Medizinische Kunststoffe

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.

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 ${\text{(SiO}}_{\text{2}}\text{)}\text{.}$
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 Copolyme. 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.