلی‌‌یورتان می‌تواند مفاصل مصنوعی، مانند دیسک‌های ستون فقرات، دریچه‌های قلب، و سایر کاشتینه‌‌های جراحی بسازد. انعطاف‌پذیری و استحکام پلی‌‌یورتان، آن را به یک ماده ایده‌‌آل برای این کاربردها تبدیل کرده است، زیرا می‌تواند مقاومت بالایی در برابر خستگی داشته باشد و عمر طولانی نشان دهد.
• سوندها (Catheter): پلی‌‌یورتان می‌تواند سوندهایی بسازد که لوله‌های نازک و انعطاف‌پذیری هستند تا مایعات بدن را خارج کنند یا داروها یا مولکول‌های زیستی دیگر را تحویل دهند. انعطاف‌پذیری و دوام برخی از پلی‌یورتان‌ها آن‌ها را برای سوندها ایده‌‌آل می‌کند، زیرا می‌توانند بدون شکستگی خم شوند و بپیچند و در برابر استفاده مکرر مقاومت کنند.
• ثابت‌‌سازها (Stents): لوله‌های مشبک کوچکی برای رگ‌های خونی باز، مسدود یا باریک هستند. با این حال، به دلیل انعطاف‌پذیری و دوام مناسب PU، نمونه‌هایی از PU ثابت‌‌سازهای حالب هستند که معمولا در اختلالات ادراری (urologic) برای کمک به جریان ادرار استفاده می‌شوند.
• پانسمان‌های زخم: پلی‌‌یورتان را می‌توان برای ساخت پانسمان‌های زخم استفاده کرد که می‌تواند از بهبود زخم‌های پوستی محافظت کرده و آن‌ها را بهبود بخشد و خواص PU اجازه می‌دهد تا با شکل زخم بدون شکستگی مطابقت داشته باشد.
• مهندسی بافت و پوست مصنوعی: زیست‌‌سازگاری و انعطاف‌پذیریPU را می‌توان برای پوست مصنوعی و مهندسی بافت نیز استفاده کرد. می‌توان از آن برای ساخت داربست برای مهندسی بافت استفاده کرد و می‌توان از آن برای همتاسازی خواص مکانیکی پوست طبیعی استفاده کرد.

شایان ذکر است که استفاده پزشکی از PU نیاز به آزمایش دقیق و تایید FDA دارد، زیرا ایمنی و کارایی تجهیزات پزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است. بیماری‌های قلبی عروقی یکی از علل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است. جایگزینی دریچه‌های قلب و روش‌های قلبی عروقی اخیرا افزایش یافته است. گزارش شده است که حدود 82 میلیون سالمند در ایالات متحده از بیماری‌های قلبی عروقی رنج می‌برند. سیاه‌‌رگ‌‌ها و سرخ‌‌رگ‌‌های خودپیوندینه (autologous) یا پیوندهای عروقی که زیست پایدار (biostable) هستند، به عنوان برسازه‌‌ها (پروتزها) استفاده شده‌اند. پیوند عروق مصنوعی برای رگ‌های خونی بزرگ و متوسط مفید است، اما برای انواع کوچک (قطر کمتر از 6 میلی‌متر) موثر نیستند، زیرا می‌توانند مشکلات ترومبوتیک (thrombotic، تشکیل لخته خون در رگ خونی یا قلب است که می‌‌تواند جریان خون را مسدود کند یا به جای دیگری برود. مترجم) زیادی ایجاد کنند.
علاوه‌‌بر این، آن‌ها فاقد زیست‌‌سازگاری کافی و خواص کشسانی هستند. دریچه‌های قلبی بر پایه دگرپیوندینه یا پیوند خارجی (xenografts) و مواد مصنوعی مانند سرامیک، فلزات و بسپارها سال‌هاست که مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با این حال، این مواد به دلیل نگرانی در مورد خون‌‌سازگاری، پایداری مکانیکی طولانی مدت و ضد ترومبوژنی (Thrombogenicity، به تمایل یک ماده در تماس با خون برای تولید ترومبوز یا لخته اشاره دارد. مترجم) آن‌ها ایده‌‌آل در نظر گرفته نمی‌شوند. با توجه به این موضوع، اگرچه آهکی شدن (calcification) یک مسئله بوده است، پلی‌‌یورتان به عنوان جایگزینی شناخته شده است که می‌تواند خواص مکانیکی و زیست‌‌سازگاری خوبی را برای کاربردهای قلبی عروقی نشان دهد. پلی‌‌یورتان به دلیل خاصیت کشسانی، استحکام برشی زیاد، دوام، وزن سبک، مقاومت در برابر خستگی، شفافیت و مهم‌‌تر از همه، زیست‌‌سازگاری خوب، تحمل و پذیرش در طول فرایند درمان و بهبود، که استفاده نامحدود در تجهیزات در تماس با خون را اجازه می‌‌دهد، به‌‌طور گسترده برای کاربردهای قلبی عروقی مورد بررسی قرار گرفته است. پلی‌‌یورتان عنوان یک گزینه احتمالی برای تجهیزات پزشکی برای کاربردهای قلبی عروقی، مانند پروتزهای عروقی، دریچه‌های قلب و دستگاه‌های کمک قلبی بررسی شده است. در ساختار سری رسانای ضربان قلب(cardiac pacing lead)، شامل سیم‌های نازکی است که برای رساندن تکانه‌های الکتریکی به قلب برای درمان آریتمی استفاده می‌شود و پلی‌یورتان عایقی در این ساختار است. با این حال، برخی از مشکلات تخریب با استفاده از یورتان‌های پلی‌‌اتر به عنوان عایق در سری رسانا مرتبط است. اگرچه تمام اجزای پلی‌‌اتر-یورتان، از جمله ‌بخش نرم، ‌بخش سخت و یازه‌‌های زنجیر (chain extender)، پتانسیل سمی بودن را دارند یا به خودی خود یا به عنوان بخشی از محصولات تخریب‌‌کننده، هیچ گزارش منتشر شده‌ای مبنی بر ارتباط استفاده از کاشتینه‌‌های پلی‌‌اتر-یورتان یا تخریب پلی‌‌اتر-یورتان به سرطان وجود نداشته است.
از آن‌‌جایی که PU یک گزینه قابل اعتماد برای کاربردهای کوتاه مدت است، بسیاری از تجهیزات پزشکی بر پایه PU توسعه یافته‌اند. پیش از این، کاربرد پلی‌‌یورتان‌‌ها برای کاربردهای عروقی با قطر کوچک بررسی شده است. این کاربردها را می‌توان به دو گروه مختلف تقسیم کرد: جانهشت¬های (پروتزهای) زیست‌‌پایدار و داربست‌های زیست‌‌تخریب‌‌پذیر. بنابراین، الزامات کاربردهای بلند مدت و کوتاه مدت این گروه‌ها عبارتند از:

• وادادگی عایق: PU می‌تواند در طول زمان به دلیل قرار گرفتن در معرض گرما، مواد شیمیایی و ریزاندامگان‌ها تخریب شود. چنین وادادگی‌هایی می‌تواند منجر به افت خواص مکانیکی مانند استحکام و انعطاف‌پذیری شود و می‌تواند بر عملکرد سری رسانای ضربان قلب تاثیر بگذارد. وادادگی عایق یک مشکل عمده برای سری¬های رسانا ضربان است و می‌تواند منجر به شکستن یا عملکرد نادرست سری رسانا شود که ممکن است نیاز به جراحی تعویض داشته باشد.
• شکستگی: اگرچه پلی‌یورتان‌ها خواص مکانیکی، خون‌‌سازگاری و زیست‌‌سازگاری خوبی دارند، اما می‌توانند پس از بار مکانیکی طولانی‌ مدت شکننده شوند و در اثر فشار مکانیکی شکسته شوند و در طول کاربردهای طولانی مدت تخریب شوند، که منجر به مشکلات شدید پس از جای‌گذاری می‌شود. شکستگی‌ها می‌تواند منجر به افت عایق الکتریکی شود که باعث نشت الکتریکی و ضربان نامناسب قلب می‌‌شود. نشان داده شده است که یک پوشش حاوی پاداکسنده روی سطح می‌تواند تخریب اکسایشی را کاهش دهد. هم‌‌چنین، طراحی یک پیوند عروقی بر پایه PU و گلیکوزآمینوگلیکان‌ها نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان داده است. علاوه‌‌بر این، نانوالیاف PU مواد غیرسمی هستند که می‌توانند محیط و بستری را برای یاخته¬های اندوتلیال ورید بند ناف انسان فراهم کنند. بسپار از خانواده پلی‌یورتان‌های یونی آب‌‌گریز قطبی تخریب‌‌پذیر (D-PHI) برای تولید فیلم‌‌های نازک چند منظوره بر پایه PU استفاده شد که می‌تواند از لخته شدن خون جلوگیری کند و پاسخ سامانه ایمنی را کاهش دهد. مقاومت پلی‌یورتان‌ها در برابر میکروب‌ها از عفونت جلوگیری می‌کند و خطر دفع مواد خارجی را کاهش می‌دهد. خواص مکانیکی کششی مواد مختلف با بافت قلب برای ساخت دریچه‌های قلب مقایسه شده است. گزارش شده است که در بین مواد مقایسه شده،PU و پلی‌‌گلیکولیک اسید خواص مکانیکی قابل توجهی در مقایسه با مواد نرم داشتند.
• واکنش‌های حساسیت‌‌زا: برخی از افراد ممکن است به PU حساسیت داشته باشند که می‌تواند باعث التهاب، خارش و سایر علائم شود. این می‌تواند به ویژه برای تجهیزات طولانی مدت مانند سری‌های رسانای ضربان قلب مشکل‌‌ساز باشد. زیست‌‌سازگاری خون یکی دیگر از معیارهای اصلی محدودکننده مواد زیستی مفید برای کاربردهای قلبی عروقی است. اصلاحات سطحی مختلفی برای افزایش خون‌‌سازگاری ایجاد شده است. پلی‌یورتان‌ها می‌توانند در معرض تغییرات شیمیایی و فیزیکی قرار گیرند. گزارش شده است که اصلاح سطح فقط می‌تواند خواص فیزیکی را تغییر دهد و بر خواص شیمیایی توده تاثیری ندارد. تغییر سطح فیزیکی می‌تواند خون‌‌سازگاریPU را بدون به خطر انداختن سطح ساختاری و خواص توده آن افزایش دهد. این را می‌توان از طریق جذب پروتئین یا چسبندگی پلاکت روی سطوح ساختار یافته به‌‌دست آورد. آهکی شدن اغلب استفاده از پلی‌‌اتر-یورتان‌ها را در کاربردهای قلبی عروقی محدود می‌کند.
  آهکی شدن پلی‌‌اتر-یورتان در آزمایشگاه و در داخل بدن گزارش شده است و آن‌ها با سفت شدن، وادادگی در خمش و آجیده شدن (perforations) همراه هستند. اکثر اثرات آهکی شدن روی پلی‌‌اتر-یورتان‌ها در مورد دستگاه‌های قلبی عروقی مورد بررسی قرار گرفته است. از آن‌‌جایی که PU بسپارهای زیست‌سازگار و زیست‌خنثی (bioinert) عالی هستند، به‌عنوان پوشش‌های مقاوم در برابر لخته خون (thromboresistant) برای جلوگیری از تشکیل لخته خون کاربرد دارند. اگرچه پلی‌یورتان‌ها دارای مزایایی هستند، معایب آن‌ها مانند هزینه یا اثرات غیرمنتظره بر فعال‌سازی گروه مکمل، باید در نظر گرفته شود. پلی‌یورتان‌ها هم‌‌چنین به عنوان بستری برای درمان یاخته¬های بنیادی قلبی گزارش شده‌اند. پیش از این، مجموعه‌ای از فیلم‌‌های کشسان که دارای یک ریزالگوی سطحی بودند توسعه یافته بودند. این فیلم‌ها از ترکیب پلی‌‌‌‌گلیسرول سبکات (PGS) و گرافن (Gr) ساخته شده‌اند. آن‌ها استحکام مکانیکی کافی را برای مقاومت در برابر ضربان قلب نشان می‌دهند. علاوه‌‌بر این، افزودن گرافن این فیلم‌ها را قادر می‌سازد تا رسانا باشند که هدایت سیگنال‌های الکتریکی بین قلب و بافت قلب را تسهیل می‌کند.
• ناسازگاری با روش‌‌های تصویربرداری: پلی‌یورتان می‌تواند با روش‌‌های تصویربرداری خاص، مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، تداخل ایجاد کند. تجهیزات پزشکی بر پایه PU مشابه بافت طبیعی رفتار می‌کنند. این می‌تواند تمایز بین PU و بافت اطراف در اسکن‌های تصویربرداری را دشوار کند، که منجر به ایجاد مصنوعات تصویری و کاهش دقت تشخیصی می‌شود. دلایل این برهم‌‌کنش MRI-PU مربوط به خواص مغناطیسی مواد، از جمله حساسیت آن به میدان‌های مغناطیسی، تداخل بسامد رادیویی، و جریان‌های گردابی است. این ویژگی‌ها می‌توانند منجر به اعوجاج تصویر، از دست دادن سیگنال و سایر مصنوعات در روبش‌های MRI شوند. در حالی که PU دارای مزایای بی‌شماری برای تجهیزات پزشکی است، برهم‌‌کنش آن با روش‌‌های تصویربرداری خاص، مانند MRI، می‌تواند منجر به مصنوعات تصویربرداری و کاهش دقت تشخیصی شود. در نتیجه، درک محدودیت‌های PU در تصویربرداری می‌تواند برای توسعه تجهیزات پزشکی مناسب و تفسیر نتایج تصویربرداری تشخیصی حیاتی باشد.

به‌‌طور خلاصه، اگرچه مطالعات گزارش کرده‌اند که PU هنگام استفاده در دستگاه‌های دارای تماس با خون که برای دوره‌های طولانی کاشته می‌شوند، از مشکلات شدید رنج می‌برند، اما می‌توان آن‌ها را از نظر ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های سطحی برای بهبود خواص مکانیکی و برهم‌کنش خون اصلاح کرد. این اصلاحات، امکان استفاده از پلی‌یورتان‌ها را در طراحی و ساخت دستگاه‌های قلبی عروقی فراهم می‌کند. دستگاه‌های قلبی عروقی به موادی با خواص مناسب مانند استحکام و رفتار مکانیکی کشسانی، برای تحمل بافت انقباضی قلب و حمایت از بازسازی نیاز دارد. طراحی وصله‌ها (patches) و دریچه‌های قلب برای ایجاد ساختاری مشابه بافت عضلانی حیاتی است. پلی‌یورتان‌ها برای کاربردهای قلبی مناسب هستند زیرا زیست‌‌سازگاری و رفتار کشسانی آن‌ها باعث می‌شود در برابر تنش‌های چرخه‌ای قلب بدون تغییرشکل پلاستیک یا وادادگی خستگی مقاومت کنند. ساختار PU را می‌توان برای ایجاد ریزساختارهای ناهمسانگرد تغییر داد که ممکن است عملکرد بافت قلب را با اندازه‌های مختلف منافذ تقلید کند. این می‌تواند کلونی¬شدن یاخته¬ها، مهاجرت یاخته-ها، تامین مواد مغذی و عروقی شدن را افزایش دهد. با این حال، هنوز تلاش‌هایی برای آوردن دستگاه‌های قلبی عروقی بر پایه PU به کاربرد بالینی مورد نیاز است.

پلی‌یورتان‌ها برای دارورسانی

پلی‌یورتان‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان به‌عنوان ماده‌ای برای سامانه‌های دارورسانی مورد بررسی قرار گرفته‌اند و به‌عنوان آب‌ژل‌ها بر پایه PU، نانوذرات بر پایه PU، میکروذرات بر پایه PU، و فیلم‌ها و غشاها بر پایه PU استفاده شده‌اند. به عنوان مثال، می‌توان از آن‌ها به عنوان پوششی روی تجهیزات قابل کاشت برای کنترل رهایش داروها استفاده کرد. خواص PU را می‌توان با تنظیم خواص بسپار، مانند تخلخل، خواص مکانیکی و آهنگ تخریب، مطابق با کاربرد دارورسانی خاص تغییر داد. انتقال کنترل شده دارو در سال‌های اخیر به دلیل مزایای آن مانند سمیت کمتر و زمان کمتر مورد نیاز برای تزریق، موضوع مهمی بوده است. هم‌‌چنین، انتخاب یک حامل برای دارو بسیار مهم است زیرا می‌تواند داروها را از آسیب یا از دست دادن محافظت کند یا نقش اساسی در ایجاد یک انتشار هدفمند و هوشمند داشته باشد. حامل‌ها برای بی‌حرکت کردن مواد فعال در آماده‌سازی دارورسانی استفاده می‌شوند. آن‌ها باید ساختار متعادلی بین آب‌‌گریزی و آب‌‌دوستی و زیست‌‌سازگاری خوب داشته باشند. شکل یک حامل می‌تواند بر اساس کاربرد مورد نظر متفاوت باشد. پلی‌یورتان‌ها به دلیل بسیاری از تغییرات احتمالی و روش‌‌های فرایندی که می‌تواند برای کنترل سامانه‌های رهایش دارو استفاده شوند، مواد جذابی برای حامل‌های دارو و سامانه‌های دارورسانی هستند. نانوذرات PU، داربست‌ها با اندازه‌ تخلخل و منافذ مختلف، ترکیبات مختلف و خواص آب‌دوستی مواد اولیه، نوع و نسبت بخش‌‌های سخت و نرم، بلورینگی و تعداد اتصالات عرضی دارای خواص و شکل‌‌هایی هستند که امکان کنترل آهنگ و مقدار داروی آزاد شده را می‌دهند. هم‌‌چنین، پلی‌یورتان‌‌های شبکه‌‌ای شده اصلاح شده می‌توانند مانند آب‌ژل رفتار کنند و مقادیر زیادی آب را بدون حل شدن جذب کنند، که یک کیفیت ضروری برای حامل‌های دارو است.
بسته به کاربرد هدفمند پلی‌یورتان‌ها، آن‌ها را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: زیست‌‌تخریب‌‌پذیر و زیست‌‌خنثا. دسته اول در دارورسانی استفاده می‌شود. داربست‌هایPU یا ثابت‌‌سازها به عنوان یک حامل مناسب برای دارورسانی شناخته شده‌اند و تحقیقات زیادی انجام شده است. در تحقیقی، هپارین-دئوکسی کولیک اسید (DOCA) را در یک پوشش PU بارگذاری کردند و گزارش کردند که درصد DOCA بارگذاری شده روی PU بیش از 75 درصد است و DOCA آزاد شده می‌تواند از تشکیل لخته فیبرین یا چسبندگی پلاکت‌ها روی سطح فیلم و لایه جلوگیری کند. در تحقیقی، پتانسیل انتقال دارو با استفاده از کاشتینه‌‌ها بر پایه PU با بارگذاری دگزامتازون روی ماده بررسی شد. یافته‌ها نشان داد که استفاده از PU برای تحویل دارو می‌تواند فیبروز و رگ‌زایی ناشی از اسفنجی دیسکی شکل و اجزای التهاب اصلی را تعدیل کند. داروهای دیگری در شکل مولکولی مانند ایبوپروفن مورد بررسی قرار گرفته‌اند. علاوه‌‌بر داروهای شکل مولکولی،rhBMP-2 یک پروتئین بر پایه فرایندهای شکل‌‌گیری یاخته (morphogenetic) استخوان نوترکیب انسان است که در داربستPU گنجانده شده و برای نقایص ترمیم شده در استخوان ران موش کاشته شده است. نتایج نشان داد که تشکیل استخوان پس از چهار هفته از کاشت افزایش یافت.
در نتیجه، خانواده PUs به‌‌طور گسترده در کاربردهای زیست پزشکی استفاده می‌شود. با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی قابل تنظیم پلی‌یورتان‌ها، می‌توان درجه بلورینگی و برهمکنش آن‌ها با آب را تغییر داد. از آن‌‌جایی که پلی‌یورتان‌ها زیست‌‌سازگاری مناسب، سمیت سلولی کم و خواص مکانیکی خوب دارند، پتانسیل غلبه بر چالش‌ها در سامانه‌های دارورسانی را دارند. با تلاش بیشتر برای انجام تحقیقات بیشتر در داخل بدن، کاربردها، محدودیت‌ها و چالش‌های بیشتر PUs برای تحویل کنترل‌شده دارو را می‌توان یافت.

کاربردهای پلی‌‌یورتان در مهندسی بافت

پلی‌‌یورتان به دلیل خواص منحصربه‌‌فرد آن مانند زیست‌‌سازگاری، انعطاف‌پذیری، استحکام و دوام به عنوان یک ماده زیستی برای کاربردهای مختلف مهندسی بافت بافت مورد بررسی قرار گرفته است. داربست‌ها برای مهندسی بافت حیاتی هستند زیرا از یاخته¬ها برای رشد و تمایز به بافت عملکردی حمایت می‌کنند. خواص PU، مانند زیست‌‌سازگاری، انعطاف‌پذیری و دوام، آن را به ماده‌ای جذاب برای داربست تبدیل می‌کند. داربست‌های بر پایه PU می‌توانند خواص مکانیکی بافت طبیعی را تقلید کنند و می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که محیط مناسبی برای رشد و تمایز سلولی فراهم کنند. داربست‌ها بر پایه PU برای کاربردهای مختلف مهندسی بافت از جمله پوست، غضروف، استخوان و بافت عصبی ساخته شده‌اند. به عنوان مثال، داربست‌ها بر پایه PU برای ترمیم پوست برای درمان سوختگی‌ها و زخم‌ها ساخته شده‌اند. این داربست‌ها می‌توانند یاخته¬ها را برای رشد و تمایز به بافت پوستی حمایت کنند. داربست‌ها بر پایه PU نیز می‌توانند برای ترمیم غضروف و بافت استخوانی استفاده شوند. این داربست‌ها می‌توانند از یاخته‌ها برای رشد و تمایز به غضروف و بافت استخوانی حمایت کنند. داربست‌ها بر پایه PU نیز در مهندسی بافت عصبی استفاده شده‌اند، زیرا می‌توانند خواص مکانیکی عصب را تقلید کنند و محیط مناسبی برای رشد و تمایز یاخته¬های عصبی فراهم کنند. داربست‌هایPU بسته به فرایند ساخت و کاربرد خاص می‌توانند ریخت‌‌شناسی‌‌های مختلفی داشته باشند. ریخت‌‌شناسی داربست PU به ساختار فیزیکی و شکل داربست اشاره دارد.PU را می‌توان به شکل یک ساختار متخلخل برای بهبود و افزایش تکثیر، چسبندگی سلولی و تمایز ساخت. برخی از ریخت‌‌شناسی ‌‌های معمول داربست‌هایPU عبارتند از:

1. اسفنج: داربست‌هایPU را می‌توان به شکل اسفنج، یک ماده متخلخل و اسفنجی با نسبت سطح به حجم بالا ساخت. داربست‌های اسفنجی سبک وزن هستند و به راحتی قابل حمل هستند و می‌توانند محیط مناسبی را برای رشد و تمایز سلولی فراهم کنند.
2. لیفی: داربست‌هایPU را می‌توان به شکل الیاف نازک و ساختارهای درازی که ساختارهای بافت طبیعی را تقلید می‌کنند، فراورش کرد. داربست‌های لیفیPU می‌توانند محیط مناسبی برای رشد و تمایز سلولی فراهم کنند. آن‌ها را می‌توان در بسیاری از کاربردهای مهندسی بافت استفاده کرد، مانند ساختارهای لوله‌ای برای بازسازی عروق خونی، راهنماهای عصبی برای بازسازی اعصاب محیطی، و ساختارهای مهندسی بافت غضروف.
3. فیلم/پوشش: داربست‌هایPU را می‌توان به عنوان فیلم نیز ساخت. داربست‌های فیلم را می‌توان در بسیاری از کاربردها استفاده کرد، مانند پانسمان زخم، بسترهای کشت یاخته‌ای، یا مواد پوشش‌‌دهنده برای اصلاح خواص سطحی بستر برای ایجاد یک محیط فعال برای رشد و تمایز یاخته¬ای یا یک لایه حفاظتی اضافی.

یافته‌ها نشان می‌دهد که داربست‌های 80 ژلاتین- 20 پلی‌‌یورتان برق‌ریسی شده می‌توانند جایگزین‌های بافت تولید کنند و بر برخی محدودیت‌های بستر‌های مرسوم مراقبت از زخم غلبه کنند.
علاوه‌‌بر این، ذرات HA در پیوند با بافت استخوان و فصل مشترک بستر GCO-PU ضروری بودند. HA و PU بیشتر مورد بررسی قرار گرفته‌اند زیرا HA می‌تواند زیست فعالی را بهبود بخشد و PUمی‌تواند یک ویژگی مکانیکی عالی نشان دهد. در تحقیقی یک رشته سه بعدی چاپ شده بر اساس PCL و PU برای کاربردهای پزشکی طراحی شد. هم‌‌چنین،PU گرمانرم لاستیک برای پتانسیل آن به عنوان رشته‌ای برای چاپگرهای سه بعدی FDM بررسی شد. مطالعه‌ای در مورد ترکیب کیتوسان و PU انجام داد. گزارش شده است که وجود کیتوسان تخریب PU را تسریع می‌کند. ترکیب کیتوسان و PU به عنوان یک ترکیب بسیار زیست سازگار و زیست فعال معرفی شد که می‌تواند نامزد خوبی در کاربردهای مهندسی بافت باشد.
علاوه‌‌بر این، ترکیب کیتوسان و کیتین با PU باعث ایجاد یک چندسازه کاربردی و تاثیرگذار در زمینه زیست پزشکی شد. گروه‌های آمینو، کاربامات و استامید (به ترتیب در کیتوسان،PU و کیتین) نقش برجسته‌ای در ساخت مواد مناسب برای کاربردهای پزشکی دارند. در تحقیق دیگری، کلاژن و PU برای کاربرد مهندسی بافت مورد بررسی قرار گرفتند.
استفاده از PU برای داربست‌های چاپی در حال حاضر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. روش‌های مورد مطالعه عبارتند از ساخت رشته گداخته (FFF)، چاپ جوهر افشان، استریولیتوگرافی (SLA) و رسوب در دمای کم. داربست‌های بر پایه پلی‌‌(کربنات اوره) یورتان چسبندگی سطح و زنده ماندن یاخته را افزایش می‌دهند. بنابراین، آن‌ها می‌توانند به بسپاری برای بهبود بازسازی حنجره تبدیل شوند. علاوه‌‌بر این، PU لاستیکی می‌تواند از نیروهای برشی بین کاشتینه و استخوان جلوگیری کند و از تکثیر یاخته¬های استخوانی در بافت سخت حمایت کند. در مورد بافت نرم، داربست‌ها بر پایه PU را می‌توان برای بازسازی ماهیچه‌ها، رگ‌های خونی، بافت قلب، غضروف و عصب اعمال کرد.
یک داربست PU جدید حاوی روغن megni در مهندسی بافت به دلیل توانایی‌‌اش در افزایش ضد ترومبوژنی استفاده شد. از سوی دیگر، رگ‌‌زایی (angiogenesis) یکی دیگر از موضوعات داغ در زمینه زیست‌‌مواد است و بسیاری از محققان در تلاش هستند تا ماده‌ای را طراحی کنند که آن را مهار یا بهبود بخشد. انبوهه‌‌ها و ژل‌های کلوئیدی بر اساس تجمع ذرات کاتیونی-PU برای تولید یک بستر استفاده شده‌اند. قابل توجه است که داربست‌ها بر پایه PU برای ترمیم و بازسازی بافت استخوانی بر اساس تمایز و تکثیر استخوانی ایجاد شده‌اند. غشاهای PU و فیبروئین ابریشم برای همتاسازی بافت نرم دهان طراحی و ارزیابی شدند. اثر زیستی این غشاها در مورد تکثیر سلولی، چسبندگی سلولی، فعالیت فسفاتاز، محتوای کلسیم و زنده ماندن مورد بررسی قرار گرفت. این غشاها برای بازسازی بافت استخوانی کافی به نظر می‌رسید.
شایان ذکر است که خواص داربست را می‌توان با تنظیم خواص بسپار مانند تخلخل، خواص مکانیکی و آهنگ تخریب، متناسب با کاربرد مهندسی بافت خاص تغییر داد. علاوه‌‌بر این، توسعه این داربست‌ها هم‌‌چنان ادامه دارد زیرا حوزه مهندسی بافت به سرعت در حال پیشرفت است.
اگرچه برخی از چالش‌های اصلی هم‌‌چنان ادامه دارند، آینده داربست‌های PU امیدوارکننده است. داربست‌های پلی‌‌یورتان به شکل خاصی که برای یک اندام یا بافت خاص هدف قرار گرفته‌اند را می‌توان بررسی کرد. بنابراین، برای توصیه‌های آینده، یک رویکرد چند رشته‌ای هنوز برای بهره‌برداری کامل از داربست‌های پلی‌‌یورتان، همراه با رویکردهای محاسباتی برای طراحی داربست‌های مهندسی بافت پلی‌‌یورتان خاص بیمار مورد نیاز است. در نتیجه، تحقیقات بیشتری برای محدود کردن تفاوت‌های بین برهم‌کنش‌های سلولی داربست‌های PUs در محیط‌های آزمایشگاهی و درون بدن مورد نیاز است.

پلی‌‌یورتان برای بهبود زخم

فرایند بهبود زخم شامل بازسازی بافت‌های اپیدرمی و پوستی است که زخم را التیام می‌بخشد. بهبود موفقیت‌‌آمیز زخم شامل برهم‌‌کنش بین یاخته‌های پوستی و اپیدرمی، رگ‌‌زایی و ECM است. این‌‌ها را می‌توان توسط فاکتورهای رشد و سیتوکین‌ها تنظیم کرد. گزارش شده است که یک پانسمان ایده‌‌آل زخم باید دارای مشخصات و ویژگی‌های خاصی باشد، مانند مقاومت باکتریایی عالی در برابر حذف ریزاندامگان‌های بیرونی، خواص خونی (haemostatic) کافی، جذب مایع بالا، خواص مکانیکی خاص، پایداری، قابلیت برداشتن آسان، مقرون‌‌به‌‌صرفگی و قابلیت بازیافت. در این راستا، ساخت چندسازه‌های نانوالیافی برای پانسمان زخم بر پایه سلولز، پلی‌‌یورتان و زئین (zein) با سولفات استرپتومایسین بررسی شد. نتایج پیوند سلولی کامل، فعالیت ضد باکتریایی، آب دوستی و لخته شدن خون را نشان داد. هم‌‌چنین، مشبک‌‌ها بر پایه چندسازه‌های نانوالیاف حاوی ژلاتین، کیتوسان و پلی‌‌یورتان حافظه شکلی (SMPU) با برق‌ریسی ساخته و با محلول نیترات نقره آمایش تکمیلی شدند. داده‌های به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که چندسازه تولید شده می‌تواند نامزد خوبی برای پانسمان زخم باشد زیرا فعالیت ضدباکتریایی کافی، آهنگ گذار بخار آب مناسب، ترشوندگی سطح، سازگاری یاخته¬ای و خواص خونی را نشان می‌دهد. در تحقیقی دیگر، ترکیبی از آب‌ژل و PU یک چندسازه برای بهبود زخم تولید کرد. چندسازه ساخته شده می‌تواند بهبود زخم را تسریع کند و تشکیل زخم را کاهش دهد. ترکیبات PU برای کاربردهای ترمیم زخم بر اساس ترکیب شیمیایی، شکل و عملکرد آن‌ها انتخاب می‌شوند. فیلم‌های شفاف و نازک PU در درجه اول برای محافظت از سطح و زخم‌ها پس از عمل با ترشح کمتر یا بدون ترشح برون‌‌زهه (مایعی حاوی پروتئین‌ها و گویچه‌های سفید که بر اثر التهاب از دیواره عروق خارج می‌شود و در بافت‌های اطراف نفوذ می‌کند. مترجم) مناسب هستند. این پلی‌یورتان‌ها در برابر آب و باکتری‌ها تراوا نیستند اما در برابر گازها تراوایی دارند. در نتیجه می‌توانند به تنفس زخم‌ها کمک کنند.
گزارش شده است که PU در ترکیب، روند بهبود زخم را تسریع می‌کند. هم‌‌چنین، اسفنج‌های پلی‌یورتان بر پایه لیگنین بارگذاری شده با نانوذرات نقره به عنوان یک چندسازه مورد بررسی قرار گرفت که فعالیت ضدباکتریایی خوبی در کاربردهای ترمیم زخم نشان داد. حتی ترکیب مس در چندسازه‌های PU برای ساخت چندسازه نانوالیاف برای التیام زخم گزارش شده است. ترکیب دیگری برای کاربرد ترمیم زخم بر اساس یک ماده پانسمان ساخته شده از PU حاوی چندین گروه عاملی بررسی شد. مواد طراحی شده ترکیبی از فعالیت الکتریکی ‌بخش‌‌های چندپارهای (الیگومر) آنیلین، ترشوندگی ‌بخش‌‌هایPEG و خواص مکانیکی بخش‌‌های PCL است. این فیلم‌ها خواص آب‌‌دوست مطلوب و نسبت تورم، استحکام مکانیکی استثنایی و قابلیت‌های حافظه شکلی، فعالیت الکتریکی، ظرفیت مهار موثر رادیکال‌های آزاد، خواص غیرچسبندگی و زیست‌‌سازگاری را نشان دادند.
پلی‌یورتان‌ها خواص عالی برای کاربردهایی به عنوان چسب‌های حساس به فشار (PSA) دارند. این مواد می‌توانند چسبندگی مناسبی به بستر پایه، مانند پوست، با فشار کم ایجاد کنند. در نتیجه می‌توان از آن‌ها در کاربردهای پانسمان جراحی استفاده کرد. استحکام چسبندگی و تنفس این مواد با استفاده از عوامل اتصال عرضی مختلف بهبود یافت. اسفنج‌های پانسمان بر پایه پلی‌یورتان‌ها دارای جذب آب و خواص مکانیکی خوب هستند اما زیست فعالی کمتر و قابلیت بهبود ضعیفی دارند. بنابراین، پیشنهاد شده است که ترکیب و استفاده از نانوذرات زیست فعال مانند سیلیکا در فرایند سُل-ژل می‌تواند آهنگ بسته شدن زخم را بهبود بخشد و بازسازی لیف الاستین و کلاژن را تسریع کند.
به‌‌طور خلاصه، پلی‌یورتان‌ها به عنوان یک ماده پانسمان زخم به دلیل ویژگی‌های اصلی مانند زیست‌‌سازگاری، خواص مکانیکی، کشسانی، انعطاف‌پذیری و تراوایی خوب اکسیژن/دی‌‌اکسید کربن، از نظر تجاری در کانون توجه قرار گرفته‌اند. پلی‌یورتان‌ها می‌توانند گزینه‌‌ی امیدوارکننده برای کاربردهای ترمیم زخم در آینده باشند. علاوه‌‌بر این، آن‌ها مطالعات روی پلی‌یورتان‌ها را گسترش دادند تا محدودیت‌ها، چالش‌ها، مزایا و معایب آن‌ها را برای کاربردهای ترمیم زخم شناسایی کنند.

پلی‌‌یورتان‌‌ها برای حسگرهای زیستی و تجویز خوراکی

پلی‌یورتان‌ها به عنوان ماده‌ای برای حسگرهای زیستی، تجهیزاتی که می‌توانند مولکول‌های زیستی خاص مانند گلوکز، پروتئین‌ها و سایر مولکول‌های زیستی را شناسایی و اندازه‌‌گیری کنند، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. یکی از مزایای کلیدی استفاده از PU در حسگرهای زیستی زیست‌‌سازگاری آن است. PU پایداری شیمیایی خوبی دارد و می‌تواند طیف گسترده‌ای از pH و شرایط دمایی را تحمل کند، که آن را به یک انتخاب حسگر زیستی خوب تبدیل می‌کند. حسگرهای زیستی بر پایه PU برای کاربردهای مختلفی از جمله نظارت بر میزان گلوکز در بیماران دیابتی و شناسایی مواد شیمیایی، سموم و آلاینده‌های محیطی توسعه یافته‌اند. به عنوان مثال، حسگرهای زیستی گلوکز بر پایه PU با تثبیت آنزیم‌های گلوکز اکسیداز (oxidase، آنزیمی که با حذف هیدروژن اکسایش را تقویت می‌‌کند. مترجم). روی یک بستر PU ایجاد شده‌اند، که سپس می‌تواند برای اندازه‌گیری میزان گلوکز در خون استفاده شود.
مثال دیگر استفاده از حسگرهای زیستی بر پایه PU برای شناسایی آلاینده‌های محیطی مانند فلزات سنگین، آفت‌کش‌ها و سایر سموم است. این حسگرهای زیستی معمولا بر پایه تثبیت یک آنزیم (زی‌‌مایه) یا پادتن (antibody) خاص روی یک بستر PU هستند، که سپس می‌تواند وجود یک آلاینده خاص را تشخیص دهد. یک ‌حسگر زیستی مناسب باید دارای برخی از ویژگی‌های مطلوب از جمله دقت، پایداری، طیف گسترده‌ای از قابلیت‌های تحلیلی، هزینه کم و قابلیت حمل باشد. بسیاری از انواع حسگرهای زیستی تا به امروز معرفی شده‌اند و بسیاری از انواع بسپارها (مانند پلی‌‌آنیلین، پلی‌‌وینیل کلرید، پلی‌‌پیرول و استات سلولز) به عنوان بستری برای ساخت حسگرهای زیستی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با این حال، این کاربرد به دلیل زیست‌‌سازگاری مناسب، انعطاف‌پذیری، مقرون به‌‌صرفه بودن و قابلیت فراورش آسان، به‌‌طور گسترده از PU استفاده می‌کند. چالش کلیدی در این مسیر حلالیت کم داروهای آب‌‌گریز است. هم‌‌چنین، اجزای دارو باید حالت فعال خود را تا رسیدن به محل جذب حفظ کنند. به منظور دستیابی به جذب هدفمند دارو در یک مکان خاص، بسپارها را می‌توان روی سطح داروها پوشاند و یا برای جلوگیری از تخریب احتمالی با دارو مخلوط و متصل کرد.

معایب پلی‌‌یورتان در کاربردهای پزشکی

در حالی که PU دارای مزایای بسیاری است و در بسیاری از کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است، هنگام استفاده از آن در تجهیزات پزشکی باید برخی از معایب را در نظر گرفت. برخی از معایب کاربرد پزشکی PU عبارتند از:
تخریب در طول زمان: PU می‌تواند در طول زمان به دلیل عواملی مانند قرار گرفتن در معرض گرما، مواد شیمیایی و ریزاندامگان‌ها تخریب شود. این می‌تواند منجر به افت خواص مکانیکی، مانند استحکام و انعطاف‌پذیری شود و می‌تواند بر عملکرد دستگاه پزشکی تاثیر بگذارد.
واکنش‌های حساسیت‌‌زا: برخی از افراد ممکن است به PU حساسیت داشته باشند که می‌تواند باعث التهاب، خارش و سایر علائم شود. این می‌تواند به ویژه برای کاشتینه‌‌های جراحی طولانی مدت مشکل‌‌ساز باشد.
ناسازگاری با روش‌‌های تصویربرداری: PU می‌تواند با روش‌‌های تصویربرداری خاص مانند MRI تداخل داشته باشد، زیرا می‌تواند باعث ایجاد مصنوعات تصویری شود. این امر می‌تواند تشخیص و درمان دقیق برخی بیماری‌های پزشکی را چالش‌‌برانگیز کند.
مسائل سترون‌‌سازی (Sterilization): مشکلات سترون‌‌سازی منحصر به PU نیست و می‌تواند برای بسیاری از بسپارها و مواد دیگر مورد استفاده در تجهیزات پزشکی، به‌ویژه آن‌هایی که ساختار متخلخل دارند، چالش‌‌برانگیز باشد. ساختارهای متخلخل می‌توانند باکتری‌ها و سایر ریزاندامگان‌ها را در خود جای دهند که سترون‌‌سازی موثر آن‌ها را دشوار می‌کند. علاوه‌‌بر این، روش‌های سترون‌‌سازی خاص، مانند تابش گاما یا گاز اکسید اتیلن، می‌تواند ساختار بسپار را تخریب یا آسیب برساند و خواص مکانیکی یا سمیت بالقوه را کاهش دهد. بنابراین، باید توجه دقیقی به انتخاب روش سترون‌‌سازی و اثرات بالقوه آن بر ساختار بسپار و عملکرد دستگاه داده شود.
هزینه: تولید PU نسبت به سایر مواد تجهیزات پزشکی مانند پلی‌‌اتیلن یا پلی‌‌پروپیلن، به دلیل هزینه بالاتر مواد اولیه و فرایندهای ساخت پیچیده‌تر می‌تواند گران‌تر باشد. پلی‌‌یورتان به پیش‌‌سازهای (precursors) شیمیایی خاصی از جمله ایزوسیانات‌ها، پلی‌‌ال‌ها و یازه‌‌های زنجیر نیاز دارد که می‌تواند گران‌تر از مواد اولیه مورد استفاده برای تولید بسپارهای دیگر باشد. تولید PU هم‌‌چنین به تجهیزات تخصصی و شرایط سخت‌گیرانه‌تری نیاز دارد که می‌تواند هزینه کلی فرایند را افزایش دهد.
این معایب بسته به نوع خاص PU مورد استفاده و کاربرد خاص می‌تواند متفاوت باشد. بنابراین، انتخاب نوع PU مناسب و در نظر گرفتن خطرات و مزایای خاص هنگام استفاده از آن در یک کاربرد پزشکی ضروری است.

منبع
Zahra Miri, Silvia Farè, Qianli Ma and Håvard J Haugen, “Updates on polyurethane and its multifunctional applications in biomedical engineering”, Progress in Biomedical Engineering, 5 (2023) 042001.