การประยุกต์ใช้งานของวัสดุการแพทย์

      มีการนำวัสดุการแพทย์มาใช้งานผลิตเป็นอุปกรณ์การแพทย์หรือเครื่องมือแพทย์มากมายหลายร้อยหลายพันชนิด ตัวอย่างที่จะยกต่อไปนี้เป็นเพียงบางส่วนที่สามารถพบเห็นได้และมีการใช้งานอยู่จำนวนมากในชีวิตประจำวัน

๑. เลนส์สัมผัสหรือคอนแทกเลนส์

      เลนส์สัมผัสเป็นวัสดุการแพทย์ที่คุ้นเคยกันดีโดยเฉพาะผู้ที่มีปัญหาทางสายตาแต่ไม่ต้องการใช้แว่นสายตา คอนแทกเลนส์มีลักษณะเป็นแผ่นพลาสติกบางขนาดประมาณเหรียญ ๕๐ สตางค์ ที่ผู้ใช้นำไปวางที่บริเวณแก้วตาเพื่อแก้ไขความผิดปกติของสายตาโดยอาศัยน้ำตาช่วยยึดไว้ไม่ให้เคลื่อนที่ไปมา เริ่มมีการจำหน่ายมาตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. ๒๔๙๓ จนถึงปัจจุบันมีให้เลือกกว่า ๑๐๐ เครื่องหมายการค้า ลักษณะสำคัญของวัสดุที่สามารถนำมาใช้ทำคอนแทกเลนส์ได้คือ ต้องมีความใส ทนต่อความร้อน และสารเคมีได้ดี สามารถทำให้เปียกด้วยน้ำตาได้ง่ายมีความแข็งแรงทนทานต่อการฉีกขาดและที่สำคัญคือ ต้องสามารถยอมให้ออกซิเจนจากภายนอกซึมผ่านเลนส์ไปยังนัยน์ตาได้ เนื่องจากบริเวณดังกล่าวมีเส้นเลือดมาหล่อเลี้ยงน้อยจึงต้องการออกซิเจนจากภายนอกโดยตรง  มิฉะนั้นอาจทำให้เกิดการระคายเคือง การติดเชื้อหรือการเกิดต้อขึ้นได้ โดยทั่วไปคอนแทกเลนส์สามารถแบ่งออกได้เป็น ๒ ประเภทหลักคือ เลนส์แบบแข็ง และเลนส์แบบนิ่ม เลนส์แบบแข็งเป็นคอนแทกเลนส์ประเภทแรกที่มีการพัฒนาขึ้น มักใช้งานในลักษณะที่ต้องถอดทุกวัน ผลิตจากพลาสติกประเภทพอลิเมทิลเมทาคริเลตหรือโคพอลิเมอร์ของเมทิลเมทาคริเลต ส่วนเลนส์แบบนิ่มเริ่มมีการใช้งานภายหลังเลนส์แบบแข็ง ทำจากพลาสติกที่สามารถดูดซับน้ำได้และมีความหยุ่นตัวสูง ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจลหรือพอลิไฮดรอกซีเอทิลเมทาคริเลต เลนส์แบบนิ่มมีทั้งแบบที่ใช้เพียงวันเดียวแล้วทิ้ง หรือใช้ ๑ - ๒ สัปดาห์ก่อนทิ้งก็ได้หรือไม่ก็เป็นแบบทั่วไปที่มีอายุการใช้งานนานเป็นปี

๒. วัสดุทางทันตกรรม

      ฟันของมนุษย์เรามีด้วยกัน ๒ ชุด คือ ฟันน้ำนมและฟันแท้ เมื่อฟันน้ำนมหลุดออกไปก็จะมีฟันแท้ขึ้นมาแทนที่ แต่หลังจากฟันแท้แล้วหากฟันของเราเกิดปัญหาขึ้นไม่ว่าจะเป็นฟันผุ อุบัติเหตุหรือการเสื่อมสภาพไปตามอายุก็จะไม่สามารถงอกขึ้นมาใหม่ได้อีกไม่เหมือนกับสัตว์บางประเภท เช่น ฉลาม ที่สามารถมีฟันใหม่งอกขึ้นทดแทนได้ตลอดเวลา ดังนั้นเราจึงต้องมีการนำวัสดุหรืออุปกรณ์การแพทย์เข้ามาช่วยในการรักษา เสริมสร้าง หรือทดแทนส่วนที่เสียหาย หรือสูญเสียไป ตัวอย่างของวัสดุการแพทย์ในงานทางด้านนี้ ได้แก่ ฟันปลอม ครอบฟัน รากฟันเทียม วัสดุอุดฟัน วัสดุเคลือบหลุมร่องฟัน และลวดดัดฟัน ซึ่งวัสดุที่สามารถนำมาใช้งานทางทันตกรรมมีทั้งเซรามิก โลหะ พอลิเมอร์ และคอมโพสิต แต่โดยที่หน้าที่ของฟันคือการบดเคี้ยวอาหารต่าง ๆ ดังนั้นวัสดุที่สามารถนำมาใช้งานได้จึงต้องมีความแข็งแรงสูง และทนทานต่อสารเคมี และการสึกหรอได้ดี ตัวอย่างของวัสดุทางทันตกรรมที่พบเห็นกันทั่วไป ได้แก่ โลหะมีค่าต่าง ๆ เช่น ทองคำ เงิน แพลทินัม นอกจากนี้ก็ยังมีอะมัลกัมซึ่งเป็นโลหะผสมระหว่างเงิน ปรอท ทองแดง สังกะสี และดีบุก สำหรับใช้เป็นวัสดุอุดฟัน ไทเทเนียมสำหรับผลิตรากฟันเทียม เซรามิกประเภทพอร์ซเลนและคอมโพสิตเรซินสำหรับครอบฟัน พลาสติกประเภทอะคริลิกสำหรับทำฐานฟันปลอม

๓. ลิ้นหัวใจเทียม

      ลิ้นหัวใจของมนุษย์มีหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสเลือดให้ไหลไปทางเดียวไม่ไหลย้อนกลับ โดยจะเปิด - ปิดตามจังหวะของการบีบตัวของหัวใจ ลิ้นหัวใจที่ผิดปกติจะไม่สามารถควบคุมกระแสเลือดให้ไหลไปข้างหน้าทางเดียวได้อย่างสะดวก เช่น หากลิ้นหัวใจเปิดได้ไม่เต็มที่จะทำให้ลิ้นหัวใจตีบ เนื่องจากเลือดไม่สามารถไหลไปข้างหน้าได้สะดวกหรือถ้าลิ้นหัวใจปิดไม่สนิทก็จะทำให้มีเลือดรั่วไหลย้อนกลับเกิดโรคลิ้นหัวใจรั่วในการรักษาโรคลิ้นหัวใจตีบ แพทย์อาจใช้วิธีขยายลิ้นหัวใจด้วยลูกโป่งหรือวิธีการประยุกต์ใช้งานของวัสดุการแพทย์ารผ่าตัดขยายลิ้นหัวใจ แต่ในกรณีลิ้นหัวใจตีบและมีหินปูนเกาะอยู่มาก อาจต้องผ่าตัดเปลี่ยนลิ้นหัวใจโดยใช้ลิ้นหัวใจเทียมเข้าไปแทนที่ลิ้นหัวใจที่มีอยู่ตามธรรมชาติเนื่องจากร่างกายมนุษย์ต้องมีการสูบฉีดเลือดอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นลิ้นหัวใจจึงต้องทำงานอย่างหนัก ลิ้นหัวใจเทียมที่นำมาใช้ทดแทนจะต้องมีความทนทานต่อการสึกหรอและความล้าจากการเปิด - ปิดไปมาและจะต้องไม่เกิดการอุดตันเมื่อฝังเข้าไปภายในร่างกายลิ้นหัวใจเทียมในปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็น ๒ ประเภทหลัก ประเภทแรกคือ ลิ้นหัวใจเทียมจากวัสดุสังเคราะห์ประเภทโลหะ พลาสติกหรือคาร์บอนโดยมีรูปร่างที่แตกต่างกันไปตามการออกแบบ เช่น แบบบานพับหรือแบบลูกบอลในกรง และประเภทที่ ๒ คือ ลิ้นหัวใจเทียมจากสิ่งมีชีวิตซึ่งมักทำจากลิ้นหัวใจหมูหรือใช้ลิ้นหัวใจจากคนที่เสียชีวิตแล้ว

๔. วัสดุทางออร์โทพีดิกส์

      การรักษาทางออร์โทพีดิกส์มักเกี่ยวข้องกับกระดูกซึ่งถือเป็นโครงสร้างที่รองรับน้ำหนักของร่างกาย ดังนั้นวัสดุที่นำมาใช้รักษาทางด้านนี้ต้องมีความแข็งแรงสามารถรับแรงกระทำได้สูงโดยมักนำมาใช้ในการช่วยรักษาหรือทดแทนกระดูกที่บาดเจ็บในการรักษานั้น เมื่อกระดูกของเราหักแพทย์จะใช้อุปกรณ์ดามกระดูกประเภทต่าง ๆ ทั้งภายนอกและภายในไม่ว่าจะเป็นเฝือก สกรู ลวด แผ่นดามกระดูก โครงยึดตรึงกระดูก เพื่อเป็นการจำกัดไม่ให้กระดูกในบริเวณนั้นเกิดการเคลื่อนไหวและเพื่อให้ร่างกายรักษาตัวเอง วัสดุหลักที่นำมาใช้ในกลุ่มนี้ได้แก่ โลหะต่าง ๆ เช่น เหล็กกล้าไม่เป็นสนิม โลหะผสมของไทเทเนียม เนื่องจากต้องการความแข็งแรงและความแกร่ง

      ส่วนการทดแทนกระดูกที่เสียหายนั้นไม่ว่าจากสาเหตุใดก็ตาม เช่น ผู้ป่วยโรคปวดตามข้อ (rheumatiod arthritis) มะเร็งกระดูก (bone cancer) กระดูกและข้อต่ออักเสบเรื้อรัง (osteoarthritis) และอุบัติเหตุที่ทำให้กระดูกแตกหัก เราต้องการวัสดุหรืออุปกรณ์ที่จะนำมาใช้เปลี่ยนโดยนำส่วนของกระดูกที่เสียหายนั้นออกไปและนำวัสดุการแพทย์เข้าไปใช้งานทดแทนเพื่อให้ผู้ป่วยสามารถใช้งานอวัยวะดังกล่าวได้ดีดังเดิม ตัวอย่างเช่น ข้อสะโพกเทียม หมอนรองกระดูกสันหลังเทียม ข้อนิ้วเทียม และข้อเข่าเทียม ซึ่งใช้วัสดุหลายประเภทประกอบเข้าด้วยกัน ได้แก่ โลหะผสมจำพวกโคบอลต์โครเมียมหรือไทเทเนียม พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีนหรือพอลิเมทิลเมทาคริเลต เซรามิกจำพวกอะลูมินา เซอร์โคเนีย และไฮดรอกซีแอปาไทต์ นอกจากนี้ปัจจุบันเริ่มมีการพัฒนาคอมโพสิตบางประเภทมาใช้งานทดแทนโลหะในบางกรณีบ้างแล้ว