Biorazgradivi materijali i njihova primjena u biomedicini
Stalnim razvojem medicinske tehnologije i sve većim poboljšanjem životnog standarda ljudi, razne vrste medicinskih materijala počele su se široko upotrebljavati u ljudskim tkivima. Kompatibilnost, kompatibilnost krvi i razgradljivost između medicinskog materijala i ljudskih tkiva Ljudi sve više obraćaju pažnju na druga pitanja. Slijedi sistematska analiza i rasprava o primjeni biorazgradivih materijala u biomedicinskom polju. Prvo se vrši preliminarna analiza na principu razgradnje biorazgradivih materijala, a zatim se analiziraju uobičajeni biorazgradivi materijali u biomedicinskom polju u skladu s postupcima i izvornim standardima. Klasificirajte i predstavite primjenu nekih tipičnih materijala u biomedicini.
1. Princip razgradnje biorazgradivih materijala
Biorazgradivi materijali stupaju u interakciju s biološkim okruženjem različitih faktora kao što su tjelesne tekućine, organske makromolekule, enzimi, slobodni radikali, ćelije itd., Te se postupno razgrađuju u spojeve niske molekularne težine kroz niz reakcija poput hidrolize, enzimolize i oksidacije. monomer. Nakon apsorpcije, probave i metaboličkih reakcija, proizvodi razgradnje se izlučuju iz tijela ili sudjeluju u normalnom metabolizmu tijela koje tijelo treba apsorbirati da bi dovršilo proces razgradnje. Ako tjelesna tečnost ulazi u biološki materijal iz tkiva ili se određena komponenta biološkog materijala otopi u tjelesnoj tečnosti, materijal će se proširiti zbog povećanja zapremine i izlučiti vlastitu supstancu. Ovaj proces uništava vodoničnu vezu i van der Waalsovu silu samog materijala. , Uzrokovat će pukotine ili praznine u materijalu i na kraju će materijal postupno proći kemijsku razgradnju u biološkom okruženju. U kliničkoj praksi, ljudi se nadaju da će implantirani biorazgradivi materijali također dovršiti reakcije diferencijacije i razgradnje tokom razdoblja biološkog tretmana tkiva prema istom postupku, kako bi se izbjegla upala tijela ili reakcija stresa zbog ugrađenog&# 39 materijali. Znamo da je vrijeme liječenja kožnog tkiva obično unutar 3 do 10 dana, vrijeme liječenja visceralnog tkiva obično je između 1 i 2 mjeseca, a vrijeme liječenja velikih tkiva organa često traje 6 mjeseci ili više. Nakon što se biorazgradivi biomaterijali ugrade u ljudsko tijelo, njihovi učinci razgradnje i proizvodi razgradnje imaju veliki utjecaj na biološku sredinu, materijalne reakcije i reakcije ljudskog tijela. Spora brzina razgradnje ili dugo zadržavanje proizvoda razgradnje mogu lako izazvati upalu u ljudskim tkivima. , Tromboza i druge neželjene reakcije. Studije [6] su pokazale da proces razgradnje i napredak većine biorazgradivih materijala nisu u skladu s najboljim očekivanim rezultatima. Stoga se u istraživanju i kliničkoj primjeni biorazgradivih materijala mora s oprezom postupati s problemima razgradnje biorazgradivih materijala, posebno sa stopom razgradnje i produktima razgradnje.
2. Osnovna klasifikacija i primjena biorazgradivih materijala
Biorazgradivi materijali se koriste u ljudskom tijelu i moraju ispunjavati stroge uvjete u pogledu samog materijala i njegovih učinaka na ljudsko tijelo: jednostavan za obradu, niska cijena, laka za sterilizaciju, određeno vrijeme razgradnje, biološka stabilnost i mehanička svojstva potrebe mjesta implantacije, dobra histokompatibilnost, kompatibilnost krvi i mehanička kompatibilnost, nema reakcije pirogena, genetske toksičnosti, teratogenosti i karcinogenosti, nema iritacije i senzibilizacije.
Trenutno se biorazgradivi materijali mogu klasificirati prema različitim procesima i izvorima, uključujući prirodne polimerno razgradive materijale, mikrobiološki sintetički razgradive polimerne materijale i kemijski sintetizirane razgradive polimerne materijale [3,9]. Specifična klasifikacija i primjena sažeti su kako slijedi:
1. Prirodni polimerni biorazgradivi materijali
Trenutno najčešće korišteni prirodni polimerni biorazgradivi materijali u biomedicinskom polju uglavnom uključuju želatinu, kolagen, polisaharide i svileni fibroin.
(1) Želatinski materijal
Želatina se uglavnom dobija iz sisara, kože, tetiva, repa i drugih tkiva sisara. Njegova najzapaženija karakteristika je polimer topiv u vodi, koji se polako širi i omekšava nakon upijanja vode, a ima biokompatibilnost, geliranje i biorazgradljivost. Koristeći karakteristike želatine, lako se oblikuje, razgrađuje se enzimima i lako se apsorbira u ljudskom tijelu, može se koristiti kao materijal za sporo otpuštanje u nosačima lijekova, pomoćnim tvarima ili ljuskama sa sporim otpuštanjem; zbog svoje dobre propusnosti zraka i propusnosti vode Kao zavoj za ranu i umjetni materijal za kožu može spriječiti tečnost iz rane ili pojavu simptoma sekundarne infekcije; osim toga, supstituti želatinske plazme su razgradivi, netoksični i neimunogeni, itd. Klinička prednost.
(2) Kolagen
Kolagen je glavna komponenta vezivnog tkiva, na koju otpada oko 1/3 sadržaja proteina u životinjama. Uglavnom se nalazi u životinjskim tkivima, koži, ligamentima i hrskavicama. Ima funkcije podupiranja tjelesnih organa, održavajući mehaničku stabilnost, elastičnost i čvrstoću. Kao prirodni biološki resurs ima odlike dobre biokompatibilnosti, niske imunogenosti i biorazgradljivosti; klinička upotreba pokazala je da kolagen može značajno pospješiti popravak, regeneraciju i rekonstrukciju oštećenih tkiva; ali mu nedostaje dovoljna mehanička čvrstoća može se poboljšati modifikacijom umrežavanja ili upotrebom kompozita sa drugim biološkim materijalima]. Trenutno se kolagen široko koristi u pripremi biorazgradivih šavova, hemostatskih sredstava i zavoja za rane, bioloških flastera, materijala za popravak kostiju, membrana za hemodijalizu, hemostatskih sredstava, nosača oslobađanja lijekova, kao skele za tkivno inženjerstvo, raznih oftalmoloških uređaja i drugih aspekti. Međutim, s obzirom na složenost kliničkih problema i potrebu za nadogradnjom proizvoda, još uvijek postoji mnogo problema koje treba riješiti u aplikacijskom istraživanju kolagena, poput potencijalnog imunološkog odgovora heterolognog kolagena, moguće citotoksičnosti rezidualnog umrežavanja agent i implantacija. Mehanička čvrstoća i mogućnost razgradnje proizvoda sličnih kolagenu.
(3) Polisaharidni materijali
Polisaharidni materijali uglavnom se dobivaju iz skroba, hijaluronske kiseline, heparina, hitina i drugih sastojaka, a njihova biokompatibilnost i biorazgradivost vrlo su idealni. U prirodi je hitin bogat sadržajem i velika je klasa važnih polisaharida, osim celuloze. Nije toksičan i nema nuspojava. Ima dobar afinitet za ljudske stanice, ne uzrokuje odbacivanje i ima dobru biokompatibilnost i razgradljivost. Pored toga, ima i karakteristike antibakterijskog, antivirusnog, antitumorskog, pospješujući zacjeljivanje rana i snažnu adsorpcijsku sposobnost. Budući da hitin sadrži mnoge polarne skupine poput vodonikovih veza i ima visoku kristalnost, netopiv je u kiselini i lužini i nerastvorljiv u vodi, pa ga je tijelo teško koristiti. Međutim, hitin se može otopiti u razrijeđenoj kiselini i tjelesnim tečnostima nakon što se deacetilira u hitosan, a može ga koristiti i ljudsko tijelo. Hitin i hitozan imaju visoku hemijsku reaktivnost, a njihovi se derivati nakon amidacije, karboksilacije, cijaniranja, zakiseljavanja i drugih modifikacija naširoko koriste u medicini, kao što su hemostatički agensi, flokulanti, upijajući kirurški šavovi, umjetna koža, zavoji za rane, sporo otpuštanje agensi antikancerogenih lijekova ili hemoterapeutika, imobilizirani nosači enzima, materijali za separacijsku membranu, itd.
(4) Fibroin svile
Svileni fibroin uglavnom je izveden iz svile i sadrži vrlo bogate aminokiseline, tako da ima dobru biokompatibilnost, a dokazano je da nije alergen ili kancerogen, s izvrsnom prozirnošću i propusnošću zraka te dobrim učinkom stvaranja filma. Međutim, zbog molekularne strukture fibroina svile, hidrofilnost fibroina svile i mehanička svojstva nakon stvaranja filma nisu dobri. Metodom modificiranja miješanjem, vodikove veze i druge sile nastale između miješanih makromolekula i svilenog fibroina potiču molekule fibroina svile da promijene strukturu, a mogu učinkovito poboljšati mehanička svojstva, toplotna svojstva i topivost svilenih fibroinskih materijala. Trenutno se na polju biomedicine široko koristi u materijalima za nanošenje rana, umjetnoj koži, umjetnim ligamentima tetiva, kontaktnim lećama, nosačima lijekova, umjetnim nosačima krvnih žila i drugim poljima.
2. Mikrobna sinteza razgradivih polimernih materijala
Mikrobna sinteza razgradivih polimernih materijala odnosi se na upotrebu određenih organskih tvari (poput glukoze ili škroba) kao izvora hrane za sintezu organskih tvari izvora ugljika u poliester s diferencijabilnim karakteristikama u nizu složenih reakcija poput fermentacije mikroorganizama Ili polisaharidni polimeri. Trenutno mikrobiološki sintetički polimerno biorazgradivi materijali koji se široko koriste u kliničkoj praksi uglavnom uključuju dvije vrste: biopoliester (PHA) i polihidroksibutil ester (PHB). Uzmimo PHB za primjer. PHB je visoko molekularni polimer koji sintetišu mikrobne stanice. Njegova struktura i performanse razlikuju se od prirodnih makromolekularno razgradivih materijala, ali sličniji su alifatskim poliesterskim polimerima, s prirodnom i kemijskom sintezom razgradivom Prednost polimera, proizvodi razgradnje konačno se metabolizmom izlučuju kao ugljični dioksid i voda, bez ikakvih toksičnih tvari koje mogu se dobiti sintezom hemijskih sirovina. Pored toga, Tang Suyang i druge studije pokazale su da PHB ima izvrsnu biokompatibilnost. Trenutno se široko koristi u upijajućim hirurškim šavovima, ortopedskim materijalima i sistemima za kontrolu lijekova.
3. Hemijska sinteza razgradivih polimernih materijala
U usporedbi s prirodnim polimerima, biorazgradivi polimerni materijali sintetizirani kemijskim metodama mogu se odabrati prema potrebama stvarne primjene, odabirom odgovarajućih monomera, ili kontrolom reakcijskih uvjeta u procesu sinteze ili izvođenjem jednostavnih i jeftinih fizičkih ili kemijskih modifikacija , itd., za dizajniranje i prilagođavanje njegove strukture i performansi kako bi se postigla svrha sinteze ciljnog materijala. Na primjer, pomoću kemijskih metoda kontrole, snaga, brzina razgradnje, mikroporozna struktura i propusnost polimernih materijala mogu se poboljšati kako bi se proširilo polje primjene. U kemijski sintetiziranim biorazgradivim polimerima koji su trenutno razvijeni i istraženi, glavni lanac općenito sadrži hidrolizabilne esterske skupine, amido skupine ili skupine uree. Slijedi najistraženija i najčešće korištena vrsta hemijski sintetiziranih razgradivih polimernih materijala u trenutnoj kliničkoj biomedicinskoj praksi - alifatski poliesterski materijali, kao što su poliglikolid (PGA), polihlačna kiselina (PLA) i kopolimer glikolne kiseline-glikolne kiseline (PLGA) ), uvest će se polikaprolakton (PCL) itd.
(1) Poliglikolid (PGA)
PGA je linearni alifatski poliester najjednostavnije strukture. Kao osnovni izvor koristi glikolnu kiselinu i ima širok spektar sirovina, uglavnom šećerne repe, nezrelog soka od grožđa i šećerne trske. Među postojećim biorazgradivim polimerima, brzina razgradnje PGA je relativno brza, posebno čvrstoća brzo opada u kratkom vremenu. PGA je prvi biorazgradivi polimerni materijal koji se primjenjuje za apsorpciju hirurških šavova. Metaboliti proizvoda razgradnje glikolne kiseline mogu se na kraju u potpunosti izlučiti iz tijela bez nanošenja štete ljudskom tijelu. Neke literature pokazuju da nakon što PGA šavovi ostanu u tijelu 2 sedmice, vlačna čvrstoća može se smanjiti za pola, a tijelo može doći u stanje potpune razgradnje i apsorpcije za oko 4 mjeseca. PGA materijal pripremljen glikolnom kiselinom ima molekulsku težinu veću od 10.000 i može se koristiti za hirurške šavove. Međutim, zbog visoke kristalnosti (46% -50%), ima nedostatke zbog teške obrade, male čvrstoće i brze stope razgradnje, ali ne može zadovoljiti zahtjeve performansi materijala za implantaciju. Stoga ga ljudi modificiraju različitim metodama kako bi optimizirali njegova fizička i kemijska svojstva kako bi proširili područje primjene. Na primjer, kroz modifikaciju kopolimerizacije kako bi se dobio kopolimer koji integrira svojstva njih dviju za poboljšanje razgradljivosti, biokompatibilnosti, mehaničkih svojstava PGA, itd .; ili primijenite modifikaciju miješanja kako biste stvorili smjesu dodavanjem vlastitih polimernih vlakana ili aditiva itd., da biste poboljšali čvrstoću i druga svojstva PGA. Trenutno se modificirani PGA široko koristi u upijajućim šavovima, tkivnom inženjeringu, sistemima za kontrolu lijekova, upijajućim koštanim noktima, koštanim pločama i materijalima za hirurške korekcije.
(2) Polilaktična kiselina (PLA)
1966. godine Kulkarni i dr. otkrili su da PLA sa niskomolekularnom i visoko-molekularnom težinom imaju izvrsnu biokompatibilnost. Konačni proizvodi razgradnje su H2O i CO2. Međuprodukt mliječna kiselina je takođe normalni metabolit šećera u tijelu, što neće uzrokovati štetne učinke na organizam. To je dovelo do istraživanja i primjene PLA kao biomedicinskog materijala [29-30]. FDA je 1997. odobrila PLA za kliničku upotrebu kao farmaceutske pomoćne supstance i medicinske šavove. PLA je homopolimer monomera mliječne kiseline. Budući da je laktid (LA) hiralni molekul, postoje dvije vrste optički aktivnih supstanci, pa tako PLA ima i L-polihlačnu kiselinu (PLLA), desnoruku polilaktičnu kiselinu (PDLA), racemizaciju Polilaktična kiselina (PDLLA) ove tri dimenzionalne konfiguracije. Među njima su PLLA i PDLA polukristalni polimeri s velikom vlačnom čvrstoćom i sporom stopom razgradnje. Idealni su materijali za hirurške plastične materijale, hirurške šavove i materijale za implantaciju; dok je PDLLA amorfni kopolimer niske čvrstoće i brzine razgradnje. Brz, često se koristi u nosačima lijekova i skelama za regeneraciju tkiva male čvrstoće. Međutim, stepen razgradnje PLA&# 39 teško je kontrolirati, lomljiv je i ima lošu otpornost na udar, što ozbiljno ograničava opseg njegove primjene. Posljednjih godina ljudi su koristili različite metode modifikacije kao što su modifikacija kopolimerizacije, priprema samo ojačane polihlačne kiseline ili stvaranje kompozitnih materijala s drugim tvarima za kontrolu brzine razgradnje i poboljšanje fleksibilnosti PLA, kako bi kontinuirano proširivali njegovu primjenu polja. Na primjer, polilaktična kiselina je hidrofobni polimer koji ograničava njezinu primjenu u nosačima lijekova. Stoga ljudi poboljšavaju njenu hidrofilnost kopolimerizacijom polilaktične kiseline sa hidrofilnim supstancama (kao što su polietilen glikol, poliglikolna kiselina, polietilen oksid itd.). Trenutno se PLA / PLGA implantati široko koriste kao nosači sa sporim i kontrolisanim otpuštanjem za antitumorske lijekove, polipeptide, proteinske lijekove i kineske lijekove. Pored toga, PLA i modificirani PLA široko se koriste u oftalmološkim materijalima, hirurškim šavovima, materijalima za unutrašnju fiksaciju za prijelome i popravcima inženjeringa tkiva.
(3) Polikaprolakton (PCL)
PCL je polukristalni linearni poliester s niskom tačkom topljenja i temperaturom staklenog prijelaza, vrlo niskom vlačnom čvrstoćom (23 MPa), velikim istezanjem pri prekidu (700%) i lako je topiv u mnogim organskim rastvaračima. Kopolimeriziran s raznim polimerima, ima dobru termoplastičnost i obradivost kalupa; pored toga, PCL sirovine su lako dostupne, stopa razgradnje je spora i ima izvrsnu propusnost lijeka i biokompatibilnost. Stoga se široko koristi kao hirurški šavovi, uređaji za fiksiranje internih koštanih graftova, medicinska oprema i biorazgradivi nosači sa kontrolisanim otpuštanjem. Uz to, modificiranjem PLA radi poboljšanja njegove hidrofilnosti i brzine razgradnje, opseg njegove primjene može se dodatno proširiti, poput materijala za popravak organa, umjetne kože, hirurških membrana protiv adhezije i inžinjeringa tkiva i ćelija.
3. Zaključak
Biorazgradivi materijali pokazuju dobra fizička i hemijska svojstva, biološka svojstva i biomehanička svojstva, a mogu se prilagoditi i preraditi prema stvarnim uslovima, što u najvećoj mjeri udovoljava funkcionalnim potrebama biomedicine i čini ih korisnima u mnogim poljima biomedicine. U ovoj fazi široko korišteno, istraživačko žarište biorazgradivih materijala na polju biomedicine počelo je prelaziti iz šava i fiksacije u složenija polja kao što su materijali skela za tkivno inženjerstvo. Međutim, u praktičnoj primjeni, visoki troškovi biorazgradivih materijala još uvijek imaju određeni utjecaj na njihovu promociju na lokalnom nivou. Posebno treba hitno riješiti problem kontrole brzine razgradnje pogodne za različite objekte. Na primjer, kako prilagoditi brzinu razgradnje PCL kako bi se zadovoljile potrebe kratkoročnih nosača lijekova i kako prilagoditi brzinu razgradnje PLA kako bi se zadovoljile potrebe inženjerstva koštanog tkiva. Ali općenito, vjeruje se da će se kontinuiranim razvojem i napretkom srodnih disciplina i tehnologija postupno rješavati problemi vezani za kontrolu stope razgradnje biorazgradivih materijala i materijalnih troškova. Istraživanje i razvoj biorazgradivih materijala na polju biomedicine. Aplikacija će se takođe dalje razvijati.
1. Princip razgradnje biorazgradivih materijala
Biorazgradivi materijali stupaju u interakciju s biološkim okruženjem različitih faktora kao što su tjelesne tekućine, organske makromolekule, enzimi, slobodni radikali, ćelije itd., Te se postupno razgrađuju u spojeve niske molekularne težine kroz niz reakcija poput hidrolize, enzimolize i oksidacije. monomer. Nakon apsorpcije, probave i metaboličkih reakcija, proizvodi razgradnje se izlučuju iz tijela ili sudjeluju u normalnom metabolizmu tijela koje tijelo treba apsorbirati da bi dovršilo proces razgradnje. Ako tjelesna tečnost ulazi u biološki materijal iz tkiva ili se određena komponenta biološkog materijala otopi u tjelesnoj tečnosti, materijal će se proširiti zbog povećanja zapremine i izlučiti vlastitu supstancu. Ovaj proces uništava vodoničnu vezu i van der Waalsovu silu samog materijala. , Uzrokovat će pukotine ili praznine u materijalu i na kraju će materijal postupno proći kemijsku razgradnju u biološkom okruženju. U kliničkoj praksi, ljudi se nadaju da će implantirani biorazgradivi materijali također dovršiti reakcije diferencijacije i razgradnje tokom razdoblja biološkog tretmana tkiva prema istom postupku, kako bi se izbjegla upala tijela ili reakcija stresa zbog ugrađenog&# 39 materijali. Znamo da je vrijeme liječenja kožnog tkiva obično unutar 3 do 10 dana, vrijeme liječenja visceralnog tkiva obično je između 1 i 2 mjeseca, a vrijeme liječenja velikih tkiva organa često traje 6 mjeseci ili više. Nakon što se biorazgradivi biomaterijali ugrade u ljudsko tijelo, njihovi učinci razgradnje i proizvodi razgradnje imaju veliki utjecaj na biološku sredinu, materijalne reakcije i reakcije ljudskog tijela. Spora brzina razgradnje ili dugo zadržavanje proizvoda razgradnje mogu lako izazvati upalu u ljudskim tkivima. , Tromboza i druge neželjene reakcije. Studije [6] su pokazale da proces razgradnje i napredak većine biorazgradivih materijala nisu u skladu s najboljim očekivanim rezultatima. Stoga se u istraživanju i kliničkoj primjeni biorazgradivih materijala mora s oprezom postupati s problemima razgradnje biorazgradivih materijala, posebno sa stopom razgradnje i produktima razgradnje.
2. Osnovna klasifikacija i primjena biorazgradivih materijala
Biorazgradivi materijali se koriste u ljudskom tijelu i moraju ispunjavati stroge uvjete u pogledu samog materijala i njegovih učinaka na ljudsko tijelo: jednostavan za obradu, niska cijena, laka za sterilizaciju, određeno vrijeme razgradnje, biološka stabilnost i mehanička svojstva potrebe mjesta implantacije, dobra histokompatibilnost, kompatibilnost krvi i mehanička kompatibilnost, nema reakcije pirogena, genetske toksičnosti, teratogenosti i karcinogenosti, nema iritacije i senzibilizacije.
Trenutno se biorazgradivi materijali mogu klasificirati prema različitim procesima i izvorima, uključujući prirodne polimerno razgradive materijale, mikrobiološki sintetički razgradive polimerne materijale i kemijski sintetizirane razgradive polimerne materijale [3,9]. Specifična klasifikacija i primjena sažeti su kako slijedi:
1. Prirodni polimerni biorazgradivi materijali
Trenutno najčešće korišteni prirodni polimerni biorazgradivi materijali u biomedicinskom polju uglavnom uključuju želatinu, kolagen, polisaharide i svileni fibroin.
(1) Želatinski materijal
Želatina se uglavnom dobija iz sisara, kože, tetiva, repa i drugih tkiva sisara. Njegova najzapaženija karakteristika je polimer topiv u vodi, koji se polako širi i omekšava nakon upijanja vode, a ima biokompatibilnost, geliranje i biorazgradljivost. Koristeći karakteristike želatine, lako se oblikuje, razgrađuje se enzimima i lako se apsorbira u ljudskom tijelu, može se koristiti kao materijal za sporo otpuštanje u nosačima lijekova, pomoćnim tvarima ili ljuskama sa sporim otpuštanjem; zbog svoje dobre propusnosti zraka i propusnosti vode Kao zavoj za ranu i umjetni materijal za kožu može spriječiti tečnost iz rane ili pojavu simptoma sekundarne infekcije; osim toga, supstituti želatinske plazme su razgradivi, netoksični i neimunogeni, itd. Klinička prednost.
(2) Kolagen
Kolagen je glavna komponenta vezivnog tkiva, na koju otpada oko 1/3 sadržaja proteina u životinjama. Uglavnom se nalazi u životinjskim tkivima, koži, ligamentima i hrskavicama. Ima funkcije podupiranja tjelesnih organa, održavajući mehaničku stabilnost, elastičnost i čvrstoću. Kao prirodni biološki resurs ima odlike dobre biokompatibilnosti, niske imunogenosti i biorazgradljivosti; klinička upotreba pokazala je da kolagen može značajno pospješiti popravak, regeneraciju i rekonstrukciju oštećenih tkiva; ali mu nedostaje dovoljna mehanička čvrstoća može se poboljšati modifikacijom umrežavanja ili upotrebom kompozita sa drugim biološkim materijalima]. Trenutno se kolagen široko koristi u pripremi biorazgradivih šavova, hemostatskih sredstava i zavoja za rane, bioloških flastera, materijala za popravak kostiju, membrana za hemodijalizu, hemostatskih sredstava, nosača oslobađanja lijekova, kao skele za tkivno inženjerstvo, raznih oftalmoloških uređaja i drugih aspekti. Međutim, s obzirom na složenost kliničkih problema i potrebu za nadogradnjom proizvoda, još uvijek postoji mnogo problema koje treba riješiti u aplikacijskom istraživanju kolagena, poput potencijalnog imunološkog odgovora heterolognog kolagena, moguće citotoksičnosti rezidualnog umrežavanja agent i implantacija. Mehanička čvrstoća i mogućnost razgradnje proizvoda sličnih kolagenu.
(3) Polisaharidni materijali
Polisaharidni materijali uglavnom se dobivaju iz skroba, hijaluronske kiseline, heparina, hitina i drugih sastojaka, a njihova biokompatibilnost i biorazgradivost vrlo su idealni. U prirodi je hitin bogat sadržajem i velika je klasa važnih polisaharida, osim celuloze. Nije toksičan i nema nuspojava. Ima dobar afinitet za ljudske stanice, ne uzrokuje odbacivanje i ima dobru biokompatibilnost i razgradljivost. Pored toga, ima i karakteristike antibakterijskog, antivirusnog, antitumorskog, pospješujući zacjeljivanje rana i snažnu adsorpcijsku sposobnost. Budući da hitin sadrži mnoge polarne skupine poput vodonikovih veza i ima visoku kristalnost, netopiv je u kiselini i lužini i nerastvorljiv u vodi, pa ga je tijelo teško koristiti. Međutim, hitin se može otopiti u razrijeđenoj kiselini i tjelesnim tečnostima nakon što se deacetilira u hitosan, a može ga koristiti i ljudsko tijelo. Hitin i hitozan imaju visoku hemijsku reaktivnost, a njihovi se derivati nakon amidacije, karboksilacije, cijaniranja, zakiseljavanja i drugih modifikacija naširoko koriste u medicini, kao što su hemostatički agensi, flokulanti, upijajući kirurški šavovi, umjetna koža, zavoji za rane, sporo otpuštanje agensi antikancerogenih lijekova ili hemoterapeutika, imobilizirani nosači enzima, materijali za separacijsku membranu, itd.
(4) Fibroin svile
Svileni fibroin uglavnom je izveden iz svile i sadrži vrlo bogate aminokiseline, tako da ima dobru biokompatibilnost, a dokazano je da nije alergen ili kancerogen, s izvrsnom prozirnošću i propusnošću zraka te dobrim učinkom stvaranja filma. Međutim, zbog molekularne strukture fibroina svile, hidrofilnost fibroina svile i mehanička svojstva nakon stvaranja filma nisu dobri. Metodom modificiranja miješanjem, vodikove veze i druge sile nastale između miješanih makromolekula i svilenog fibroina potiču molekule fibroina svile da promijene strukturu, a mogu učinkovito poboljšati mehanička svojstva, toplotna svojstva i topivost svilenih fibroinskih materijala. Trenutno se na polju biomedicine široko koristi u materijalima za nanošenje rana, umjetnoj koži, umjetnim ligamentima tetiva, kontaktnim lećama, nosačima lijekova, umjetnim nosačima krvnih žila i drugim poljima.
2. Mikrobna sinteza razgradivih polimernih materijala
Mikrobna sinteza razgradivih polimernih materijala odnosi se na upotrebu određenih organskih tvari (poput glukoze ili škroba) kao izvora hrane za sintezu organskih tvari izvora ugljika u poliester s diferencijabilnim karakteristikama u nizu složenih reakcija poput fermentacije mikroorganizama Ili polisaharidni polimeri. Trenutno mikrobiološki sintetički polimerno biorazgradivi materijali koji se široko koriste u kliničkoj praksi uglavnom uključuju dvije vrste: biopoliester (PHA) i polihidroksibutil ester (PHB). Uzmimo PHB za primjer. PHB je visoko molekularni polimer koji sintetišu mikrobne stanice. Njegova struktura i performanse razlikuju se od prirodnih makromolekularno razgradivih materijala, ali sličniji su alifatskim poliesterskim polimerima, s prirodnom i kemijskom sintezom razgradivom Prednost polimera, proizvodi razgradnje konačno se metabolizmom izlučuju kao ugljični dioksid i voda, bez ikakvih toksičnih tvari koje mogu se dobiti sintezom hemijskih sirovina. Pored toga, Tang Suyang i druge studije pokazale su da PHB ima izvrsnu biokompatibilnost. Trenutno se široko koristi u upijajućim hirurškim šavovima, ortopedskim materijalima i sistemima za kontrolu lijekova.
3. Hemijska sinteza razgradivih polimernih materijala
U usporedbi s prirodnim polimerima, biorazgradivi polimerni materijali sintetizirani kemijskim metodama mogu se odabrati prema potrebama stvarne primjene, odabirom odgovarajućih monomera, ili kontrolom reakcijskih uvjeta u procesu sinteze ili izvođenjem jednostavnih i jeftinih fizičkih ili kemijskih modifikacija , itd., za dizajniranje i prilagođavanje njegove strukture i performansi kako bi se postigla svrha sinteze ciljnog materijala. Na primjer, pomoću kemijskih metoda kontrole, snaga, brzina razgradnje, mikroporozna struktura i propusnost polimernih materijala mogu se poboljšati kako bi se proširilo polje primjene. U kemijski sintetiziranim biorazgradivim polimerima koji su trenutno razvijeni i istraženi, glavni lanac općenito sadrži hidrolizabilne esterske skupine, amido skupine ili skupine uree. Slijedi najistraženija i najčešće korištena vrsta hemijski sintetiziranih razgradivih polimernih materijala u trenutnoj kliničkoj biomedicinskoj praksi - alifatski poliesterski materijali, kao što su poliglikolid (PGA), polihlačna kiselina (PLA) i kopolimer glikolne kiseline-glikolne kiseline (PLGA) ), uvest će se polikaprolakton (PCL) itd.
(1) Poliglikolid (PGA)
PGA je linearni alifatski poliester najjednostavnije strukture. Kao osnovni izvor koristi glikolnu kiselinu i ima širok spektar sirovina, uglavnom šećerne repe, nezrelog soka od grožđa i šećerne trske. Među postojećim biorazgradivim polimerima, brzina razgradnje PGA je relativno brza, posebno čvrstoća brzo opada u kratkom vremenu. PGA je prvi biorazgradivi polimerni materijal koji se primjenjuje za apsorpciju hirurških šavova. Metaboliti proizvoda razgradnje glikolne kiseline mogu se na kraju u potpunosti izlučiti iz tijela bez nanošenja štete ljudskom tijelu. Neke literature pokazuju da nakon što PGA šavovi ostanu u tijelu 2 sedmice, vlačna čvrstoća može se smanjiti za pola, a tijelo može doći u stanje potpune razgradnje i apsorpcije za oko 4 mjeseca. PGA materijal pripremljen glikolnom kiselinom ima molekulsku težinu veću od 10.000 i može se koristiti za hirurške šavove. Međutim, zbog visoke kristalnosti (46% -50%), ima nedostatke zbog teške obrade, male čvrstoće i brze stope razgradnje, ali ne može zadovoljiti zahtjeve performansi materijala za implantaciju. Stoga ga ljudi modificiraju različitim metodama kako bi optimizirali njegova fizička i kemijska svojstva kako bi proširili područje primjene. Na primjer, kroz modifikaciju kopolimerizacije kako bi se dobio kopolimer koji integrira svojstva njih dviju za poboljšanje razgradljivosti, biokompatibilnosti, mehaničkih svojstava PGA, itd .; ili primijenite modifikaciju miješanja kako biste stvorili smjesu dodavanjem vlastitih polimernih vlakana ili aditiva itd., da biste poboljšali čvrstoću i druga svojstva PGA. Trenutno se modificirani PGA široko koristi u upijajućim šavovima, tkivnom inženjeringu, sistemima za kontrolu lijekova, upijajućim koštanim noktima, koštanim pločama i materijalima za hirurške korekcije.
(2) Polilaktična kiselina (PLA)
1966. godine Kulkarni i dr. otkrili su da PLA sa niskomolekularnom i visoko-molekularnom težinom imaju izvrsnu biokompatibilnost. Konačni proizvodi razgradnje su H2O i CO2. Međuprodukt mliječna kiselina je takođe normalni metabolit šećera u tijelu, što neće uzrokovati štetne učinke na organizam. To je dovelo do istraživanja i primjene PLA kao biomedicinskog materijala [29-30]. FDA je 1997. odobrila PLA za kliničku upotrebu kao farmaceutske pomoćne supstance i medicinske šavove. PLA je homopolimer monomera mliječne kiseline. Budući da je laktid (LA) hiralni molekul, postoje dvije vrste optički aktivnih supstanci, pa tako PLA ima i L-polihlačnu kiselinu (PLLA), desnoruku polilaktičnu kiselinu (PDLA), racemizaciju Polilaktična kiselina (PDLLA) ove tri dimenzionalne konfiguracije. Među njima su PLLA i PDLA polukristalni polimeri s velikom vlačnom čvrstoćom i sporom stopom razgradnje. Idealni su materijali za hirurške plastične materijale, hirurške šavove i materijale za implantaciju; dok je PDLLA amorfni kopolimer niske čvrstoće i brzine razgradnje. Brz, često se koristi u nosačima lijekova i skelama za regeneraciju tkiva male čvrstoće. Međutim, stepen razgradnje PLA&# 39 teško je kontrolirati, lomljiv je i ima lošu otpornost na udar, što ozbiljno ograničava opseg njegove primjene. Posljednjih godina ljudi su koristili različite metode modifikacije kao što su modifikacija kopolimerizacije, priprema samo ojačane polihlačne kiseline ili stvaranje kompozitnih materijala s drugim tvarima za kontrolu brzine razgradnje i poboljšanje fleksibilnosti PLA, kako bi kontinuirano proširivali njegovu primjenu polja. Na primjer, polilaktična kiselina je hidrofobni polimer koji ograničava njezinu primjenu u nosačima lijekova. Stoga ljudi poboljšavaju njenu hidrofilnost kopolimerizacijom polilaktične kiseline sa hidrofilnim supstancama (kao što su polietilen glikol, poliglikolna kiselina, polietilen oksid itd.). Trenutno se PLA / PLGA implantati široko koriste kao nosači sa sporim i kontrolisanim otpuštanjem za antitumorske lijekove, polipeptide, proteinske lijekove i kineske lijekove. Pored toga, PLA i modificirani PLA široko se koriste u oftalmološkim materijalima, hirurškim šavovima, materijalima za unutrašnju fiksaciju za prijelome i popravcima inženjeringa tkiva.
(3) Polikaprolakton (PCL)
PCL je polukristalni linearni poliester s niskom tačkom topljenja i temperaturom staklenog prijelaza, vrlo niskom vlačnom čvrstoćom (23 MPa), velikim istezanjem pri prekidu (700%) i lako je topiv u mnogim organskim rastvaračima. Kopolimeriziran s raznim polimerima, ima dobru termoplastičnost i obradivost kalupa; pored toga, PCL sirovine su lako dostupne, stopa razgradnje je spora i ima izvrsnu propusnost lijeka i biokompatibilnost. Stoga se široko koristi kao hirurški šavovi, uređaji za fiksiranje internih koštanih graftova, medicinska oprema i biorazgradivi nosači sa kontrolisanim otpuštanjem. Uz to, modificiranjem PLA radi poboljšanja njegove hidrofilnosti i brzine razgradnje, opseg njegove primjene može se dodatno proširiti, poput materijala za popravak organa, umjetne kože, hirurških membrana protiv adhezije i inžinjeringa tkiva i ćelija.
3. Zaključak
Biorazgradivi materijali pokazuju dobra fizička i hemijska svojstva, biološka svojstva i biomehanička svojstva, a mogu se prilagoditi i preraditi prema stvarnim uslovima, što u najvećoj mjeri udovoljava funkcionalnim potrebama biomedicine i čini ih korisnima u mnogim poljima biomedicine. U ovoj fazi široko korišteno, istraživačko žarište biorazgradivih materijala na polju biomedicine počelo je prelaziti iz šava i fiksacije u složenija polja kao što su materijali skela za tkivno inženjerstvo. Međutim, u praktičnoj primjeni, visoki troškovi biorazgradivih materijala još uvijek imaju određeni utjecaj na njihovu promociju na lokalnom nivou. Posebno treba hitno riješiti problem kontrole brzine razgradnje pogodne za različite objekte. Na primjer, kako prilagoditi brzinu razgradnje PCL kako bi se zadovoljile potrebe kratkoročnih nosača lijekova i kako prilagoditi brzinu razgradnje PLA kako bi se zadovoljile potrebe inženjerstva koštanog tkiva. Ali općenito, vjeruje se da će se kontinuiranim razvojem i napretkom srodnih disciplina i tehnologija postupno rješavati problemi vezani za kontrolu stope razgradnje biorazgradivih materijala i materijalnih troškova. Istraživanje i razvoj biorazgradivih materijala na polju biomedicine. Aplikacija će se takođe dalje razvijati.
1. Princip razgradnje biorazgradivih materijala
Biorazgradivi materijali stupaju u interakciju s biološkim okruženjem različitih faktora kao što su tjelesne tekućine, organske makromolekule, enzimi, slobodni radikali, ćelije itd., Te se postupno razgrađuju u spojeve niske molekularne težine kroz niz reakcija poput hidrolize, enzimolize i oksidacije. monomer. Nakon apsorpcije, probave i metaboličkih reakcija, proizvodi razgradnje se izlučuju iz tijela ili sudjeluju u normalnom metabolizmu tijela koje tijelo treba apsorbirati da bi dovršilo proces razgradnje. Ako tjelesna tečnost ulazi u biološki materijal iz tkiva ili se određena komponenta biološkog materijala otopi u tjelesnoj tečnosti, materijal će se proširiti zbog povećanja zapremine i izlučiti vlastitu supstancu. Ovaj proces uništava vodoničnu vezu i van der Waalsovu silu samog materijala. , Uzrokovat će pukotine ili praznine u materijalu i na kraju će materijal postupno proći kemijsku razgradnju u biološkom okruženju. U kliničkoj praksi, ljudi se nadaju da će implantirani biorazgradivi materijali također dovršiti reakcije diferencijacije i razgradnje tokom razdoblja biološkog tretmana tkiva prema istom postupku, kako bi se izbjegla upala tijela ili reakcija stresa zbog ugrađenog&# 39 materijali. Znamo da je vrijeme liječenja kožnog tkiva obično unutar 3 do 10 dana, vrijeme liječenja visceralnog tkiva obično je između 1 i 2 mjeseca, a vrijeme liječenja velikih tkiva organa često traje 6 mjeseci ili više. Nakon što se biorazgradivi biomaterijali ugrade u ljudsko tijelo, njihovi učinci razgradnje i proizvodi razgradnje imaju veliki utjecaj na biološku sredinu, materijalne reakcije i reakcije ljudskog tijela. Spora brzina razgradnje ili dugo zadržavanje proizvoda razgradnje mogu lako izazvati upalu u ljudskim tkivima. , Tromboza i druge neželjene reakcije. Studije [6] su pokazale da proces razgradnje i napredak većine biorazgradivih materijala nisu u skladu s najboljim očekivanim rezultatima. Stoga se u istraživanju i kliničkoj primjeni biorazgradivih materijala mora s oprezom postupati s problemima razgradnje biorazgradivih materijala, posebno sa stopom razgradnje i produktima razgradnje.
2. Osnovna klasifikacija i primjena biorazgradivih materijala
Biorazgradivi materijali se koriste u ljudskom tijelu i moraju ispunjavati stroge uvjete u pogledu samog materijala i njegovih učinaka na ljudsko tijelo: jednostavan za obradu, niska cijena, laka za sterilizaciju, određeno vrijeme razgradnje, biološka stabilnost i mehanička svojstva potrebe mjesta implantacije, dobra histokompatibilnost, kompatibilnost krvi i mehanička kompatibilnost, nema reakcije pirogena, genetske toksičnosti, teratogenosti i karcinogenosti, nema iritacije i senzibilizacije.
Trenutno se biorazgradivi materijali mogu klasificirati prema različitim procesima i izvorima, uključujući prirodne polimerno razgradive materijale, mikrobiološki sintetički razgradive polimerne materijale i kemijski sintetizirane razgradive polimerne materijale [3,9]. Specifična klasifikacija i primjena sažeti su kako slijedi:
1. Prirodni polimerni biorazgradivi materijali
Trenutno najčešće korišteni prirodni polimerni biorazgradivi materijali u biomedicinskom polju uglavnom uključuju želatinu, kolagen, polisaharide i svileni fibroin.
(1) Želatinski materijal
Želatina se uglavnom dobija iz sisara, kože, tetiva, repa i drugih tkiva sisara. Njegova najzapaženija karakteristika je polimer topiv u vodi, koji se polako širi i omekšava nakon upijanja vode, a ima biokompatibilnost, geliranje i biorazgradljivost. Koristeći karakteristike želatine, lako se oblikuje, razgrađuje se enzimima i lako se apsorbira u ljudskom tijelu, može se koristiti kao materijal za sporo otpuštanje u nosačima lijekova, pomoćnim tvarima ili ljuskama sa sporim otpuštanjem; zbog svoje dobre propusnosti zraka i propusnosti vode Kao zavoj za ranu i umjetni materijal za kožu može spriječiti tečnost iz rane ili pojavu simptoma sekundarne infekcije; osim toga, supstituti želatinske plazme su razgradivi, netoksični i neimunogeni, itd. Klinička prednost.
(2) Kolagen
Kolagen je glavna komponenta vezivnog tkiva, na koju otpada oko 1/3 sadržaja proteina u životinjama. Uglavnom se nalazi u životinjskim tkivima, koži, ligamentima i hrskavicama. Ima funkcije podupiranja tjelesnih organa, održavajući mehaničku stabilnost, elastičnost i čvrstoću. Kao prirodni biološki resurs ima odlike dobre biokompatibilnosti, niske imunogenosti i biorazgradljivosti; klinička upotreba pokazala je da kolagen može značajno pospješiti popravak, regeneraciju i rekonstrukciju oštećenih tkiva; ali mu nedostaje dovoljna mehanička čvrstoća može se poboljšati modifikacijom umrežavanja ili upotrebom kompozita sa drugim biološkim materijalima]. Trenutno se kolagen široko koristi u pripremi biorazgradivih šavova, hemostatskih sredstava i zavoja za rane, bioloških flastera, materijala za popravak kostiju, membrana za hemodijalizu, hemostatskih sredstava, nosača oslobađanja lijekova, kao skele za tkivno inženjerstvo, raznih oftalmoloških uređaja i drugih aspekti. Međutim, s obzirom na složenost kliničkih problema i potrebu za nadogradnjom proizvoda, još uvijek postoji mnogo problema koje treba riješiti u aplikacijskom istraživanju kolagena, poput potencijalnog imunološkog odgovora heterolognog kolagena, moguće citotoksičnosti rezidualnog umrežavanja agent i implantacija. Mehanička čvrstoća i mogućnost razgradnje proizvoda sličnih kolagenu.
(3) Polisaharidni materijali
Polisaharidni materijali uglavnom se dobivaju iz skroba, hijaluronske kiseline, heparina, hitina i drugih sastojaka, a njihova biokompatibilnost i biorazgradivost vrlo su idealni. U prirodi je hitin bogat sadržajem i velika je klasa važnih polisaharida, osim celuloze. Nije toksičan i nema nuspojava. Ima dobar afinitet za ljudske stanice, ne uzrokuje odbacivanje i ima dobru biokompatibilnost i razgradljivost. Pored toga, ima i karakteristike antibakterijskog, antivirusnog, antitumorskog, pospješujući zacjeljivanje rana i snažnu adsorpcijsku sposobnost. Budući da hitin sadrži mnoge polarne skupine poput vodonikovih veza i ima visoku kristalnost, netopiv je u kiselini i lužini i nerastvorljiv u vodi, pa ga je tijelo teško koristiti. Međutim, hitin se može otopiti u razrijeđenoj kiselini i tjelesnim tečnostima nakon što se deacetilira u hitosan, a može ga koristiti i ljudsko tijelo. Hitin i hitozan imaju visoku hemijsku reaktivnost, a njihovi se derivati nakon amidacije, karboksilacije, cijaniranja, zakiseljavanja i drugih modifikacija naširoko koriste u medicini, kao što su hemostatički agensi, flokulanti, upijajući kirurški šavovi, umjetna koža, zavoji za rane, sporo otpuštanje agensi antikancerogenih lijekova ili hemoterapeutika, imobilizirani nosači enzima, materijali za separacijsku membranu, itd.
(4) Fibroin svile
Svileni fibroin uglavnom je izveden iz svile i sadrži vrlo bogate aminokiseline, tako da ima dobru biokompatibilnost, a dokazano je da nije alergen ili kancerogen, s izvrsnom prozirnošću i propusnošću zraka te dobrim učinkom stvaranja filma. Međutim, zbog molekularne strukture fibroina svile, hidrofilnost fibroina svile i mehanička svojstva nakon stvaranja filma nisu dobri. Metodom modificiranja miješanjem, vodikove veze i druge sile nastale između miješanih makromolekula i svilenog fibroina potiču molekule fibroina svile da promijene strukturu, a mogu učinkovito poboljšati mehanička svojstva, toplotna svojstva i topivost svilenih fibroinskih materijala. Trenutno se na polju biomedicine široko koristi u materijalima za nanošenje rana, umjetnoj koži, umjetnim ligamentima tetiva, kontaktnim lećama, nosačima lijekova, umjetnim nosačima krvnih žila i drugim poljima.
2. Mikrobna sinteza razgradivih polimernih materijala
Mikrobna sinteza razgradivih polimernih materijala odnosi se na upotrebu određenih organskih tvari (poput glukoze ili škroba) kao izvora hrane za sintezu organskih tvari izvora ugljika u poliester s diferencijabilnim karakteristikama u nizu složenih reakcija poput fermentacije mikroorganizama Ili polisaharidni polimeri. Trenutno mikrobiološki sintetički polimerno biorazgradivi materijali koji se široko koriste u kliničkoj praksi uglavnom uključuju dvije vrste: biopoliester (PHA) i polihidroksibutil ester (PHB). Uzmimo PHB za primjer. PHB je visoko molekularni polimer koji sintetišu mikrobne stanice. Njegova struktura i performanse razlikuju se od prirodnih makromolekularno razgradivih materijala, ali sličniji su alifatskim poliesterskim polimerima, s prirodnom i kemijskom sintezom razgradivom Prednost polimera, proizvodi razgradnje konačno se metabolizmom izlučuju kao ugljični dioksid i voda, bez ikakvih toksičnih tvari koje mogu se dobiti sintezom hemijskih sirovina. Pored toga, Tang Suyang i druge studije pokazale su da PHB ima izvrsnu biokompatibilnost. Trenutno se široko koristi u upijajućim hirurškim šavovima, ortopedskim materijalima i sistemima za kontrolu lijekova.
3. Hemijska sinteza razgradivih polimernih materijala
U usporedbi s prirodnim polimerima, biorazgradivi polimerni materijali sintetizirani kemijskim metodama mogu se odabrati prema potrebama stvarne primjene, odabirom odgovarajućih monomera, ili kontrolom reakcijskih uvjeta u procesu sinteze ili izvođenjem jednostavnih i jeftinih fizičkih ili kemijskih modifikacija , itd., za dizajniranje i prilagođavanje njegove strukture i performansi kako bi se postigla svrha sinteze ciljnog materijala. Na primjer, pomoću kemijskih metoda kontrole, snaga, brzina razgradnje, mikroporozna struktura i propusnost polimernih materijala mogu se poboljšati kako bi se proširilo polje primjene. U kemijski sintetiziranim biorazgradivim polimerima koji su trenutno razvijeni i istraženi, glavni lanac općenito sadrži hidrolizabilne esterske skupine, amido skupine ili skupine uree. Slijedi najistraženija i najčešće korištena vrsta hemijski sintetiziranih razgradivih polimernih materijala u trenutnoj kliničkoj biomedicinskoj praksi - alifatski poliesterski materijali, kao što su poliglikolid (PGA), polihlačna kiselina (PLA) i kopolimer glikolne kiseline-glikolne kiseline (PLGA) ), uvest će se polikaprolakton (PCL) itd.
(1) Poliglikolid (PGA)
PGA je linearni alifatski poliester najjednostavnije strukture. Kao osnovni izvor koristi glikolnu kiselinu i ima širok spektar sirovina, uglavnom šećerne repe, nezrelog soka od grožđa i šećerne trske. Među postojećim biorazgradivim polimerima, brzina razgradnje PGA je relativno brza, posebno čvrstoća brzo opada u kratkom vremenu. PGA je prvi biorazgradivi polimerni materijal koji se primjenjuje za apsorpciju hirurških šavova. Metaboliti proizvoda razgradnje glikolne kiseline mogu se na kraju u potpunosti izlučiti iz tijela bez nanošenja štete ljudskom tijelu. Neke literature pokazuju da nakon što PGA šavovi ostanu u tijelu 2 sedmice, vlačna čvrstoća može se smanjiti za pola, a tijelo može doći u stanje potpune razgradnje i apsorpcije za oko 4 mjeseca. PGA materijal pripremljen glikolnom kiselinom ima molekulsku težinu veću od 10.000 i može se koristiti za hirurške šavove. Međutim, zbog visoke kristalnosti (46% -50%), ima nedostatke zbog teške obrade, male čvrstoće i brze stope razgradnje, ali ne može zadovoljiti zahtjeve performansi materijala za implantaciju. Stoga ga ljudi modificiraju različitim metodama kako bi optimizirali njegova fizička i kemijska svojstva kako bi proširili područje primjene. Na primjer, kroz modifikaciju kopolimerizacije kako bi se dobio kopolimer koji integrira svojstva njih dviju za poboljšanje razgradljivosti, biokompatibilnosti, mehaničkih svojstava PGA, itd .; ili primijenite modifikaciju miješanja kako biste stvorili smjesu dodavanjem vlastitih polimernih vlakana ili aditiva itd., da biste poboljšali čvrstoću i druga svojstva PGA. Trenutno se modificirani PGA široko koristi u upijajućim šavovima, tkivnom inženjeringu, sistemima za kontrolu lijekova, upijajućim koštanim noktima, koštanim pločama i materijalima za hirurške korekcije.
(2) Polilaktična kiselina (PLA)
1966. godine Kulkarni i dr. otkrili su da PLA sa niskomolekularnom i visoko-molekularnom težinom imaju izvrsnu biokompatibilnost. Konačni proizvodi razgradnje su H2O i CO2. Međuprodukt mliječna kiselina je takođe normalni metabolit šećera u tijelu, što neće uzrokovati štetne učinke na organizam. To je dovelo do istraživanja i primjene PLA kao biomedicinskog materijala [29-30]. FDA je 1997. odobrila PLA za kliničku upotrebu kao farmaceutske pomoćne supstance i medicinske šavove. PLA je homopolimer monomera mliječne kiseline. Budući da je laktid (LA) hiralni molekul, postoje dvije vrste optički aktivnih supstanci, pa tako PLA ima i L-polihlačnu kiselinu (PLLA), desnoruku polilaktičnu kiselinu (PDLA), racemizaciju Polilaktična kiselina (PDLLA) ove tri dimenzionalne konfiguracije. Među njima su PLLA i PDLA polukristalni polimeri s velikom vlačnom čvrstoćom i sporom stopom razgradnje. Idealni su materijali za hirurške plastične materijale, hirurške šavove i materijale za implantaciju; dok je PDLLA amorfni kopolimer niske čvrstoće i brzine razgradnje. Brz, često se koristi u nosačima lijekova i skelama za regeneraciju tkiva male čvrstoće. Međutim, stepen razgradnje PLA&# 39 teško je kontrolirati, lomljiv je i ima lošu otpornost na udar, što ozbiljno ograničava opseg njegove primjene. Posljednjih godina ljudi su koristili različite metode modifikacije kao što su modifikacija kopolimerizacije, priprema samo ojačane polihlačne kiseline ili stvaranje kompozitnih materijala s drugim tvarima za kontrolu brzine razgradnje i poboljšanje fleksibilnosti PLA, kako bi kontinuirano proširivali njegovu primjenu polja. Na primjer, polilaktična kiselina je hidrofobni polimer koji ograničava njezinu primjenu u nosačima lijekova. Stoga ljudi poboljšavaju njenu hidrofilnost kopolimerizacijom polilaktične kiseline sa hidrofilnim supstancama (kao što su polietilen glikol, poliglikolna kiselina, polietilen oksid itd.). Trenutno se PLA / PLGA implantati široko koriste kao nosači sa sporim i kontrolisanim otpuštanjem za antitumorske lijekove, polipeptide, proteinske lijekove i kineske lijekove. Pored toga, PLA i modificirani PLA široko se koriste u oftalmološkim materijalima, hirurškim šavovima, materijalima za unutrašnju fiksaciju za prijelome i popravcima inženjeringa tkiva.
(3) Polikaprolakton (PCL)
PCL je polukristalni linearni poliester s niskom tačkom topljenja i temperaturom staklenog prijelaza, vrlo niskom vlačnom čvrstoćom (23 MPa), velikim istezanjem pri prekidu (700%) i lako je topiv u mnogim organskim rastvaračima. Kopolimeriziran s raznim polimerima, ima dobru termoplastičnost i obradivost kalupa; pored toga, PCL sirovine su lako dostupne, stopa razgradnje je spora i ima izvrsnu propusnost lijeka i biokompatibilnost. Stoga se široko koristi kao hirurški šavovi, uređaji za fiksiranje internih koštanih graftova, medicinska oprema i biorazgradivi nosači sa kontrolisanim otpuštanjem. Uz to, modificiranjem PLA radi poboljšanja njegove hidrofilnosti i brzine razgradnje, opseg njegove primjene može se dodatno proširiti, poput materijala za popravak organa, umjetne kože, hirurških membrana protiv adhezije i inžinjeringa tkiva i ćelija.
3. Zaključak
Biorazgradivi materijali pokazuju dobra fizička i hemijska svojstva, biološka svojstva i biomehanička svojstva, a mogu se prilagoditi i preraditi prema stvarnim uslovima, što u najvećoj mjeri udovoljava funkcionalnim potrebama biomedicine i čini ih korisnima u mnogim poljima biomedicine. U ovoj fazi široko korišteno, istraživačko žarište biorazgradivih materijala na polju biomedicine počelo je prelaziti iz šava i fiksacije u složenija polja kao što su materijali skela za tkivno inženjerstvo. Međutim, u praktičnoj primjeni, visoki troškovi biorazgradivih materijala još uvijek imaju određeni utjecaj na njihovu promociju na lokalnom nivou. Posebno treba hitno riješiti problem kontrole brzine razgradnje pogodne za različite objekte. Na primjer, kako prilagoditi brzinu razgradnje PCL kako bi se zadovoljile potrebe kratkoročnih nosača lijekova i kako prilagoditi brzinu razgradnje PLA kako bi se zadovoljile potrebe inženjerstva koštanog tkiva. Ali općenito, vjeruje se da će se kontinuiranim razvojem i napretkom srodnih disciplina i tehnologija postupno rješavati problemi vezani za kontrolu stope razgradnje biorazgradivih materijala i materijalnih troškova. Istraživanje i razvoj biorazgradivih materijala na polju biomedicine. Aplikacija će se takođe dalje razvijati.
Nudimo patentirani cjeloviti biorazgradivi film i PVA vreću, svi proizvodi su izrađeni od opreme za lijevanje, razlikuje se od tradicionalnih proizvoda za oblikovanje puhanjem, svi proizvodi za oblikovanje puhanjem nisu potpuno biorazgradivi. Možemo proizvoditi pva filmove i vrećice u potpuno prozirnim i raznim bojama. a PVA film je glatkiji od tradicionalnih proizvoda za oblikovanje duvanjem.
Takođe nudimo organski materijal u potpunosti biorazgradivi film i vrećice sa patentiranom sirovinom i proizvodni proces.
Za više proizvoda od PVA filma i vrećica posjetite nas:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/