Scienze della vita e medicina

I materiali termoplastici ad alte prestazioni apportano una serie di vantaggi ai componenti e ai dispositivi utilizzati nel settore delle scienze della vita e delle apparecchiature mediche e analitiche di laboratorio. Diverse categorie di termoplastici servono per queste applicazioni molto varie. Una categoria di materiali comprende le materie plastiche che forniscono qualità funzionali specifiche per i componenti che sono contenuti all’interno di apparecchiature o dispositivi e non hanno un contatto umano diretto. Drake Plastics offre un portafoglio impressionante di termoplastici ad altissime prestazioni per questi usi. Tra questi, diversi gradi di Victrex® PEEK (polietereterchetone), KetaSpire®PEEK di Solvay, Torlon® PAI (poliammide-immide), AvaSpire® PAEK (poliarileterchetone) e Ryton® PPS (solfuro di polifenilene), nonché Ultem™ PEI (polieterimmide) di Sabic. Questi materiali offrono varie combinazioni di elevata resistenza a temperature estreme, resistenza all’usura a lungo termine sotto carico dinamico, in molti casi senza lubrificazione esterna, capacità di resistere a sostanze chimiche aggressive ed eccellenti proprietà elettriche. Anche il Victrex PEEK e il KetaSpire PEEK, l’AvaSpire PAEK e l’Ultem PEI mostrano una notevole resistenza all’esposizione prolungata a vapore e acqua calda.

Un altro gruppo di termoplastici utilizzati nelle applicazioni mediche e di life science rientra nel termine materiali biocompatibili. Soddisfano i requisiti più severi per i dispositivi e i componenti impiantabili e non impiantabili a diretto contatto con il corpo umano. Questi materiali devono rispettare rigorose misure di conformità e certificazioni per gli usi previsti. Di conseguenza, Drake limita l’attività sui materiali biocompatibili e per impianti umani, tra cui lo Zeniva PEEK di Solvay e altri, a un’operazione dedicata che possiede l’esperienza, le conoscenze, i sistemi di qualità e le procedure specifiche per questi materiali termoplastici specializzati.

I vantaggi funzionali dei materiali polimerici standard ad alte prestazioni di Drake Plastics comprendono la resistenza a un’ampia gamma di sostanze chimiche, l’elevata resistenza e tenacità anche a temperature estreme e le proprietà di isolamento elettrico e termico. Questi materiali termoplastici presentano anche un’eccezionale resistenza all’usura per i componenti portanti e le parti mobili, come ingranaggi, rulli, cuscinetti e boccole. Sono utilizzati internamente in molte applicazioni di apparecchiature mediche e analitiche in cui non sono esposti al contatto con il corpo. Ad esempio, Drake Plastics produce il suo Torlon 4203 PAI (poliammide-immide). Seamless Tube® in rulli altamente resistenti all’usura che garantiscono una lunga durata nelle pompe peristaltiche. Torlon 4275 PAI offre anche una resistenza all’usura a lungo termine, un’elevata resistenza e la capacità di mantenere dimensioni precise in presenza di fluttuazioni di temperatura nelle boccole interne utilizzate nelle protesi.

Il PEEK, riconosciuto per la sua combinazione di forza, resistenza all’usura e inerzia nei confronti di un vasto numero di sostanze chimiche, serve anche per molte applicazioni funzionali nelle apparecchiature mediche, analitiche e per le scienze della vita. Drake Plastics fornisce vari gradi di Victrex® PEEK e KetaSpire® PEEK di Solvay come forme lavorabili estruse e componenti lavorati e stampati a iniezione per questi usi. I cuscinetti lavorati con precisione in PEEK 450FC30 di Drake combinano elevata rigidità e resistenza all’usura senza lubrificazione per un’affidabilità a lungo termine nei motori elettrici ad alta velocità che alimentano gli strumenti di microchirurgia. L’applicazione serve anche a mettere in evidenza le proprietà elettriche tipiche di molti termoplastici ad alte prestazioni Drake, un vantaggio dietro il loro utilizzo in applicazioni in cui l’isolamento elettrico e termico è importante.

Drake estrude il PEEK ad alta temperatura KetaSpire KT820 NT di Solvay in barre, quindi lavora distanziatori con tolleranze di precisione che isolano e sigillano i componenti elettrici dei motori contenuti nelle apparecchiature chirurgiche.

Il KetaSpire PEEK per alte temperature estende l’intrinseca resistenza all’usura, l’inerzia chimica e l’elevata forza di questa famiglia di polimeri ad alte prestazioni alle applicazioni che richiedono un aumento delle proprietà termiche al di là di quanto possono gestire i gradi di PEEK standard come il KetaSpire KT-820 e il Victrex 450G. La SBIRCIATA per alte temperature è disponibile presso Drake Plastics sotto forma di forme a stock e di componenti lavorati con precisione e stampati a iniezione. Inoltre, presenta una maggiore resistenza rispetto alle formulazioni standard di PEEK.

Grazie all’eccezionale resistenza chimica e alla stabilità dimensionale alle variazioni di temperatura, Torlon PAI, PEEK, High Temp PEEK, Ultem PEI, Ryton R-4 PPS e AvaSpire PAEK sono indicati anche per i componenti interni delle apparecchiature analitiche utilizzate nel settore delle scienze biologiche. Drake Plastics offre la sua gamma di materiali come forme a stock e pezzi di precisione lavorati a CNC e stampati a iniezione per soddisfare i diversi requisiti di prestazione di queste applicazioni in modo efficace ed efficiente.

Drake Plastics è uno specialista riconosciuto dei polimeri ad altissime prestazioni. La nostra esperienza decennale di collaborazione ha aiutato gli ingegneri a sviluppare soluzioni per la selezione dei materiali e la produzione di componenti per numerose applicazioni aeronautiche come queste.

• I rulli delle pompe peristaltiche si affidano al Torlon 4203 PAI ad alta resistenza per una maggiore resistenza all’usura e una lunga durata.
• I cuscinetti utilizzati nei motori degli strumenti di microchirurgia sono lavorati con l’asta Drake 450FC30 rinforzata con il 30% di fibra di carbonio, per un funzionamento senza lubrificazione in questi strumenti ad alta velocità.
• I rotori e gli statori per le apparecchiature HPLC (cromatografia liquida ad alta pressione) sono stampati a iniezione in PEEK con fibra di carbonio per la sua inerzia chimica e resistenza.
• I distanziatori elettrici nei motori degli strumenti chirurgici sono lavorati con la barra di PEEK Victrex KT820 NT di Drake. Forniscono proprietà isolanti e sigillanti per i componenti interni.
• Le boccole per dispositivi protesici realizzate in Torlon 4301 PAI Seamless Tube® di Drake offrono tolleranze di precisione e resistenza all’usura per i componenti interni sottoposti a carico dinamico. Il tubo senza saldatura riduce anche i tempi di lavorazione e la perdita di materiale rispetto alla barra piena.
• Le gabbie dei cuscinetti utilizzati nei motori per trapani dentali ad alta velocità si affidano a Torlon 4301 PAI e Torlon 4275 PAI per una lunga durata.
• Gli steli a barriera sottovuoto per il riempimento di flaconi farmaceutici sfruttano l’inerzia chimica, la resistenza al vapore e all’acqua calda del PEEK e la conformità alle normative per la manipolazione di sostanze ingeribili.
• I componenti delle apparecchiature analitiche, tra cui raccordi, valvole, manifold, guarnizioni e ghiere, sono realizzati in PEEK, Ryton PPS e AvaSpire PAEK per garantire un’elevata resistenza e inerzia chimica.
• Le boccole per strumenti chirurgici robotici ad alta velocità lavorate con precisione in PEEK 450FC30 rinforzato con il 30% di fibra di carbonio offrono la forza e la resistenza all’usura essenziali per prestazioni affidabili a lungo termine.

PEEK (polietereterchetone)

Il PEEK (polietereterchetone) è la famiglia di materiali biocompatibili più importante tra le termoplastiche ad alte prestazioni. Si distingue da altri materiali biocompatibili per il suo impiego in applicazioni mediche impiantabili, oltre che in dispositivi medici generici e componenti di apparecchiature.

Grazie all’elevato peso molecolare e alla resistenza alla fusione, il PEEK si presta all’estrusione di forme a stock anche in sezioni trasversali di grandi dimensioni. I gradi di PEEK biocompatibili per applicazioni mediche generiche e per l’impianto umano sono tipicamente estrusi in forme di stock sotto forma di barre, piastre e tubi, quindi lavorati con precisione in componenti da utilizzare in molti tipi diversi di dispositivi e attrezzature.

Le proprietà fisiche del PEEK lo rendono una scelta eccellente per molte applicazioni che richiedono anche la biocompatibilità. Le sue caratteristiche intrinseche comprendono la resistenza all’usura, la tenacità, la rigidità e l’inerzia a una vasta gamma di sostanze chimiche, nonché all’acqua calda e al vapore. Con una Tg (temperatura di transizione vetrosa) di 289°F (143°C) e una temperatura di deflessione termica di 306°F (152°C), mantiene la sua resistenza agli estremi termici. Il PEEK mantiene dimensioni precise anche con ampie variazioni di temperatura.

Le applicazioni del PEEK nelle scienze della vita spaziano dai dispositivi medici e dagli strumenti riutilizzabili che vengono sottoposti a ripetuti cicli di autoclave ai numerosi componenti impiantabili utilizzati in settori quali la medicina spinale, coronarica e ortopedica.

Ultem™ PEI (polieterimmide)

Grazie all’eccellente resistenza all’acqua calda e al vapore, Ultem PEI è in grado di sopportare ripetuti cicli di autoclave a vapore e di mantenere la sua forza in ambienti ad alta temperatura fino a 340°F (170°C). Presenta inoltre un’eccellente resistenza chimica. Queste caratteristiche ne determinano l’utilizzo per i dispositivi medici riutilizzabili e gli strumenti chirurgici che richiedono una sterilizzazione a vapore ripetuta. Le sue solide proprietà elettriche ne fanno una buona scelta anche per i componenti isolanti delle apparecchiature di laboratorio.

AvaSpire PAEK (poliarileterchetone)

Il PAEK AvaSpire® di Solvay è spesso considerato un’alternativa al PEEK nei componenti non impiantabili in cui i livelli di resistenza chimica e termica di quest’ultimo non sono essenziali. Come il PEEK e l’Ultem PEI, l’AvaSpire PAEK ha la robustezza e la resistenza agli agenti chimici, al vapore e all’acqua calda che lo rendono adatto agli strumenti chirurgici multiuso che subiscono ripetuti cicli di sterilizzazione. Le applicazioni tipiche comprendono maniglie, manopole, impugnature, divaricatori e vassoi per strumenti.

Additivi per le prestazioni

Uno dei principali vantaggi dei materiali termoplastici ad altissime prestazioni rispetto ad altre forme di materiali è la loro capacità di incorporare uniformemente additivi che migliorano le prestazioni durante la lavorazione da parte dei produttori di resina. Tra gli esempi vi sono formulazioni con una migliore resistenza all’usura per le parti mobili interne. Il rinforzo in fibra di carbonio offre anche livelli di resistenza più elevati, un vantaggio per le impugnature degli strumenti chirurgici, le sonde e gli estrattori. Il rinforzo in fibra nei gradi medicali non ha inoltre alcun effetto negativo sulla resistenza intrinseca dei materiali agli agenti chimici e alla sterilizzazione a vapore ripetuta.

Con un elenco crescente di successi applicativi, Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, PEEK HT per alte temperature e Ultem PEI stanno dimostrando il loro valore come materiali leggeri e affidabili ad alte prestazioni per i componenti dei veicoli spaziali. La famiglia completa di materiali polimerici leggeri di Drake Plastics offre agli ingegneri la possibilità di scegliere la combinazione ottimale di forza, stabilità, proprietà di supporto e usura e resistenza chimica e alla temperatura più adatta alle loro esigenze applicative. In particolare, la tenacità dei polimeri Torlon PAI e PEEK a temperature criogeniche, unita alle loro qualità di basso degassamento e alla resistenza alla degradazione delle proprietà dovuta all’esposizione ad alti livelli di radiazioni, li ha già resi i materiali preferiti per un’ampia varietà di componenti aerospaziali.

• Applicazioni mediche generali
  • Gli strumenti chirurgici di uso ripetuto realizzati con Ultem PEI, Victrex e Solvay KetaSpire PEEK e AvaSpire PAEK dimostrano una lunga durata in più cicli di sterilizzazione a vapore.
  • Le sonde e gli estrattori si basano su gradi di PEEK e PAEK rinforzati con fibra di carbonio per garantire un’elevata rigidità, stabilità e longevità attraverso molteplici cicli di sterilizzazione.
• PEEK impiantabile come Zeniva ZA-500 e Invibio di Victrex:
  • Impianti spinali
  • Dispositivi chirurgici cardiovascolari
  • Componenti per la sostituzione delle articolazioni
  • Ancore di sutura impiantabili
  • Componenti di fissaggio per traumi in PEEK rinforzato con fibra di carbonio