Medicinsk teknik ställer krav på materialet

Bildtext: Höftledsimplantat bestående av en stam och kula i metall (ofta rostfritt stål, titan- eller koboltkromlegeringar) och en kopp i ultrahögmolekylär polyeten.

Medicinsk teknik är en snabbt växande industri med en enorm produktportfölj. En alltmer åldrande befolkning, fler fall av livsstilsrelaterade sjukdomar och en generellt ökande välfärd i världen medför ett stort behov av kontinuerlig forskning och produktutveckling inom området. Sverige har historiskt sett haft en stark position inom medicinsk teknik. Under 1950-talet utvecklads i Sverige banbrytande medicintekniska lösningar (så som strålkniven, tandimplantatet och pacemakern) som kom att ligga till grund för en industri med stort inflytande på den svenska ekonomin.

Inom medicinsk teknik används en rad olika materialgrupper: metaller, legeringar, plaster, keramer och kompositer. Samtidigt som regelverket kring medicintekniska produkter blir allt hårdare finns också målsättningen att antalet djurförsök som utförs vid utvecklingen av nya medicintekniska produkter ska minskas. Ett sätt att åstadkomma detta är genom att på ett tidigt stadium i utvecklingsprocessen använda materialkarakterisering för att screena olika material och konstruktionskandidater.

Medicinteknik nytt verksamhetsområde
Medicinsk teknik är ett mycket brett forskningsområde och Swerea KIMAB:s kunskap inom olika teknikområden kommer till användning i många olika tillämpningar. Efter ett ökande intresse från Swerea KIMAB:s kunder startades därför 2007 verksamheten MedTech Materials TestingTM.

Inom MedTech Materials TestingTM erbjuder Swerea KIMAB forskning och utveckling, rådgivning och materialkarakterisering av material som används i medicintekniska produkter.

Vid rådgivning eller analys av material för medicintekniska produkter är det viktigt att ta hänsyn till både hur den biologiska omgivningen påverkas av materialet/konstruktionen och hur kroppen och kroppsvätskor inverkar på materialet. Andra viktiga aspekter att beakta är bland annat om produkten skall användas en eller flera gånger, hur produktions- och steriliseringsprocesserna ser ut, om flera olika sorters material kommer att användas i samma produkt och vilka föreskriftsenliga krav som är kopplade till produkten. Samarbeten pågår idag inom området med de andra Swerea-instituten, Karolinska Institutet /Karolinska Universitetssjukhuset, Kungliga Tekniska Högskolan, Jagiellonian University of Kraków och University of Science & Technology i Kraków, Polen, samt med nätverket CRAM - Centre for Research on Respiration and Antimicrobial Materials.

Kroppsnära medicintekniska produkter
Under 2008 driver Swerea KIMAB ett projekt tillsammans med Swerea IVF där interaktionen mellan olika biomaterial och den biologiska omgivningen studeras. Projektet berör såväl polymerbelagda metaller för kroppsnära medicintekniska produkter, som vilka materialkarakteristika som påverkar nedbrytningshastigheten hos biokeramer och polymera scaffolds (polymera klätterställningar för cellväxt).

I produkter såsom implantat, katetrar, klaffar, kirurgiska instrument, elektroder och sensorer ingår ofta flera olika materialtyper i samma konstruktion. Men det som ökar funktionaliteten hos en produkt kan samtidigt ha drastisk påverkan på produktens biokompatibilitet. I det pågående projektet studeras interaktionen mellan en polymerbelagd metallyta och den biologiska omgivningen samt hur en funktionell ytbehandling av metallen påverkar interaktionen.

Biokeramer används bland annat i tandimplantat och ortopediska implantat såsom höft- och knäleder. Polymera scaffolds används för att reparera skadad vävnad såsom ben, brosk eller mjukvävnad (till exempel skinn, nervbanor, blodkärl, tandkött eller urinblåsor). En scaffold fungerar till en början som en ersättning för den skadade vävnaden men i takt med att cellväxten tilltar bryts scaffolden ner och försvinner.

Skräddarsydda egenskaper
För att passa olika vävnadstyper måste egenskaper såsom styrka och nedbrytningshastighet hos scaffolden skräddarsys beroende på tillämpning. Genom att på ett kontrollerat sätt välja materialparametrar hos materialen studeras i projektet hur dessa parametrar påverkar interaktionen med kroppen och i vilken utsträckning utläckningsprodukter och nedbrytningsmekanismer berörs.

Kontaktperson:
Annika Lindström, 08-674 17 13
annika.lindstrom@swerea.se