Eine wesentliche
Voraussetzung für den Einsatz in der Medizin- und Labortechnik ist
in vielen Fällen die gesundheitliche Unbedenklichkeit des verwendeten
Werkstoffes. Daher wird aus hygienischen Gründen häufig Einwegmaterial
aus Polyethylen, Polypropylen etc. eingesetzt. Es gibt aber auch gut sterilisierbare
Produkte etwa aus dem bruchfesten, durchsichtigen und wärmeresistenten
Polycarbonat Makrolon®.
Heute werden z. B. immer mehr Medikamente intravenös in Liposomen-lösungen
verabreicht. Aus diesem Grund wurde von der Bayer AG ein lipidresistentes
Polycarbonat (Makrolon®) für die Infusionstechnologie entwickelt.
Aus dem gleichen Werkstoff werden auch Korrekturlinsen (Kontaktlinsen) für
die Augenmedizin oder Brillengläser hergestellt.
Implantate in der Knochenchirurgie
Bahnbrechend ist die Anpassung von Kunststoffoberflächen für
Implantate zur Überlistung
der Immunabwehr. Knochen werden beispielsweise von knochenaufbauenden
und -abbauenden Zellen, den Osteoblasten und Osteoklasten, ständig
umgeformt. Diese Zellen tragen an der Oberfläche sogenannte Integrine.
Das sind Proteine, die eine Andockstelle für bestimmte Eiweißmoleküle
besitzen. Dies nutzt man heute aus, indem man nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip
spezielle Proteine, die exakt zu den Andockstellen der Osteoblasten passen,
über kurze Kettenmoleküle an der Oberfläche von Implantaten
aus dem Kunststoff PMMA (Polymethylmethacrylat) befestigt. So werden die
knochenbildenden Zellen direkt an die Oberfläche des Implantates
gelockt, und dadurch das Implantat fest in der Knochenstruktur verankern.
Das neuartige Material ist aus den Operationssälen heute nicht mehr
wegzudenken.
Implantate für Herz und Kreislauf
Ein gesundes Herz schlägt etwa 40 Millionen Mal im Jahr. Da ist es
selbstverständlich, dass nur Materialien für die künstlichen
Kammern oder Klappen am Herzen in Frage kommen, die besonders bioverträglich
und gleichzeitig flexibel, aber zugleich formstabil und reißfest
sind. Zudem müssen die Oberflächen so beschaffen sein, dass
die Bildung von Blutgerinnseln durch Ablagerung von Blutzellen vermieden
wird.
Die ersten mechanischen Herzklappen bestanden aus Stahl und Siliconkautschuk, jedoch waren diese Materialien anfällig für die Bildung von Blutgerinnseln (Thrombus), sodass eine begleitende medikamentöse Behandlung erforderlich war. Heute kennt man künstliche Herzklappen, deren Flügel aus pyrolytisch abgeschiedenem Kohlenstoff bestehen und die neben der hohen mechanischen Festigkeit auch eine äußerst glatte Oberfläche aufweisen. Dadurch wird das Thrombusrisiko deutlich reduziert.
Für die Herstellung künstlicher Gefäße nutzt man Teflon (Polytetrafluorethylen), das durch Verstrecken poröser gemacht wurde. An der porösen Oberfläche lagern sich Plasmaproteine an, sodass eine natürliche glatte Oberfläche entsteht.
Biologisch abbaubare Kunststoffe in
der Medizin
Biologisch
abbaubare Kunststoffe sind ein anderes Beispiel für den Einsatz
von Kunststoffen in der Medizin. Dabei handelt es sich z. B. um Polyesterfäden
aus Polymilchsäure, Polyglykolsäure oder Polydioxan. Diese Stoffe
werden im Organismus hydrolytisch abgebaut, eine erneute Operation zum
Entfernen der Fäden entfällt.
Durch die Copolymerisation mit spezieller Kombination von Kunststoffen
kann man sehr langsam abbaubare Knochendübel gewinnen.
Auch Kunststoffe als Gefäßwandstützen (Stents) müssen
mitunter mehrere Jahre im Körper verbleiben. Daher werden auch hier
biologisch abbaubare Polymere eingesetzt, die sich nach der angestrebten
Verweildauer von selbst auflösen.
Kunststoffe in der Zahnmedizin
Füllungen aus Kunststoffen stellen eine Alternative zu den früher
gebräuchlichen Amalgamfüllungen dar, die auf Grund ihres Gehalts
an Quecksilber in Verruf kamen. Dazu bohrt der Zahnarzt zunächst
die erkrankte kariöse Stelle des Zahns auf und bringt dann kurzzeitig
Phosphorsäure ein. Nach dem Spülen mit Wasser wird ein Gemisch
verschiedener Substanzen eingefüllt. Es gibt verschiedene Rezepturen,
Eine ist z. B. eine Mischung aus Glutaraldehyd (Pentandial),
2-Hydroxyethylmethacrylat,
und verschiedenen anderen Dimethacrylaten
sowie Quarz 
Dieses Gemisch härtet binnen weniger Minuten unter UV-Belichtung
aus.
Der Dialdehyd dient zur Verbindung von Kunststoff
und Zahn. Eine der Aldehydgruppen
reagiert mit einer freien Aminogruppe aus dem Dentin des Zahnes:
die andere bindet an die endständige Hydroxylgruppe des 2- Hydroxyethylmethacrylats.
Auf diese Weise ist eine feste Verbindung zwischen Kunststoff und Zahn
erreicht.
Die Belichtung dient dem Start der radikalischen Polymerisation. Daher
muss im Füllungsgemisch auch in Spuren ein Initiator (Radikalbildner)
vorhanden sein. Da mehrere verschiedene ungesättigte Monomere vorliegen
entsteht unter Verknüpfung der C=C-Doppelbindungen ein statistisches
Copolymer. Es handelt sich um einen räumlich vernetzten Duroplasten,
denn die Dimethacrylate enthalten zwei Doppelbindungen. Der Quarzzusatz
erhöht die Festigkeit der Füllung.
Auch aus der Zahnersatzherstellung sind Kunststoffe nicht mehr wegzudenken,
sei es für den erforderlichen Gebissabdruck mit Siliconkautschuk oder die Verblendung
von Kronen, soweit dies aus Kostengründen nicht durch Keramik erfolgen
soll.