Biologicky odbouratelné materiály a jejich aplikace v biomedicíně
S neustálým vývojem lékařské technologie a zvyšujícím se zlepšováním životní úrovně lidí se v lidských tkáních začaly široce používat různé druhy lékařských materiálů. Kompatibilita, kompatibilita s krví a rozložitelnost mezi zdravotnickými materiály a lidskými tkáněmi Lidé věnují stále více pozornosti dalším problémům. Následuje systematická analýza a diskuse o aplikaci biologicky rozložitelných materiálů v biomedicínské oblasti. Nejprve se provede předběžná analýza na principu degradace biologicky rozložitelných materiálů a poté se analyzují běžné biologicky rozložitelné materiály v biomedicínské oblasti podle procesních a zdrojových standardů. Klasifikujte a představte aplikaci některých typických materiálů v biomedicíně.
1. Princip degradace biologicky rozložitelných materiálů
Biologicky odbouratelné materiály interagují s biologickým prostředím různých faktorů, jako jsou tělesné tekutiny, organické makromolekuly, enzymy, volné radikály, buňky atd., A postupně se rozkládají na sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností prostřednictvím řady reakcí, jako je hydrolýza, enzymolýza a oxidace. monomer. Po absorpci, trávení a metabolických reakcích se produkty rozkladu vylučují z těla nebo se účastní normálního metabolismu těla, aby se tělem vstřebaly k dokončení procesu degradace. Pokud tělesná tekutina vstupuje do biologického materiálu z tkáně nebo je určitá složka biologického materiálu rozpuštěna v tělesné tekutině, materiál se díky zvětšení objemu roztáhne a vylučuje svou vlastní látku. Tento proces ničí vodíkovou vazbu a van der Waalsovu sílu samotného materiálu. „Způsobí praskliny nebo dutiny v materiálu a nakonec materiál v biologickém prostředí postupně prochází chemickou degradací. V klinické praxi lidé doufají, že implantované biologicky rozložitelné materiály také dokončí diferenciační a degradační reakce během období biologického ošetření tkáně podle stejného postupu, aby se zabránilo zánětu nebo stresové reakci těla způsobené implantovaným&# 39. materiály. Víme, že doba léčby kožní tkáně je obvykle do 3 až 10 dnů, doba léčby viscerální tkáně je obvykle mezi 1 a 2 měsíci a doba léčby velkých orgánových tkání často trvá 6 měsíců nebo více. Po implantaci biologicky rozložitelných biomateriálů do lidského těla mají jejich degradační vlastnosti a produkty degradace velký dopad na biologické prostředí, materiální reakce a reakce lidského těla. Pomalá rychlost degradace nebo dlouhá doba zdržení produktů degradace mohou snadno způsobit zánět v lidských tkáních. , Trombóza a další nežádoucí účinky. Studie [6] ukázaly, že proces degradace a postup většiny biologicky rozložitelných materiálů jsou v rozporu s nejlepšími očekávanými výsledky. Při výzkumu a klinické aplikaci biologicky rozložitelných materiálů je proto třeba s otázkami biologické rozložitelnosti souvisejícími s degradací zacházet opatrně, zejména s rychlostí degradace a produkty degradace.
2. Základní klasifikace a aplikace biologicky rozložitelných materiálů
Biologicky odbouratelné materiály se používají v lidském těle a musí splňovat přísné podmínky, pokud jde o samotný materiál a jeho účinky na lidské tělo: snadné zpracování, nízká cena, snadná sterilizace, jednoznačná doba odbourávání, biologická stabilita a mechanické vlastnosti, aby splňovaly potřeby místa implantace, dobrá histokompatibilita, krevní kompatibilita a mechanická kompatibilita, žádná pyrogenní reakce, genetická toxicita, teratogenita a karcinogenita, žádné podráždění a senzibilizace.
V současné době lze biologicky rozložitelné materiály klasifikovat podle různých procesů a zdrojů, včetně přírodních polymerně rozložitelných materiálů, mikrobiálních syntetických rozložitelných polymerních materiálů a chemicky syntetizovaných rozložitelných polymerních materiálů [3,9]. Specifická klasifikace a aplikace jsou shrnuty následovně:
1. Přírodní polymerní biologicky odbouratelné materiály
V současné době nejběžněji používané přírodní polymerní biologicky odbouratelné materiály v biomedicínské oblasti zahrnují hlavně želatinu, kolagen, polysacharidy a hedvábný fibroin.
(1) Želatinový materiál
Želatina je většinou odvozena z kůže, kostí, šlach, ocasu a jiných tkání savců. Jeho nejpozoruhodnějším rysem je ve vodě rozpustný polymer, který se po absorpci vody pomalu rozpíná a měkne a má biokompatibilitu, gelovatění a biologickou rozložitelnost. Díky vlastnostem želatiny, snadno se tvořící, rozložitelné enzymy a snadno absorbovatelné lidským tělem, může být použita jako materiál s pomalým uvolňováním v nosičích léčiv, pomocných látkách nebo v tobolkách s pomalým uvolňováním; díky své dobré propustnosti vzduchu a propustnosti pro vodu Jako obvaz na rány a umělý materiál kůže může zabránit tekutině z rány nebo výskytu sekundárních infekčních příznaků; kromě toho jsou želatinové náhražky plazmy rozložitelné, netoxické a neimunogenní atd. Klinická výhoda.
(2) Kolagen
Kolagen je hlavní složkou pojivové tkáně, která tvoří asi 1/3 obsahu bílkovin u zvířat. Vyskytuje se hlavně ve zvířecích tkáních, kůži, vazech a chrupavkách. Má funkce podporovat tělesné orgány, udržovat mechanickou stabilitu, pružnost a sílu. Jako přírodní biologický zdroj má vlastnosti dobré biokompatibility, nízké imunogenicity a biologické rozložitelnosti; klinické použití ukázalo, že kolagen může významně podporovat opravu, regeneraci a rekonstrukci poškozených tkání; ale postačuje to Mechanická pevnost může být zlepšena zesíťovací modifikací nebo použitím kompozitu s jinými biologickými materiály]. V současné době se kolagen široce používá při přípravě biologicky odbouratelných stehů, hemostatických látek a obvazů na rány, biologických náplastí, materiálů pro opravu kostí, hemodialyzačních membrán, hemostatických látek, nosičů uvolňování léků a jako lešení pro tkáňové inženýrství, různých oftalmologických léčebných prostředků a dalších aspekty. S ohledem na složitost klinických problémů a potřebu modernizace produktů však při aplikačním výzkumu kolagenu stále existuje mnoho problémů, jako je potenciální imunitní reakce heterologního kolagenu, možná cytotoxicita zbytkového zesíťování agent a implantace. Říditelná mechanická pevnost a degradace produktů podobných kolagenu.
(3) Polysacharidové materiály
Polysacharidové materiály jsou většinou odvozeny od škrobu, kyseliny hyaluronové, heparinu, chitinu a dalších složek a jejich biokompatibilita a biologická rozložitelnost jsou velmi ideální. V přírodě je chitin bohatý na obsah a je velkou třídou důležitých polysacharidů kromě celulózy. Je netoxický a nemá žádné vedlejší účinky. Má dobrou afinitu k lidským buňkám, nezpůsobuje odmítnutí a má dobrou biokompatibilitu a rozložitelnost. Kromě toho má také vlastnosti antibakteriální, antivirové, protinádorové, podporující hojení ran a silnou adsorpční kapacitu. Protože chitin obsahuje mnoho polárních skupin, jako jsou vodíkové vazby, a má vysokou krystalinitu, je nerozpustný v kyselinách a zásadách a nerozpustný ve vodě, takže je pro tělo obtížné jej použít. Chitin však může být po deacetylaci na chitosan rozpuštěn ve zředěné kyselině a tělesných tekutinách a může být použit v lidském těle. Chitin a chitosan mají vysokou chemickou reaktivitu a jejich deriváty po amidaci, karboxylaci, kyanaci, okyselení a dalších modifikacích se v medicíně široce používají, jako jsou hemostatická činidla, flokulanty, vstřebatelné chirurgické stehy, umělá kůže, obvazy na rány, pomalé uvolňování látky protinádorových léků nebo chemoterapeutik, imobilizované nosiče enzymů, materiály separační membrány atd.
(4) Hedvábný fibroin
Hedvábný fibroin je většinou odvozen z hedvábí a obsahuje uvnitř velmi bohaté aminokyseliny, takže má dobrou biokompatibilitu a bylo prokázáno, že je nealergenní nebo karcinogenní, s vynikající průhledností a propustností pro vzduch a dobrým filmotvorným účinkem. Avšak vzhledem k molekulární struktuře hedvábného fibroinu nejsou hydrofilnost hedvábného fibroinu a mechanické vlastnosti po vytvoření filmu dobré. Prostřednictvím metody modifikace míchání jsou vodíkové vazby a další síly vytvořené mezi smíšenými makromolekulami a hedvábným fibroinem Indukce molekul hedvábného fibroinu ke změně struktury může účinně zlepšit mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti a rozpustnost hedvábných fibroinových materiálů ve vodě. V současné době je v oblasti biomedicíny široce používán v materiálech pro potahování ran, umělé kůži, vazech umělých šlach, kontaktních čočkách, nosičích léčiv, umělých nosičích krevních cév a dalších oborech.
2. Mikrobiální syntéza rozložitelných polymerních materiálů
Mikrobiální syntéza rozložitelných polymerních materiálů se týká použití určitých organických látek (například glukózy nebo škrobu) jako zdroje potravy k syntéze organických látek ze zdroje uhlíku na polyester s odlišitelnými vlastnostmi v rámci řady komplexních reakcí, jako je fermentace mikroorganismů Nebo polysacharidové polymery. V současné době mikrobiální syntetické polymerní biologicky odbouratelné materiály široce používané v klinické praxi zahrnují hlavně dva typy: biopolyester (PHA) a polyhydroxybutylester (PHB). Jako příklad si vezměte PHB. PHB je vysokomolekulární polymer syntetizovaný mikrobiálními buňkami. Jeho struktura a výkon se liší od přírodních makromolekulárně rozložitelných materiálů, ale více se podobají alifatickým polyesterovým polymerům, s odbouratelnou přírodní a chemickou syntézou. Výhoda polymeru, produkty rozkladu se nakonec vylučují jako oxid uhličitý a voda prostřednictvím metabolismu bez toxických látek mohou být vyrobeny syntézou chemických surovin. Tang Suyang a další studie navíc ukázaly, že PHB má vynikající biokompatibilitu. V současné době se široce používá v absorbovatelných chirurgických šicích materiálech, ortopedických materiálech a systémech kontroly léků.
3. Chemická syntéza rozložitelných polymerních materiálů
Ve srovnání s přírodními polymery lze biologicky rozložitelné polymerní materiály syntetizované chemickými metodami vybrat podle potřeb aktuálních aplikací, výběrem vhodných monomerů nebo kontrolou reakčních podmínek v procesu syntézy nebo provedením jednoduché a levné fyzikální nebo chemické modifikace atd., navrhnout a upravit jeho strukturu a výkon tak, aby bylo dosaženo účelu syntézy cílového materiálu. Například pomocí chemických kontrolních metod lze zlepšit pevnost, rychlost odbourávání, mikroporézní strukturu a propustnost polymerních materiálů, aby se rozšířilo aplikační pole. V chemicky syntetizovaných biologicky odbouratelných polymerech, které jsou v současné době vyvíjeny a zkoumány, hlavní řetězec obecně obsahuje hydrolyzovatelné esterové skupiny, amidoskupiny nebo močovinové skupiny. Následuje nejprozkoumanější a nejpoužívanější typ chemicky syntetizovaných rozložitelných polymerních materiálů v současné klinické biomedicínské praxi - alifatické polyesterové materiály, jako je polyglykolid (PGA), kyselina polymléčná (PLA) a kopolymer kyselina polymléčná-kyselina glykolová (PLGA) ), bude zaveden polykaprolakton (PCL) atd.
(1) Polyglykolid (PGA)
PGA je lineární alifatický polyester s nejjednodušší strukturou. Jako základní zdroj používá kyselinu glykolovou a má širokou škálu surovin, zejména cukrovou řepu, nezralou hroznovou šťávu a cukrovou třtinu. Ze stávajících biologicky odbouratelných polymerů je rychlost degradace PGA relativně rychlá, zejména síla rychle klesá v krátkém čase. PGA je první biologicky odbouratelný polymerní materiál aplikovaný k absorpci chirurgických stehů. Metabolity jejího degradačního produktu kyselina glykolová mohou být nakonec zcela vyloučeny z těla, aniž by došlo k poškození lidského těla. Některé literatury ukazují, že poté, co jsou stehy PGA ponechány v těle po dobu 2 týdnů, lze pevnost v tahu snížit na polovinu a tělo může dosáhnout stavu úplné degradace a absorpce přibližně za 4 měsíce. Materiál PGA připravený kyselinou glykolovou má molekulovou hmotnost více než 10 000 a lze jej použít pro chirurgické stehy. Avšak díky své vysoké krystalinitě (46% - 50%) má nevýhody obtížného zpracování, nízké pevnosti a rychlé rychlosti degradace, ale nemůže splnit výkonnostní požadavky implantovatelných materiálů. Lidé jej proto upravují pomocí různých metod, aby optimalizovali jeho fyzikální a chemické vlastnosti a rozšířili pole jeho použití. Například modifikací kopolymerace za vzniku kopolymeru, který integruje vlastnosti těchto dvou látek za účelem zlepšení odbouratelnosti, biokompatibility, mechanických vlastností PGA atd .; nebo implementovat modifikaci míchání za vzniku směsi přidáním vlastních polymerních vláken nebo přísad atd., Zlepšit pevnost a další vlastnosti PGA. V současné době je modifikovaný PGA široce používán v absorbovatelných stezích, tkáňovém inženýrství, systémech kontroly léků, vstřebatelných kostních nehtů, kostních destiček a chirurgických korekčních materiálů.
(2) kyselina polymléčná (PLA)
V roce 1966 Kulkarni a kol. zjistili, že nízkomolekulární a vysokomolekulární PLA mají vynikající biokompatibilitu. Konečnými produkty degradace jsou H2O a CO2. Meziprodukt kyselina mléčná je také normálním metabolitem cukru v těle, což nezpůsobí žádné nepříznivé účinky na organismus. To vedlo k výzkumu a aplikaci PLA jako biomedicínského materiálu [29–30]. V roce 1997 byl PLA schválen FDA pro klinické použití jako farmaceutické pomocné látky a lékařské stehy. PLA je homopolymer monomeru kyseliny mléčné. Protože laktid (LA) je chirální molekula, existují dva druhy opticky aktivních látek, takže PLA má také kyselinu L-polymléčnou (PLLA), kyselinu polymléčnou pro praváky (PDLA), racemizaci Kyselinu polymléčnou (PDLLA) tyto tři rozměrové konfigurace. Mezi nimi PLLA a PDLA jsou semikrystalické polymery s vysokou pevností v tahu a pomalou rychlostí degradace. Jsou to ideální materiály pro chirurgické plastické materiály, chirurgické stehy a implantáty; zatímco PDLLA je amorfní kopolymer s nízkou pevností a rychlostí degradace. Rychlý, často používaný v nosičích dodávek léčiv a na lešení pro regeneraci tkání s nízkou pevností. Rychlost degradace PLA&# 39 je však obtížně kontrolovatelná, křehká a špatná odolnost proti nárazu, což výrazně omezuje rozsah jejího použití. V posledních letech lidé používají různé modifikační metody, jako je modifikace kopolymerace, příprava samo-zesílené kyseliny polymléčné nebo tvorba kompozitních materiálů s jinými látkami, aby kontrolovali rychlost degradace a zlepšili flexibilitu PLA, aby neustále rozšiřovali její aplikaci pole. Například kyselina polymléčná je hydrofobní polymer, který omezuje její použití v nosičích léčiv. Lidé proto zlepšují její hydrofilnost kopolymerací kyseliny polymléčné s hydrofilními látkami (jako je polyethylenglykol, kyselina polyglykolová, polyethylenoxid atd.). V současné době jsou implantáty PLA / PLGA široce používány jako nosiče s pomalým a kontrolovaným uvolňováním pro protinádorová léčiva, polypeptidy, proteinová léčiva a čínská léčiva. Kromě toho se PLA a modifikované PLA široce používají v očních materiálech, chirurgických šicích materiálech, materiálech pro vnitřní fixaci zlomenin a při opravách tkáňového inženýrství.
(3) Polykaprolakton (PCL)
PCL je polokrystalický lineární polyester s nízkou teplotou tání a teplotou skelného přechodu, velmi nízkou pevností v tahu (23 MPa), vysokým prodloužením při přetržení (700%) a je snadno rozpustný v mnoha organických rozpouštědlech. Kopolymerovaný s různými polymery má dobrou termoplasticitu a zpracovatelnost; suroviny PCL jsou navíc snadno dostupné, rychlost odbourávání je pomalá a má vynikající propustnost pro léčiva a biokompatibilitu. Proto se široce používá jako chirurgické stehy, zařízení pro fixaci vnitřních kostních štěpů, lékařské vybavení a biologicky odbouratelné nosiče s řízeným uvolňováním. Navíc úpravou PLA za účelem zlepšení její hydrofility a rychlosti degradace lze dále rozšířit rozsah její aplikace, jako jsou materiály pro opravy orgánů, umělou kůži, chirurgické antiadhezivní membrány a tkáňové a buněčné inženýrství.
3. Závěr
Biologicky odbouratelné materiály vykazují dobré fyzikální a chemické vlastnosti, biologické vlastnosti a biomechanické vlastnosti a lze je upravit a zpracovat podle skutečných podmínek, což v největší míře splňuje funkční potřeby biomedicíny a činí je užitečnými v mnoha oblastech biomedicíny. V této fázi se široce používaný výzkumný hotspot biologicky rozložitelných materiálů v oblasti biomedicíny začal přenášet ze šití a fixace na složitější oblasti, jako jsou materiály pro lešení tkáňového inženýrství. V praktických aplikacích však vysoké náklady na biologicky odbouratelné materiály mají stále určitý dopad na jejich propagaci na nejnižší úrovni. Je zejména třeba naléhavě vyřešit problém s řízením rychlosti degradace vhodné pro různé objekty. Například, jak upravit rychlost degradace PCL tak, aby vyhovovala potřebám krátkodobých nosičů léčiv, a jak upravit rychlost degradace PLA, aby vyhovovala potřebám inženýrství kostní tkáně. Obecně se však věří, že s neustálým vývojem a pokrokem v souvisejících oborech a technologiích budou problémy související s řízením rychlosti degradace biologicky rozložitelných materiálů a materiálovými náklady postupně vyřešeny. Výzkum a vývoj biologicky rozložitelných materiálů v oblasti biomedicíny Aplikace bude rovněž dále rozvíjena.
1. Princip degradace biologicky rozložitelných materiálů
Biologicky odbouratelné materiály interagují s biologickým prostředím různých faktorů, jako jsou tělesné tekutiny, organické makromolekuly, enzymy, volné radikály, buňky atd., A postupně se rozkládají na sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností prostřednictvím řady reakcí, jako je hydrolýza, enzymolýza a oxidace. monomer. Po absorpci, trávení a metabolických reakcích se produkty rozkladu vylučují z těla nebo se účastní normálního metabolismu těla, aby se tělem vstřebaly k dokončení procesu degradace. Pokud tělesná tekutina vstupuje do biologického materiálu z tkáně nebo je určitá složka biologického materiálu rozpuštěna v tělesné tekutině, materiál se díky zvětšení objemu roztáhne a vylučuje svou vlastní látku. Tento proces ničí vodíkovou vazbu a van der Waalsovu sílu samotného materiálu. „Způsobí praskliny nebo dutiny v materiálu a nakonec materiál v biologickém prostředí postupně prochází chemickou degradací. V klinické praxi lidé doufají, že implantované biologicky rozložitelné materiály také dokončí diferenciační a degradační reakce během období biologického ošetření tkáně podle stejného postupu, aby se zabránilo zánětu nebo stresové reakci těla způsobené implantovaným&# 39. materiály. Víme, že doba léčby kožní tkáně je obvykle do 3 až 10 dnů, doba léčby viscerální tkáně je obvykle mezi 1 a 2 měsíci a doba léčby velkých orgánových tkání často trvá 6 měsíců nebo více. Po implantaci biologicky rozložitelných biomateriálů do lidského těla mají jejich degradační vlastnosti a produkty degradace velký dopad na biologické prostředí, materiální reakce a reakce lidského těla. Pomalá rychlost degradace nebo dlouhá doba zdržení produktů degradace mohou snadno způsobit zánět v lidských tkáních. , Trombóza a další nežádoucí účinky. Studie [6] ukázaly, že proces degradace a postup většiny biologicky rozložitelných materiálů jsou v rozporu s nejlepšími očekávanými výsledky. Při výzkumu a klinické aplikaci biologicky rozložitelných materiálů je proto třeba s otázkami biologické rozložitelnosti souvisejícími s degradací zacházet opatrně, zejména s rychlostí degradace a produkty degradace.
2. Základní klasifikace a aplikace biologicky rozložitelných materiálů
Biologicky odbouratelné materiály se používají v lidském těle a musí splňovat přísné podmínky, pokud jde o samotný materiál a jeho účinky na lidské tělo: snadné zpracování, nízká cena, snadná sterilizace, jednoznačná doba odbourávání, biologická stabilita a mechanické vlastnosti, aby splňovaly potřeby místa implantace, dobrá histokompatibilita, krevní kompatibilita a mechanická kompatibilita, žádná pyrogenní reakce, genetická toxicita, teratogenita a karcinogenita, žádné podráždění a senzibilizace.
V současné době lze biologicky rozložitelné materiály klasifikovat podle různých procesů a zdrojů, včetně přírodních polymerně rozložitelných materiálů, mikrobiálních syntetických rozložitelných polymerních materiálů a chemicky syntetizovaných rozložitelných polymerních materiálů [3,9]. Specifická klasifikace a aplikace jsou shrnuty následovně:
1. Přírodní polymerní biologicky odbouratelné materiály
V současné době nejběžněji používané přírodní polymerní biologicky odbouratelné materiály v biomedicínské oblasti zahrnují hlavně želatinu, kolagen, polysacharidy a hedvábný fibroin.
(1) Želatinový materiál
Želatina je většinou odvozena z kůže, kostí, šlach, ocasu a jiných tkání savců. Jeho nejpozoruhodnějším rysem je ve vodě rozpustný polymer, který se po absorpci vody pomalu rozpíná a měkne a má biokompatibilitu, gelovatění a biologickou rozložitelnost. Díky vlastnostem želatiny, snadno se tvořící, rozložitelné enzymy a snadno absorbovatelné lidským tělem, může být použita jako materiál s pomalým uvolňováním v nosičích léčiv, pomocných látkách nebo v tobolkách s pomalým uvolňováním; díky své dobré propustnosti vzduchu a propustnosti pro vodu Jako obvaz na rány a umělý materiál kůže může zabránit tekutině z rány nebo výskytu sekundárních infekčních příznaků; kromě toho jsou želatinové náhražky plazmy rozložitelné, netoxické a neimunogenní atd. Klinická výhoda.
(2) Kolagen
Kolagen je hlavní složkou pojivové tkáně, která tvoří asi 1/3 obsahu bílkovin u zvířat. Vyskytuje se hlavně ve zvířecích tkáních, kůži, vazech a chrupavkách. Má funkce podporovat tělesné orgány, udržovat mechanickou stabilitu, pružnost a sílu. Jako přírodní biologický zdroj má vlastnosti dobré biokompatibility, nízké imunogenicity a biologické rozložitelnosti; klinické použití ukázalo, že kolagen může významně podporovat opravu, regeneraci a rekonstrukci poškozených tkání; ale postačuje to Mechanická pevnost může být zlepšena zesíťovací modifikací nebo použitím kompozitu s jinými biologickými materiály]. V současné době se kolagen široce používá při přípravě biologicky odbouratelných stehů, hemostatických látek a obvazů na rány, biologických náplastí, materiálů pro opravu kostí, hemodialyzačních membrán, hemostatických látek, nosičů uvolňování léků a jako lešení pro tkáňové inženýrství, různých oftalmologických léčebných prostředků a dalších aspekty. S ohledem na složitost klinických problémů a potřebu modernizace produktů však při aplikačním výzkumu kolagenu stále existuje mnoho problémů, jako je potenciální imunitní reakce heterologního kolagenu, možná cytotoxicita zbytkového zesíťování agent a implantace. Říditelná mechanická pevnost a degradace produktů podobných kolagenu.
(3) Polysacharidové materiály
Polysacharidové materiály jsou většinou odvozeny od škrobu, kyseliny hyaluronové, heparinu, chitinu a dalších složek a jejich biokompatibilita a biologická rozložitelnost jsou velmi ideální. V přírodě je chitin bohatý na obsah a je velkou třídou důležitých polysacharidů kromě celulózy. Je netoxický a nemá žádné vedlejší účinky. Má dobrou afinitu k lidským buňkám, nezpůsobuje odmítnutí a má dobrou biokompatibilitu a rozložitelnost. Kromě toho má také vlastnosti antibakteriální, antivirové, protinádorové, podporující hojení ran a silnou adsorpční kapacitu. Protože chitin obsahuje mnoho polárních skupin, jako jsou vodíkové vazby, a má vysokou krystalinitu, je nerozpustný v kyselinách a zásadách a nerozpustný ve vodě, takže je pro tělo obtížné jej použít. Chitin však může být po deacetylaci na chitosan rozpuštěn ve zředěné kyselině a tělesných tekutinách a může být použit v lidském těle. Chitin a chitosan mají vysokou chemickou reaktivitu a jejich deriváty po amidaci, karboxylaci, kyanaci, okyselení a dalších modifikacích se v medicíně široce používají, jako jsou hemostatická činidla, flokulanty, vstřebatelné chirurgické stehy, umělá kůže, obvazy na rány, pomalé uvolňování látky protinádorových léků nebo chemoterapeutik, imobilizované nosiče enzymů, materiály separační membrány atd.
(4) Hedvábný fibroin
Hedvábný fibroin je většinou odvozen z hedvábí a obsahuje uvnitř velmi bohaté aminokyseliny, takže má dobrou biokompatibilitu a bylo prokázáno, že je nealergenní nebo karcinogenní, s vynikající průhledností a propustností pro vzduch a dobrým filmotvorným účinkem. Avšak vzhledem k molekulární struktuře hedvábného fibroinu nejsou hydrofilnost hedvábného fibroinu a mechanické vlastnosti po vytvoření filmu dobré. Prostřednictvím metody modifikace míchání jsou vodíkové vazby a další síly vytvořené mezi smíšenými makromolekulami a hedvábným fibroinem Indukce molekul hedvábného fibroinu ke změně struktury může účinně zlepšit mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti a rozpustnost hedvábných fibroinových materiálů ve vodě. V současné době je v oblasti biomedicíny široce používán v materiálech pro potahování ran, umělé kůži, vazech umělých šlach, kontaktních čočkách, nosičích léčiv, umělých nosičích krevních cév a dalších oborech.
2. Mikrobiální syntéza rozložitelných polymerních materiálů
Mikrobiální syntéza rozložitelných polymerních materiálů se týká použití určitých organických látek (například glukózy nebo škrobu) jako zdroje potravy k syntéze organických látek ze zdroje uhlíku na polyester s odlišitelnými vlastnostmi v rámci řady komplexních reakcí, jako je fermentace mikroorganismů Nebo polysacharidové polymery. V současné době mikrobiální syntetické polymerní biologicky odbouratelné materiály široce používané v klinické praxi zahrnují hlavně dva typy: biopolyester (PHA) a polyhydroxybutylester (PHB). Jako příklad si vezměte PHB. PHB je vysokomolekulární polymer syntetizovaný mikrobiálními buňkami. Jeho struktura a výkon se liší od přírodních makromolekulárně rozložitelných materiálů, ale více se podobají alifatickým polyesterovým polymerům, s odbouratelnou přírodní a chemickou syntézou. Výhoda polymeru, produkty rozkladu se nakonec vylučují jako oxid uhličitý a voda prostřednictvím metabolismu bez toxických látek mohou být vyrobeny syntézou chemických surovin. Tang Suyang a další studie navíc ukázaly, že PHB má vynikající biokompatibilitu. V současné době se široce používá v absorbovatelných chirurgických šicích materiálech, ortopedických materiálech a systémech kontroly léků.
3. Chemická syntéza rozložitelných polymerních materiálů
Ve srovnání s přírodními polymery lze biologicky rozložitelné polymerní materiály syntetizované chemickými metodami vybrat podle potřeb aktuálních aplikací, výběrem vhodných monomerů nebo kontrolou reakčních podmínek v procesu syntézy nebo provedením jednoduché a levné fyzikální nebo chemické modifikace atd., navrhnout a upravit jeho strukturu a výkon tak, aby bylo dosaženo účelu syntézy cílového materiálu. Například pomocí chemických kontrolních metod lze zlepšit pevnost, rychlost odbourávání, mikroporézní strukturu a propustnost polymerních materiálů, aby se rozšířilo aplikační pole. V chemicky syntetizovaných biologicky odbouratelných polymerech, které jsou v současné době vyvíjeny a zkoumány, hlavní řetězec obecně obsahuje hydrolyzovatelné esterové skupiny, amidoskupiny nebo močovinové skupiny. Následuje nejprozkoumanější a nejpoužívanější typ chemicky syntetizovaných rozložitelných polymerních materiálů v současné klinické biomedicínské praxi - alifatické polyesterové materiály, jako je polyglykolid (PGA), kyselina polymléčná (PLA) a kopolymer kyselina polymléčná-kyselina glykolová (PLGA) ), bude zaveden polykaprolakton (PCL) atd.
(1) Polyglykolid (PGA)
PGA je lineární alifatický polyester s nejjednodušší strukturou. Jako základní zdroj používá kyselinu glykolovou a má širokou škálu surovin, zejména cukrovou řepu, nezralou hroznovou šťávu a cukrovou třtinu. Ze stávajících biologicky odbouratelných polymerů je rychlost degradace PGA relativně rychlá, zejména síla rychle klesá v krátkém čase. PGA je první biologicky odbouratelný polymerní materiál aplikovaný k absorpci chirurgických stehů. Metabolity jejího degradačního produktu kyselina glykolová mohou být nakonec zcela vyloučeny z těla, aniž by došlo k poškození lidského těla. Některé literatury ukazují, že poté, co jsou stehy PGA ponechány v těle po dobu 2 týdnů, lze pevnost v tahu snížit na polovinu a tělo může dosáhnout stavu úplné degradace a absorpce přibližně za 4 měsíce. Materiál PGA připravený kyselinou glykolovou má molekulovou hmotnost více než 10 000 a lze jej použít pro chirurgické stehy. Avšak díky své vysoké krystalinitě (46% - 50%) má nevýhody obtížného zpracování, nízké pevnosti a rychlé rychlosti degradace, ale nemůže splnit výkonnostní požadavky implantovatelných materiálů. Lidé jej proto upravují pomocí různých metod, aby optimalizovali jeho fyzikální a chemické vlastnosti a rozšířili pole jeho použití. Například modifikací kopolymerace za vzniku kopolymeru, který integruje vlastnosti těchto dvou látek za účelem zlepšení odbouratelnosti, biokompatibility, mechanických vlastností PGA atd .; nebo implementovat modifikaci míchání za vzniku směsi přidáním vlastních polymerních vláken nebo přísad atd., Zlepšit pevnost a další vlastnosti PGA. V současné době je modifikovaný PGA široce používán v absorbovatelných stezích, tkáňovém inženýrství, systémech kontroly léků, vstřebatelných kostních nehtů, kostních destiček a chirurgických korekčních materiálů.
(2) kyselina polymléčná (PLA)
V roce 1966 Kulkarni a kol. zjistili, že nízkomolekulární a vysokomolekulární PLA mají vynikající biokompatibilitu. Konečnými produkty degradace jsou H2O a CO2. Meziprodukt kyselina mléčná je také normálním metabolitem cukru v těle, což nezpůsobí žádné nepříznivé účinky na organismus. To vedlo k výzkumu a aplikaci PLA jako biomedicínského materiálu [29–30]. V roce 1997 byl PLA schválen FDA pro klinické použití jako farmaceutické pomocné látky a lékařské stehy. PLA je homopolymer monomeru kyseliny mléčné. Protože laktid (LA) je chirální molekula, existují dva druhy opticky aktivních látek, takže PLA má také kyselinu L-polymléčnou (PLLA), kyselinu polymléčnou pro praváky (PDLA), racemizaci Kyselinu polymléčnou (PDLLA) tyto tři rozměrové konfigurace. Mezi nimi PLLA a PDLA jsou semikrystalické polymery s vysokou pevností v tahu a pomalou rychlostí degradace. Jsou to ideální materiály pro chirurgické plastické materiály, chirurgické stehy a implantáty; zatímco PDLLA je amorfní kopolymer s nízkou pevností a rychlostí degradace. Rychlý, často používaný v nosičích dodávek léčiv a na lešení pro regeneraci tkání s nízkou pevností. Rychlost degradace PLA&# 39 je však obtížně kontrolovatelná, křehká a špatná odolnost proti nárazu, což výrazně omezuje rozsah jejího použití. V posledních letech lidé používají různé modifikační metody, jako je modifikace kopolymerace, příprava samo-zesílené kyseliny polymléčné nebo tvorba kompozitních materiálů s jinými látkami, aby kontrolovali rychlost degradace a zlepšili flexibilitu PLA, aby neustále rozšiřovali její aplikaci pole. Například kyselina polymléčná je hydrofobní polymer, který omezuje její použití v nosičích léčiv. Lidé proto zlepšují její hydrofilnost kopolymerací kyseliny polymléčné s hydrofilními látkami (jako je polyethylenglykol, kyselina polyglykolová, polyethylenoxid atd.). V současné době jsou implantáty PLA / PLGA široce používány jako nosiče s pomalým a kontrolovaným uvolňováním pro protinádorová léčiva, polypeptidy, proteinová léčiva a čínská léčiva. Kromě toho se PLA a modifikované PLA široce používají v očních materiálech, chirurgických šicích materiálech, materiálech pro vnitřní fixaci zlomenin a při opravách tkáňového inženýrství.
(3) Polykaprolakton (PCL)
PCL je polokrystalický lineární polyester s nízkou teplotou tání a teplotou skelného přechodu, velmi nízkou pevností v tahu (23 MPa), vysokým prodloužením při přetržení (700%) a je snadno rozpustný v mnoha organických rozpouštědlech. Kopolymerovaný s různými polymery má dobrou termoplasticitu a zpracovatelnost; suroviny PCL jsou navíc snadno dostupné, rychlost odbourávání je pomalá a má vynikající propustnost pro léčiva a biokompatibilitu. Proto se široce používá jako chirurgické stehy, zařízení pro fixaci vnitřních kostních štěpů, lékařské vybavení a biologicky odbouratelné nosiče s řízeným uvolňováním. Navíc úpravou PLA za účelem zlepšení její hydrofility a rychlosti degradace lze dále rozšířit rozsah její aplikace, jako jsou materiály pro opravy orgánů, umělou kůži, chirurgické antiadhezivní membrány a tkáňové a buněčné inženýrství.
3. Závěr
Biologicky odbouratelné materiály vykazují dobré fyzikální a chemické vlastnosti, biologické vlastnosti a biomechanické vlastnosti a lze je upravit a zpracovat podle skutečných podmínek, což v největší míře splňuje funkční potřeby biomedicíny a činí je užitečnými v mnoha oblastech biomedicíny. V této fázi se široce používaný výzkumný hotspot biologicky rozložitelných materiálů v oblasti biomedicíny začal přenášet ze šití a fixace na složitější oblasti, jako jsou materiály pro lešení tkáňového inženýrství. V praktických aplikacích však vysoké náklady na biologicky odbouratelné materiály mají stále určitý dopad na jejich propagaci na nejnižší úrovni. Je zejména třeba naléhavě vyřešit problém s řízením rychlosti degradace vhodné pro různé objekty. Například, jak upravit rychlost degradace PCL tak, aby vyhovovala potřebám krátkodobých nosičů léčiv, a jak upravit rychlost degradace PLA, aby vyhovovala potřebám inženýrství kostní tkáně. Obecně se však věří, že s neustálým vývojem a pokrokem v souvisejících oborech a technologiích budou problémy související s řízením rychlosti degradace biologicky rozložitelných materiálů a materiálovými náklady postupně vyřešeny. Výzkum a vývoj biologicky rozložitelných materiálů v oblasti biomedicíny Aplikace bude rovněž dále rozvíjena.
1. Princip degradace biologicky rozložitelných materiálů
Biologicky odbouratelné materiály interagují s biologickým prostředím různých faktorů, jako jsou tělesné tekutiny, organické makromolekuly, enzymy, volné radikály, buňky atd., A postupně se rozkládají na sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností prostřednictvím řady reakcí, jako je hydrolýza, enzymolýza a oxidace. monomer. Po absorpci, trávení a metabolických reakcích se produkty rozkladu vylučují z těla nebo se účastní normálního metabolismu těla, aby se tělem vstřebaly k dokončení procesu degradace. Pokud tělesná tekutina vstupuje do biologického materiálu z tkáně nebo je určitá složka biologického materiálu rozpuštěna v tělesné tekutině, materiál se díky zvětšení objemu roztáhne a vylučuje svou vlastní látku. Tento proces ničí vodíkovou vazbu a van der Waalsovu sílu samotného materiálu. „Způsobí praskliny nebo dutiny v materiálu a nakonec materiál v biologickém prostředí postupně prochází chemickou degradací. V klinické praxi lidé doufají, že implantované biologicky rozložitelné materiály také dokončí diferenciační a degradační reakce během období biologického ošetření tkáně podle stejného postupu, aby se zabránilo zánětu nebo stresové reakci těla způsobené implantovaným&# 39. materiály. Víme, že doba léčby kožní tkáně je obvykle do 3 až 10 dnů, doba léčby viscerální tkáně je obvykle mezi 1 a 2 měsíci a doba léčby velkých orgánových tkání často trvá 6 měsíců nebo více. Po implantaci biologicky rozložitelných biomateriálů do lidského těla mají jejich degradační vlastnosti a produkty degradace velký dopad na biologické prostředí, materiální reakce a reakce lidského těla. Pomalá rychlost degradace nebo dlouhá doba zdržení produktů degradace mohou snadno způsobit zánět v lidských tkáních. , Trombóza a další nežádoucí účinky. Studie [6] ukázaly, že proces degradace a postup většiny biologicky rozložitelných materiálů jsou v rozporu s nejlepšími očekávanými výsledky. Při výzkumu a klinické aplikaci biologicky rozložitelných materiálů je proto třeba s otázkami biologické rozložitelnosti souvisejícími s degradací zacházet opatrně, zejména s rychlostí degradace a produkty degradace.
2. Základní klasifikace a aplikace biologicky rozložitelných materiálů
Biologicky odbouratelné materiály se používají v lidském těle a musí splňovat přísné podmínky, pokud jde o samotný materiál a jeho účinky na lidské tělo: snadné zpracování, nízká cena, snadná sterilizace, jednoznačná doba odbourávání, biologická stabilita a mechanické vlastnosti, aby splňovaly potřeby místa implantace, dobrá histokompatibilita, krevní kompatibilita a mechanická kompatibilita, žádná pyrogenní reakce, genetická toxicita, teratogenita a karcinogenita, žádné podráždění a senzibilizace.
V současné době lze biologicky rozložitelné materiály klasifikovat podle různých procesů a zdrojů, včetně přírodních polymerně rozložitelných materiálů, mikrobiálních syntetických rozložitelných polymerních materiálů a chemicky syntetizovaných rozložitelných polymerních materiálů [3,9]. Specifická klasifikace a aplikace jsou shrnuty následovně:
1. Přírodní polymerní biologicky odbouratelné materiály
V současné době nejběžněji používané přírodní polymerní biologicky odbouratelné materiály v biomedicínské oblasti zahrnují hlavně želatinu, kolagen, polysacharidy a hedvábný fibroin.
(1) Želatinový materiál
Želatina je většinou odvozena z kůže, kostí, šlach, ocasu a jiných tkání savců. Jeho nejpozoruhodnějším rysem je ve vodě rozpustný polymer, který se po absorpci vody pomalu rozpíná a měkne a má biokompatibilitu, gelovatění a biologickou rozložitelnost. Díky vlastnostem želatiny, snadno se tvořící, rozložitelné enzymy a snadno absorbovatelné lidským tělem, může být použita jako materiál s pomalým uvolňováním v nosičích léčiv, pomocných látkách nebo v tobolkách s pomalým uvolňováním; díky své dobré propustnosti vzduchu a propustnosti pro vodu Jako obvaz na rány a umělý materiál kůže může zabránit tekutině z rány nebo výskytu sekundárních infekčních příznaků; kromě toho jsou želatinové náhražky plazmy rozložitelné, netoxické a neimunogenní atd. Klinická výhoda.
(2) Kolagen
Kolagen je hlavní složkou pojivové tkáně, která tvoří asi 1/3 obsahu bílkovin u zvířat. Vyskytuje se hlavně ve zvířecích tkáních, kůži, vazech a chrupavkách. Má funkce podporovat tělesné orgány, udržovat mechanickou stabilitu, pružnost a sílu. Jako přírodní biologický zdroj má vlastnosti dobré biokompatibility, nízké imunogenicity a biologické rozložitelnosti; klinické použití ukázalo, že kolagen může významně podporovat opravu, regeneraci a rekonstrukci poškozených tkání; ale postačuje to Mechanická pevnost může být zlepšena zesíťovací modifikací nebo použitím kompozitu s jinými biologickými materiály]. V současné době se kolagen široce používá při přípravě biologicky odbouratelných stehů, hemostatických látek a obvazů na rány, biologických náplastí, materiálů pro opravu kostí, hemodialyzačních membrán, hemostatických látek, nosičů uvolňování léků a jako lešení pro tkáňové inženýrství, různých oftalmologických léčebných prostředků a dalších aspekty. S ohledem na složitost klinických problémů a potřebu modernizace produktů však při aplikačním výzkumu kolagenu stále existuje mnoho problémů, jako je potenciální imunitní reakce heterologního kolagenu, možná cytotoxicita zbytkového zesíťování agent a implantace. Říditelná mechanická pevnost a degradace produktů podobných kolagenu.
(3) Polysacharidové materiály
Polysacharidové materiály jsou většinou odvozeny od škrobu, kyseliny hyaluronové, heparinu, chitinu a dalších složek a jejich biokompatibilita a biologická rozložitelnost jsou velmi ideální. V přírodě je chitin bohatý na obsah a je velkou třídou důležitých polysacharidů kromě celulózy. Je netoxický a nemá žádné vedlejší účinky. Má dobrou afinitu k lidským buňkám, nezpůsobuje odmítnutí a má dobrou biokompatibilitu a rozložitelnost. Kromě toho má také vlastnosti antibakteriální, antivirové, protinádorové, podporující hojení ran a silnou adsorpční kapacitu. Protože chitin obsahuje mnoho polárních skupin, jako jsou vodíkové vazby, a má vysokou krystalinitu, je nerozpustný v kyselinách a zásadách a nerozpustný ve vodě, takže je pro tělo obtížné jej použít. Chitin však může být po deacetylaci na chitosan rozpuštěn ve zředěné kyselině a tělesných tekutinách a může být použit v lidském těle. Chitin a chitosan mají vysokou chemickou reaktivitu a jejich deriváty po amidaci, karboxylaci, kyanaci, okyselení a dalších modifikacích se v medicíně široce používají, jako jsou hemostatická činidla, flokulanty, vstřebatelné chirurgické stehy, umělá kůže, obvazy na rány, pomalé uvolňování látky protinádorových léků nebo chemoterapeutik, imobilizované nosiče enzymů, materiály separační membrány atd.
(4) Hedvábný fibroin
Hedvábný fibroin je většinou odvozen z hedvábí a obsahuje uvnitř velmi bohaté aminokyseliny, takže má dobrou biokompatibilitu a bylo prokázáno, že je nealergenní nebo karcinogenní, s vynikající průhledností a propustností pro vzduch a dobrým filmotvorným účinkem. Avšak vzhledem k molekulární struktuře hedvábného fibroinu nejsou hydrofilnost hedvábného fibroinu a mechanické vlastnosti po vytvoření filmu dobré. Prostřednictvím metody modifikace míchání jsou vodíkové vazby a další síly vytvořené mezi smíšenými makromolekulami a hedvábným fibroinem Indukce molekul hedvábného fibroinu ke změně struktury může účinně zlepšit mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti a rozpustnost hedvábných fibroinových materiálů ve vodě. V současné době je v oblasti biomedicíny široce používán v materiálech pro potahování ran, umělé kůži, vazech umělých šlach, kontaktních čočkách, nosičích léčiv, umělých nosičích krevních cév a dalších oborech.
2. Mikrobiální syntéza rozložitelných polymerních materiálů
Mikrobiální syntéza rozložitelných polymerních materiálů se týká použití určitých organických látek (například glukózy nebo škrobu) jako zdroje potravy k syntéze organických látek ze zdroje uhlíku na polyester s odlišitelnými vlastnostmi v rámci řady komplexních reakcí, jako je fermentace mikroorganismů Nebo polysacharidové polymery. V současné době mikrobiální syntetické polymerní biologicky odbouratelné materiály široce používané v klinické praxi zahrnují hlavně dva typy: biopolyester (PHA) a polyhydroxybutylester (PHB). Jako příklad si vezměte PHB. PHB je vysokomolekulární polymer syntetizovaný mikrobiálními buňkami. Jeho struktura a výkon se liší od přírodních makromolekulárně rozložitelných materiálů, ale více se podobají alifatickým polyesterovým polymerům, s odbouratelnou přírodní a chemickou syntézou. Výhoda polymeru, produkty rozkladu se nakonec vylučují jako oxid uhličitý a voda prostřednictvím metabolismu bez toxických látek mohou být vyrobeny syntézou chemických surovin. Tang Suyang a další studie navíc ukázaly, že PHB má vynikající biokompatibilitu. V současné době se široce používá v absorbovatelných chirurgických šicích materiálech, ortopedických materiálech a systémech kontroly léků.
3. Chemická syntéza rozložitelných polymerních materiálů
Ve srovnání s přírodními polymery lze biologicky rozložitelné polymerní materiály syntetizované chemickými metodami vybrat podle potřeb aktuálních aplikací, výběrem vhodných monomerů nebo kontrolou reakčních podmínek v procesu syntézy nebo provedením jednoduché a levné fyzikální nebo chemické modifikace atd., navrhnout a upravit jeho strukturu a výkon tak, aby bylo dosaženo účelu syntézy cílového materiálu. Například pomocí chemických kontrolních metod lze zlepšit pevnost, rychlost odbourávání, mikroporézní strukturu a propustnost polymerních materiálů, aby se rozšířilo aplikační pole. V chemicky syntetizovaných biologicky odbouratelných polymerech, které jsou v současné době vyvíjeny a zkoumány, hlavní řetězec obecně obsahuje hydrolyzovatelné esterové skupiny, amidoskupiny nebo močovinové skupiny. Následuje nejprozkoumanější a nejpoužívanější typ chemicky syntetizovaných rozložitelných polymerních materiálů v současné klinické biomedicínské praxi - alifatické polyesterové materiály, jako je polyglykolid (PGA), kyselina polymléčná (PLA) a kopolymer kyselina polymléčná-kyselina glykolová (PLGA) ), bude zaveden polykaprolakton (PCL) atd.
(1) Polyglykolid (PGA)
PGA je lineární alifatický polyester s nejjednodušší strukturou. Jako základní zdroj používá kyselinu glykolovou a má širokou škálu surovin, zejména cukrovou řepu, nezralou hroznovou šťávu a cukrovou třtinu. Ze stávajících biologicky odbouratelných polymerů je rychlost degradace PGA relativně rychlá, zejména síla rychle klesá v krátkém čase. PGA je první biologicky odbouratelný polymerní materiál aplikovaný k absorpci chirurgických stehů. Metabolity jejího degradačního produktu kyselina glykolová mohou být nakonec zcela vyloučeny z těla, aniž by došlo k poškození lidského těla. Některé literatury ukazují, že poté, co jsou stehy PGA ponechány v těle po dobu 2 týdnů, lze pevnost v tahu snížit na polovinu a tělo může dosáhnout stavu úplné degradace a absorpce přibližně za 4 měsíce. Materiál PGA připravený kyselinou glykolovou má molekulovou hmotnost více než 10 000 a lze jej použít pro chirurgické stehy. Avšak díky své vysoké krystalinitě (46% - 50%) má nevýhody obtížného zpracování, nízké pevnosti a rychlé rychlosti degradace, ale nemůže splnit výkonnostní požadavky implantovatelných materiálů. Lidé jej proto upravují pomocí různých metod, aby optimalizovali jeho fyzikální a chemické vlastnosti a rozšířili pole jeho použití. Například modifikací kopolymerace za vzniku kopolymeru, který integruje vlastnosti těchto dvou látek za účelem zlepšení odbouratelnosti, biokompatibility, mechanických vlastností PGA atd .; nebo implementovat modifikaci míchání za vzniku směsi přidáním vlastních polymerních vláken nebo přísad atd., Zlepšit pevnost a další vlastnosti PGA. V současné době je modifikovaný PGA široce používán v absorbovatelných stezích, tkáňovém inženýrství, systémech kontroly léků, vstřebatelných kostních nehtů, kostních destiček a chirurgických korekčních materiálů.
(2) kyselina polymléčná (PLA)
V roce 1966 Kulkarni a kol. zjistili, že nízkomolekulární a vysokomolekulární PLA mají vynikající biokompatibilitu. Konečnými produkty degradace jsou H2O a CO2. Meziprodukt kyselina mléčná je také normálním metabolitem cukru v těle, což nezpůsobí žádné nepříznivé účinky na organismus. To vedlo k výzkumu a aplikaci PLA jako biomedicínského materiálu [29–30]. V roce 1997 byl PLA schválen FDA pro klinické použití jako farmaceutické pomocné látky a lékařské stehy. PLA je homopolymer monomeru kyseliny mléčné. Protože laktid (LA) je chirální molekula, existují dva druhy opticky aktivních látek, takže PLA má také kyselinu L-polymléčnou (PLLA), kyselinu polymléčnou pro praváky (PDLA), racemizaci Kyselinu polymléčnou (PDLLA) tyto tři rozměrové konfigurace. Mezi nimi PLLA a PDLA jsou semikrystalické polymery s vysokou pevností v tahu a pomalou rychlostí degradace. Jsou to ideální materiály pro chirurgické plastické materiály, chirurgické stehy a implantáty; zatímco PDLLA je amorfní kopolymer s nízkou pevností a rychlostí degradace. Rychlý, často používaný v nosičích dodávek léčiv a na lešení pro regeneraci tkání s nízkou pevností. Rychlost degradace PLA&# 39 je však obtížně kontrolovatelná, křehká a špatná odolnost proti nárazu, což výrazně omezuje rozsah jejího použití. V posledních letech lidé používají různé modifikační metody, jako je modifikace kopolymerace, příprava samo-zesílené kyseliny polymléčné nebo tvorba kompozitních materiálů s jinými látkami, aby kontrolovali rychlost degradace a zlepšili flexibilitu PLA, aby neustále rozšiřovali její aplikaci pole. Například kyselina polymléčná je hydrofobní polymer, který omezuje její použití v nosičích léčiv. Lidé proto zlepšují její hydrofilnost kopolymerací kyseliny polymléčné s hydrofilními látkami (jako je polyethylenglykol, kyselina polyglykolová, polyethylenoxid atd.). V současné době jsou implantáty PLA / PLGA široce používány jako nosiče s pomalým a kontrolovaným uvolňováním pro protinádorová léčiva, polypeptidy, proteinová léčiva a čínská léčiva. Kromě toho se PLA a modifikované PLA široce používají v očních materiálech, chirurgických šicích materiálech, materiálech pro vnitřní fixaci zlomenin a při opravách tkáňového inženýrství.
(3) Polykaprolakton (PCL)
PCL je polokrystalický lineární polyester s nízkou teplotou tání a teplotou skelného přechodu, velmi nízkou pevností v tahu (23 MPa), vysokým prodloužením při přetržení (700%) a je snadno rozpustný v mnoha organických rozpouštědlech. Kopolymerovaný s různými polymery má dobrou termoplasticitu a zpracovatelnost; suroviny PCL jsou navíc snadno dostupné, rychlost odbourávání je pomalá a má vynikající propustnost pro léčiva a biokompatibilitu. Proto se široce používá jako chirurgické stehy, zařízení pro fixaci vnitřních kostních štěpů, lékařské vybavení a biologicky odbouratelné nosiče s řízeným uvolňováním. Navíc úpravou PLA za účelem zlepšení její hydrofility a rychlosti degradace lze dále rozšířit rozsah její aplikace, jako jsou materiály pro opravy orgánů, umělou kůži, chirurgické antiadhezivní membrány a tkáňové a buněčné inženýrství.
3. Závěr
Biologicky odbouratelné materiály vykazují dobré fyzikální a chemické vlastnosti, biologické vlastnosti a biomechanické vlastnosti a lze je upravit a zpracovat podle skutečných podmínek, což v největší míře splňuje funkční potřeby biomedicíny a činí je užitečnými v mnoha oblastech biomedicíny. V této fázi se široce používaný výzkumný hotspot biologicky rozložitelných materiálů v oblasti biomedicíny začal přenášet ze šití a fixace na složitější oblasti, jako jsou materiály pro lešení tkáňového inženýrství. V praktických aplikacích však vysoké náklady na biologicky odbouratelné materiály mají stále určitý dopad na jejich propagaci na nejnižší úrovni. Je zejména třeba naléhavě vyřešit problém s řízením rychlosti degradace vhodné pro různé objekty. Například, jak upravit rychlost degradace PCL tak, aby vyhovovala potřebám krátkodobých nosičů léčiv, a jak upravit rychlost degradace PLA, aby vyhovovala potřebám inženýrství kostní tkáně. Obecně se však věří, že s neustálým vývojem a pokrokem v souvisejících oborech a technologiích budou problémy související s řízením rychlosti degradace biologicky rozložitelných materiálů a materiálovými náklady postupně vyřešeny. Výzkum a vývoj biologicky rozložitelných materiálů v oblasti biomedicíny Aplikace bude rovněž dále rozvíjena.
Nabízíme patentovaný plně biologicky odbouratelný film a sáček PVA, všechny produkty jsou vyráběny odlévacím zařízením, liší se od tradičních produktů vyfukování, všechny produkty vyfukování jsou plně biologicky nerozložitelné. Můžeme vyrábět pva fólie a sáčky v plně průhledných a různých barvách. a PVA fólie je hladší než tradiční výrobky pro vyfukování.
Nabízíme také organický materiál, plně biologicky odbouratelný film a tašky s patentovanou surovinou a výrobním procesem.
Pro více PVA fólií a sáčků nás prosím navštivte:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/