<%@ Language=VBScript %><% response.buffer=true %>News : MTEC2004
สาระน่ารู้
 
  พลาสติกสังเคราะห์ย่อยสลายทางการแพทย์
ดร.จินตมัย สุวรรณประทีป
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
 
       เป็นเวลา 40 กว่าปีแล้ว ที่ไหมละลายซึ่งจัดเป็น เครื่องมือแพทย์ชนิดแรก ที่ผลิตจากพลาสติก ย่อยสลาย ได้รับการอนุญาตให้ใช้งาน เป็นครั้งแรก และไหมละลาย ยังคงครองส่วนแบ่งการตลาด ของอุปกรณ์กว่า 95 เปอร์เซ็นต์ ของยอดจำหน่ายโดยรวม ของการประยุกต์ใช้งานพลาสติก ประเภทนี้ ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม พัฒนาการของเครื่องมือแพทย์ ประเภทอื่น ที่ผลิตขึ้นจากพลาสติก ที่ย่อยสลายได้ ก็เริ่มมีมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง แม้จะยังคงจำกัดอยู่แต่การใช้งานในบริเวณที่ไม่ต้องมีการรับแรงสูงมากนัก เช่น แผ่นดามกระดูกหรือสกรู ในบริเวณมือ ข้อเท้า ใบหน้า หรือจุดยึด สำหรับไหมละลาย เป็นต้น
 
       การที่เครื่องมือแพทย์ ที่สามารถย่อยสลายตัวเองได้ ภายหลังจากทำหน้าที่ ตามที่ได้รับการออกแบบเสร็จสิ้นแล้วนั้น จะทำให้แพทย์ไม่ต้องผ่าตัด เป็นครั้งที่สอง เพื่อนำเครื่องมือแพทย์ที่ใช้งานในการรักษาออกจากร่างกายผู้ป่วย ซึ่งจะเป็นประโยชน์ ทั้งต่อตัวผู้ป่วยและแพทย์ คือ ผู้ป่วยไม่ต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ไม่ต้องเจ็บตัวจากการผ่าตัดเพิ่มขึ้น ไม่ต้องเสี่ยงกับการผ่าตัด เพิ่มเติมและไม่ต้องเสียเวลา ในขณะเดียวกัน แพทย์ไม่ต้องเสียเวลา ในการรักษาผู้ป่วย เพื่อทำการผ่าตัดนำเครื่องมือแพทย์ออก แต่นอกจากประโยชน์ในด้านการลดจำนวนการผ่าตัดแล้ว ประโยชน์ของพลาสติกสลายตัวได้อีกข้อที่น่าสนใจคือ เมื่ออุปกรณ์ประเภทนี้ เกิดการสลายตัวไปเรื่อย ๆ จะทำให้แรงที่ปกติถูกแบกรับด้วยอุปกรณ์นี้จะค่อย ๆ เปลี่ยนมาส่งผ่าน ไปยังเนื้อเยื่อในบริเวณโดยรอบ เช่น กระดูก เพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้เนื้อเยื่อในบริเวณดังกล่าว มีการฟื้นสภาพได้ดีกว่า การใช้อุปกรณ์จำพวกโลหะที่มีความแกร่งสูง แต่แรงไม่สามารถถ่ายเท ไปยังเนื้อเยื่อโดยรอบได้ ทำให้เนื้อเยื่อมีความอ่อนแอ
       ปัจจุบัน พลาสติกที่ได้รับการพัฒนา และนำไปผลิตเป็น ผลิตภัณฑ์ ทางการค้านั้น มักอยู่ในกลุ่มของโพลิเอสเทอร์ ทั้งประเภทโฮโมโพลิเมอร์ และโคโพลิเมอร์ ของแลกไทด์และไกลโคไลด์ โพลิคาโปรแลกโตน (poly-e-caprolactone) และโพลิไดออกซาโนน (polydioxanone) แต่นอกจาก โพลิเมอร์ใน 3 กลุ่มนี้แล้ว ยังมีโพลิเมอร์อีกหลายประเภท ที่อยู่ในระหว่าง การวิจัย และคาดว่าจะมีการนำออกสู่ท้องตลาด ในไม่ช้าคือ โพลิอะมิโนแอซิด (polyamino acid) โพลิแอนไฮไดร์ด (polyanhydrides) และโพลิออร์โทเอสเทอร์ (polyorthoesters)
ภาพ โครงสร้างเคมีของพลาสติกย่อยสลายได้  
   
   
ACL screw
 
Fracture fixation screw
 
Suture anchor
 
       พลาสติกแต่ละประเภท จะมีสมบัติที่แตกต่างกันไป สืบเนื่องมาจาก ความแตกต่างขององค์ประกอบ เคมีพื้นฐาน ความเป็นผลึก น้ำหนักโมเลกุล และสารเติมแต่ง เป็นต้น โดยทั่วไป พลาสติกที่มีความเป็นผลึกมาก จะแข็งแรงกว่าและย่อยสลายยากกว่า พลาสติกที่มีความเป็นผลึกต่ำ หรือเป็นอสัณฐาน ซึ่งสมบัติที่แตกต่างเหล่านี้เอง เป็นข้อมูลสำหรับการเลือกใช้ ในการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ

เมื่อเครื่องมือแพทย์ ที่ผลิตจากพลาสติก ย่อยสลายได้ ถูกนำไปใช้ ในร่างกาย นั้น พลาสติกนี้ จะสามารถคงความแข็งแรง และทำหน้าที่ตามที่ต้องการ ในระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจะเริ่มเกิดการสลายตัว โดยการสลายตัว สำหรับ พลาสติกประเภทนี้ มักเกิดขึ้นเนื่องจาก ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสเป็นสำคัญ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองลักษณะคือ การสลายตัวโดยรวม (bulk erosion) และการสลายตัวบริเวณผิว (surface erosion)

การสลายตัวโดยรวม มักจะเกิดขึ้นในโพลิเมอร์ ที่มีลักษณะไฮโดรฟิลลิก (ชอบน้ำ) เช่น พลาสติกในกลุ่มของแลกไทด์ และไกลโคไลด์ โดยกลไก เริ่มขึ้นจากการที่ น้ำซึมผ่าน เนื้อของพลาสติกโดยรวม (โดยเฉพาะในส่วน ที่เป็นอสัณฐาน) และเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ทำให้สายโซ่โมเลกุล มีขนาดที่สั้นลง น้ำหนักโมเลกุลของพลาสติก จะเริ่มลดต่ำลง แต่สมบัติ ทางกายภาพ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก เมื่อการทำปฏิกิริยาของน้ำ เกิดมากขึ้น ทำให้อุปกรณ์เริ่มเกิดการเสียหาย ความแข็งแรงของอุปกรณ์ จะเริ่มลดต่ำลงเป็นลำดับ จนในที่สุด เมื่อชิ้นส่วนหรือเนื้อของอุปกรณ์ ที่สลายตัวออกมาถูกทำปฏิกิริยา โดยเอนไซม์ในร่างกาย ก็จะทำให้มวลของ อุปกรณ์ลดต่ำลง จนหายไปในที่สุด ในขณะที่การสลายตัวบริเวณผิวนั้น จะเกิดขึ้นกับพลาสติกที่มีลักษณะไฮโดรโฟบิก (ไม่ชอบน้ำ) แต่มีพันธะเคมี ที่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส เช่น โพลิแอนไฮไดร์ด และ โพลิออร์โทเอสเทอร์ การสลายตัวจะเริ่มเกิดขึ้น ในบริเวณผิวของอุปกรณ์ ที่มีการสัมผัสกับน้ำ แต่ในเนื้อภายในของวัสดุ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากน้ำไม่สามารถซึมผ่านได้ ทำให้อุปกรณ์ที่ผลิตจากพลาสติกประเภทนี้ จะบางลงเรื่อย ๆ จากการสลายตัว ควบคู่ไปกับการลดลงของความแข็งแรง เนื่องจากเนื้อภายในคงความแข็งแรงไว้ ได้ตราบที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยากับน้ำ ต่างจากการสลายตัวประเภทแรก ที่ความแข็งแรงของอุปกรณ์ จะลดลง อย่างรวดเร็ว เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่ง เพราะการสลายตัวเกิดขึ้น โดยทั่วทุกส่วน ของเนื้อพลาสติก
 
       ตั้งแต่เริ่มมี การทดลองใช้ งานพลาสติกย่อยสลายได้ ในทางการแพทย์ ได้มีการศึกษาถึงความเข้ากันได้ ทางชีวภาพและ การตอบสนอง ของเนื้อเยื่อรอบข้าง ต่อพลาสติกดังกล่าว และรวมไปถึงสารที่ย่อยสลายออกมาด้วย โดยทั่วไป จะเป็นการศึกษาพลาสติก ในกลุ่มของแลกไทด์และไกลโคไลด์ พบว่าจะมีการเกิดปฏิกิริยา กับเนื้อเยื่ออยู่บ้าง โดยจะขึ้นอยู่กับขนาดและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ รวมไปถึงอัตราการสลายตัว และบริเวณใช้งาน หากผลิตภัณฑ์นั้นมีอัตราการสลายตัว ที่รวดเร็วหรือมีขนาดใหญ่ และบริเวณใช้งาน ไม่สามารถที่จะกำจัดสารที่สลายตัว ออกมาได้อย่างรวดเร็ว เช่น ในบริเวณที่มีเส้นเลือดมาหล่อเลี้ยงต่ำ ทำให้เกิดการสะสม ของสาร ที่สลายตัวออกมาได้ ก็จะมีโอกาสที่จะก่อให้เกิด ปฏิกิริยาจากเนื้อเยื่อ รอบข้างได้ แต่โดยรวมแล้วพบว่า พลาสติกย่อยสลายได้ ในกลุ่มดังกล่าว มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ เพียงพอสำหรับ การใช้งานทางการแพทย์

ในอนาคตคาดกันว่า จะมีการนำพลาสติกย่อยสลายได้ ไปประยุกต์ใช้งานในลักษณะอื่น ๆ เพิ่มมากขึ้น เช่น ในส่วนที่ ต้องมีการ รับน้ำหนัก เพื่อที่ว่า การผ่าตัดเพื่อนำอุปกรณ์การแพทย์ที่หมดหน้าที่ในการรักษาออกมานั้นหมดความจำเป็นอีกต่อไป
 
เอกสารอ้างอิง
1. Middleton, J. C. & Tipton, A. J. (2000). Synthetic biodegradable polymers as orthopaedic devices. Biomaterials, 21, 2335-2346.
2. Bostman, O. & Pihlajamaki , H. (2000) Clinical biocompatibility of biodegradable orthopaedic implants for internal fixation: a review. Biomaterials, 21, 2615-2621.
3. Rokkanen, P. U., Bostman, O., Hirvensalo, E., Makela, E. A., Partio, E. K., Patiala, H., Vainionpa , S. , Vihtonen, K. & Tormala, P. Bioabsorbable fixation in orthopaedic surgery and traumatology. Biomaterials, 21, 2607-2613.
4. http://www.devicelink.com/mpb/archive/98/03/002.html
5. http://www.bionximplants.com/
6. http://www.lorenzsurgical.com/
7. http://www.birminghampolymers.com/
 
 

Copyright © 1997-2005,MTEC,NSTDA. All rights reserved.