Bioloģiski noārdāmi materiāli un to pielietojums biomedicīnā
Nepārtraukti attīstoties medicīnas tehnoloģijām un pieaugot cilvēku dzīves līmenim, cilvēka audos ir sākuši plaši izmantot dažāda veida medicīniskos materiālus. Medicīnisko materiālu un cilvēka audu savietojamība, asins savietojamība un noārdīšanās spēja Cilvēki arvien vairāk pievērš uzmanību citiem jautājumiem. Tālāk sniegta sistemātiska analīze un diskusija par bioloģiski noārdāmo materiālu izmantošanu biomedicīnas jomā. Pirmkārt, tiek veikta iepriekšēja analīze par bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās principu, un pēc tam tiek analizēti parastie bioloģiski noārdāmie materiāli biomedicīnas jomā atbilstoši procesa un avota standartiem. Klasificējiet un iepazīstiniet ar dažu tipisku materiālu izmantošanu biomedicīnā.
1. Bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās princips
Bioloģiski noārdāmie materiāli mijiedarbojas ar dažādu faktoru, piemēram, ķermeņa šķidrumu, organisko makromolekulu, enzīmu, brīvo radikāļu, šūnu utt., Bioloģisko vidi un pakāpeniski sadalās zemas molekulmasas savienojumos, izmantojot virkni reakciju, piemēram, hidrolīzi, enzimolīzi un oksidāciju. monomērs. Pēc absorbcijas, gremošanas un vielmaiņas reakcijām noārdīšanās produkti tiek izvadīti no ķermeņa vai piedalās normālā ķermeņa metabolismā, lai organisms to absorbētu, lai pabeigtu noārdīšanās procesu. Ja ķermeņa šķidrums iekļūst bioloģiskajā materiālā no audiem vai ķermeņa šķidrumā tiek izšķīdināta noteikta bioloģiskā materiāla sastāvdaļa, tilpuma palielināšanās dēļ materiāls paplašināsies un eksudēs pats savu vielu. Šis process iznīcina paša materiāla ūdeņraža saiti un van der Vālsa spēku. , Materiālā radīs plaisas vai tukšumus, un galu galā materiāls bioloģiskajā vidē pakāpeniski tiks ķīmiski noārdīts. Klīniskajā praksē cilvēki cer, ka implantētie bioloģiski noārdāmie materiāli arī pabeidz diferenciācijas un noārdīšanās reakcijas bioloģisko audu apstrādes periodā saskaņā ar to pašu procedūru, lai izvairītos no ķermeņa' iekaisuma vai stresa reakcijas implantētā dēļ. materiāliem. Mēs zinām, ka ādas audu ārstēšanas laiks parasti ir no 3 līdz 10 dienām, viscerālo audu ārstēšanas laiks parasti ir no 1 līdz 2 mēnešiem, un lielu orgānu audu ārstēšanas laiks bieži ilgst 6 mēnešus vai ilgāk. Pēc tam, kad bioloģiski noārdāmie biomateriāli ir implantēti cilvēka ķermenī, to noārdīšanās spējas un noārdīšanās produkti ļoti ietekmē bioloģisko vidi, materiālās reakcijas un cilvēka ķermeņa reakcijas. Lēns noārdīšanās ātrums vai ilgs noārdīšanās produktu uzturēšanās laiks var viegli izraisīt iekaisumu cilvēka audos. , Tromboze un citas blakusparādības. Pētījumi [6] ir parādījuši, ka vairuma bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās process un progress ir pretrunā ar vislabāk gaidītajiem rezultātiem. Tāpēc, pētot un klīniski pielietojot bioloģiski noārdāmus materiālus, ar bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanos saistītie jautājumi ir jāizturas piesardzīgi, jo īpaši noārdīšanās ātrums un noārdīšanās produkti.
2. Bioloģiski noārdāmo materiālu pamatklasifikācija un pielietošana
Bioloģiski noārdāmos materiālus izmanto cilvēka ķermenī, un tiem jāatbilst stingriem nosacījumiem attiecībā uz pašu materiālu un tā ietekmi uz cilvēka ķermeni: viegli apstrādājami, zemu cenu, viegli sterilizējami, noteiktu noārdīšanās laiku, bioloģisko stabilitāti un mehāniskās īpašības, lai sasniegtu implantācijas vietas vajadzības, laba histosaderība, asins savietojamība un mehāniskā savietojamība, nav pirogēnu reakcijas, ģenētiskā toksicitāte, teratogenitāte un kancerogenitāte, nav kairinājuma un sensibilizācijas.
Pašlaik bioloģiski noārdāmos materiālus var klasificēt pēc dažādiem procesiem un avotiem, ieskaitot dabiskos polimēru noārdāmos materiālus, mikrobu sintētiskos noārdāmos polimēru materiālus un ķīmiski sintezētos noārdāmos polimēru materiālus [3,9]. Īpašā klasifikācija un piemērošana ir apkopota šādi:
1. Dabiski polimēru bioloģiski noārdāmi materiāli
Pašlaik biomedicīnas jomā visbiežāk izmantotie dabiskie polimēru bioloģiski noārdāmie materiāli galvenokārt ietver želatīnu, kolagēnu, polisaharīdus un zīda fibroīnu.
(1) Želatīna materiāls
Želatīnu galvenokārt iegūst no zīdītāju ādas, kauliem, cīpslām, astes un citiem audiem. Tā ievērojamākā iezīme ir ūdenī šķīstošs polimērs, kas pēc ūdens absorbcijas lēnām izplešas un mīkstina, un tam piemīt bioloģiskā saderība, želēšana un bioloģiskā noārdīšanās. Izmantojot želatīna īpašības, viegli veidojamu, fermentu noārdāmu un viegli absorbējamu cilvēka ķermenī, to var izmantot kā lēni atbrīvojošu materiālu zāļu nesējos, palīgvielās vai lēni atbrīvojošās čaumalās; labas gaisa caurlaidības un ūdens caurlaidības dēļ kā brūču pārsējs un mākslīgs ādas materiāls tas var novērst brūces šķidrumu vai sekundāru infekcijas simptomu rašanos; turklāt želatīna plazmas aizstājēji ir noārdāmi, netoksiski un imunogēni utt.
(2) Kolagēns
Kolagēns ir galvenā saistaudu sastāvdaļa, kas veido apmēram 1/3 no olbaltumvielu satura dzīvniekiem. Tas galvenokārt atrodas dzīvnieku audos, ādā, saitēs un skrimšļos. Tam ir ķermeņa orgānu atbalsta funkcijas, mehāniskās stabilitātes, elastības un izturības uzturēšana. Kā dabisks bioloģisks resurss tam piemīt labas bioloģiskās saderības, zemas imunogenitātes un bioloģiskās noārdīšanās īpašības; klīniskā lietošana ir parādījusi, ka kolagēns var ievērojami veicināt bojātu audu labošanu, atjaunošanos un atjaunošanu; bet tam trūkst pietiekama. Mehānisko izturību var uzlabot, savstarpēji saistot modifikāciju vai izmantojot kompozītmateriālus ar citiem bioloģiskiem materiāliem]. Pašlaik kolagēns ir plaši izmantots bioloģiski noārdāmo šuvju, hemostatisko līdzekļu un brūču pārsiju, bioloģisko plāksteru, kaulu remonta materiālu, hemodialīzes membrānu, hemostatisko līdzekļu, zāļu izdalīšanās nesēju sagatavošanā un kā audu inženierijas sastatnes, dažādu oftalmoloģisko ierīču un citu ierīču pagatavošanai. aspektiem. Tomēr, ņemot vērā klīnisko problēmu sarežģītību un nepieciešamību uzlabot produktus, kolagēna pielietošanas pētījumos joprojām ir jāatrisina daudzas problēmas, piemēram, heteroloģiskā kolagēna potenciālā imūnā atbilde, atlikušās šķērssaites iespējamā citotoksicitāte aģents un implantācija. Kolagēnam līdzīgu produktu mehāniskā izturība un noārdīšanās spēja.
(3) Polisaharīdu materiāli
Polisaharīdu materiālus galvenokārt iegūst no cietes, hialuronskābes, heparīna, hitīna un citām sastāvdaļām, un to bioloģiskā saderība un bioloģiskā noārdīšanās ir ļoti ideāla. Dabā hitīns ir bagāts ar saturu un ir liela svarīgu polisaharīdu klase, izņemot celulozi. Tas nav toksisks un tam nav blakusparādību. Tam ir laba afinitāte pret cilvēka šūnām, tas neizraisa noraidīšanu, kā arī ir laba biosaderība un noārdīšanās spēja. Turklāt tam ir arī antibakteriāla, pretvīrusu, pretaudzēju īpašības, kas veicina brūču sadzīšanu un spēcīgu adsorbcijas spēju. Tā kā hitīns satur daudzas polāras grupas, piemēram, ūdeņraža saites, un tam ir augsta kristāliskums, tas nešķīst skābē un sārmā un nešķīst ūdenī, tāpēc ķermenim to ir grūti izmantot. Pēc tam, kad deacetilēts hitozānā, hitīnu var izšķīdināt atšķaidītā skābē un ķermeņa šķidrumos, un cilvēka ķermenis to var izmantot. Hitīnam un hitozānam ir augsta ķīmiskā reaktivitāte, un to atvasinājumi pēc amidēšanas, karboksilēšanas, cianēšanas, paskābināšanas un citām modifikācijām tiek plaši izmantoti medicīnas jomā, piemēram, hemostatiskie līdzekļi, flokulanti, absorbējamās ķirurģiskās šuves, mākslīgā āda, brūču pārsienamie līdzekļi, lēni atbrīvojami pretvēža zāļu vai ķīmijterapijas līdzekļi, imobilizēti enzīmu nesēji, separācijas membrānas materiāli utt.
(4) Zīda fibroīns
Zīda fibroīns lielākoties iegūts no zīda, un tā iekšpusē ir ļoti bagātīgas aminoskābes, tāpēc tam ir laba bioloģiskā saderība, kā arī ir pierādīts, ka tas nav alerģiju izraisošs vai kancerogēns, ar izcilu caurspīdīgumu un gaisa caurlaidību, kā arī labu filmu veidojošu efektu. Tomēr zīda fibroīna molekulārās struktūras dēļ zīda fibroīna hidrofilitāte un mehāniskās īpašības pēc plēves veidošanās nav labas. Izmantojot sajaukšanas modifikācijas metodi, ūdeņraža saites un citi spēki, kas veidojas starp jauktajām makromolekulām un zīda fibroīnu, inducē zīda fibroīna molekulas, lai mainītu struktūru, var efektīvi uzlabot zīda fibroīna materiālu mehāniskās īpašības, termiskās īpašības un ūdens šķīdību. Pašlaik biomedicīnas jomā to plaši izmanto brūču pārklājuma materiālos, mākslīgā ādā, mākslīgajās cīpslu saitēs, kontaktlēcās, zāļu nesējos, mākslīgos asinsvadu nesējos un citās jomās.
2. Noārdāmo polimēru materiālu mikrobu sintēze
Noārdāmo polimēru materiālu mikrobu sintēze attiecas uz noteiktu organisko vielu (piemēram, glikozes vai cietes) izmantošanu kā pārtikas avotu oglekļa avota organisko vielu sintezēšanai poliesterā ar diferencējamām īpašībām kompleksās reakcijās, piemēram, mikroorganismu fermentācijā. Vai polisaharīdu polimēri. Pašlaik klīniskajā praksē plaši izmantotie mikrobu sintētisko polimēru bioloģiski noārdāmie materiāli galvenokārt ietver divus veidus: biopoliesteris (PHA) un polihidroksibutilesteris (PHB). Ņemiet par piemēru PHB. PHB ir augstas molekulārās polimērs, ko sintezē mikrobu šūnas. Tās struktūra un veiktspēja atšķiras no dabīgiem makromolekulāri noārdāmiem materiāliem, bet vairāk līdzinās alifātiskajiem poliestera polimēriem, ar dabisko un ķīmisko sintēzi noārdās. Polimēra priekšrocība, ka sadalīšanās produkti metabolisma rezultātā beidzot tiek izvadīti kā oglekļa dioksīds un ūdens, bez toksiskām vielām var ražot, sintezējot ķīmiskās izejvielas. Turklāt Tang Suyang un citi pētījumi ir parādījuši, ka PHB ir lieliska bioloģiskā saderība. Pašlaik to plaši izmanto absorbējamās ķirurģiskās šuvēs, ortopēdiskos materiālos un zāļu kontroles sistēmās.
3. Noārdāmo polimēru materiālu ķīmiskā sintēze
Salīdzinot ar dabīgiem polimēriem, bioloģiski noārdāmos polimērmateriālus, kas sintezēti ar ķīmiskām metodēm, var izvēlēties atbilstoši faktisko pielietojumu vajadzībām, izvēloties piemērotus monomērus vai kontrolējot reakcijas apstākļus sintēzes procesā vai veicot vienkāršas un lētas fizikālas vai ķīmiskas modifikācijas. utt., lai izstrādātu un pielāgotu tā struktūru un veiktspēju, lai sasniegtu mērķa materiāla sintezēšanas mērķi. Piemēram, izmantojot ķīmiskās kontroles metodes, var uzlabot polimēru materiālu izturību, noārdīšanās ātrumu, mikroporainu struktūru un caurlaidību, lai paplašinātu pielietojuma lauku. Pašlaik izstrādātajos un pētītajos ķīmiski sintezētajos bioloģiski noārdāmajos polimēros galvenā ķēde parasti satur hidrolizējamas esteru grupas, amido grupas vai urīnvielas grupas. Šis ir pašreizējā klīniskajā biomedicīnas praksē visvairāk pētītais un visplašāk izmantotais ķīmiski sintezēto noārdāmo polimēru materiālu veids - alifātiskie poliestera materiāli, piemēram, poliglikolīds (PGA), polilaktīnskābe (PLA) un polilaktīnskābes-glikolskābes kopolimērs (PLGA). ), tiks ieviests polikaprolaktons (PCL) utt.
(1) Poliglikolīds (PGA)
PGA ir lineārs alifātiskais poliesters ar visvienkāršāko struktūru. Tas izmanto glikolskābi kā pamata avotu, un tam ir plašs izejvielu klāsts, galvenokārt cukurbietes, nenobriedušas vīnogu sulas un cukurniedres. Starp esošajiem bioloģiski noārdāmajiem polimēriem PGA noārdīšanās ātrums ir samērā ātrs, īpaši izturība īsā laikā ātri sadalās. PGA ir pirmais bioloģiski noārdāms polimēru materiāls, ko lieto ķirurģisko šuvju absorbēšanai. Tās noārdīšanās produkta glikolskābes metabolītus galu galā var pilnībā izvadīt no ķermeņa, neradot kaitējumu cilvēka ķermenim. Daži literatūra rāda, ka pēc tam, kad PGA šuves ir atstātas ķermenī uz 2 nedēļām, stiepes izturību var samazināt uz pusi, un ķermenis pilnīgas noārdīšanās un absorbcijas stāvokli var sasniegt apmēram 4 mēnešos. Ar glikolskābi sagatavotā PGA materiāla molekulmasa ir lielāka par 10 000, un to var izmantot ķirurģiskām šuvēm. Tomēr tā augstās kristāliskuma dēļ (46% -50%) tam ir sarežģītas apstrādes, mazas izturības un ātras noārdīšanās ātruma trūkumi, taču tas nevar izpildīt implantējamo materiālu veiktspējas prasības. Tāpēc cilvēki to modificē, izmantojot dažādas metodes, lai optimizētu tā fizikālās un ķīmiskās īpašības, lai paplašinātu tā pielietojuma jomu. Piemēram, modificējot kopolimerizāciju, veidojot kopolimēru, kas integrē abu īpašības, lai uzlabotu PGA noārdāmību, biosaderību, mehāniskās īpašības utt .; vai ieviest sajaukšanas modifikāciju, lai izveidotu maisījumu, pievienojot savas polimēru šķiedras vai piedevas utt., Lai uzlabotu PGA izturību un citas īpašības. Pašlaik modificēto PGA plaši izmanto absorbējamās šuvēs, audu inženierijā, zāļu kontroles sistēmās, absorbējamos kaulu nagos, kaulu plāksnēs un ķirurģiskos korekcijas materiālos.
(2) Polipienskābe (PLA)
1966. gadā Kulkarni et al. atklāja, ka zemas molekulmasas un lielas molekulmasas PLA ir lieliska bioloģiskā saderība. Galīgie noārdīšanās produkti ir H2O un CO2. Pienskābe starpprodukts ir arī normāls cukura metabolīts organismā, kas neradīs negatīvu ietekmi uz organismu. Tas noveda pie PLA kā biomedicīnas materiāla izpētes un pielietošanas [29-30]. 1997. gadā FDA apstiprināja PLA klīniskai lietošanai kā farmaceitiskas palīgvielas un medicīniskas šuves. PLA ir pienskābes monomēra homopolimērs. Tā kā laktīds (LA) ir kirāla molekula, pastāv divu veidu optiski aktīvās vielas, tāpēc PLA ir arī L-polilaktīnskābe (PLLA), labās puses polilaktīnskābe (PDLA), racemizācijas polilaktīnskābe (PDLLA), šie trīs trīs izmēru konfigurācijas. Starp tiem PLLA un PDLA ir puskristāliski polimēri ar augstu stiepes izturību un lēnu noārdīšanās ātrumu. Tie ir ideāli materiāli ķirurģiskiem plastmasas materiāliem, ķirurģiskām šuvēm un implantu materiāliem; savukārt PDLLA ir amorfs kopolimērs ar zemu stiprību un noārdīšanās ātrumu. Ātri, bieži lieto zāļu piegādes nesējos un zemas stiprības audu reģenerācijas sastatnēs. Tomēr PLA' degradācijas ātrumu ir grūti kontrolēt, tas ir trausls un slikta triecienizturība, kas ievērojami ierobežo tā pielietojuma diapazonu. Pēdējos gados cilvēki ir izmantojuši dažādas modifikācijas metodes, piemēram, kopolimerizācijas modifikāciju, pašpastiprinātas polilaktīnskābes sagatavošanu vai kompozītmateriālu veidošanos ar citām vielām, lai kontrolētu PLA noārdīšanās ātrumu un uzlabotu tā elastību, lai nepārtraukti paplašinātu tā pielietojumu lauki. Piemēram, polilaktīnskābe ir hidrofobs polimērs, kas ierobežo tā pielietojumu zāļu nesējos. Tāpēc cilvēki uzlabo tā hidrofilitāti, kopolimerizējot polilaktīnskābi ar hidrofilām vielām (piemēram, polietilēnglikolu, poliglikolskābi, polietilēna oksīdu utt.). Pašlaik PLA / PLGA implanti ir plaši izmantoti kā lēnas un kontrolētas atbrīvošanās nesēji pretaudzēju zālēm, polipeptīdiem, olbaltumvielu medikamentiem un ķīniešu medikamentiem. Turklāt PLA un modificētu PLA plaši izmanto oftalmoloģiskajos materiālos, ķirurģiskās šuvēs, iekšējos fiksācijas materiālos lūzumiem un audu inženierijas remontos.
(3) Polikaprolaktons (PCL)
PCL ir puskristālisks lineārs poliesters ar zemu kušanas temperatūru un stikla pārejas temperatūru, ļoti zemu stiepes izturību (23 MPa), lielu pagarinājumu pie pārrāvuma (700%) un viegli šķīst daudzos organiskos šķīdinātājos. Kopolimerizēts ar dažādiem polimēriem, tam ir laba termoplastiskums un formēšanas apstrādājamība; turklāt PCL izejvielas ir viegli pieejamas, noārdīšanās ātrums ir lēns, un tai ir lieliska zāļu caurlaidība un biosaderība. Tādēļ to plaši izmanto kā ķirurģiskas šuves, iekšējās kaulu transplantāta fiksācijas ierīces, medicīnisko aprīkojumu un bioloģiski noārdāmus kontrolētas izdalīšanās nesējus. Turklāt, modificējot PLA, lai uzlabotu tā hidrofilitāti un noārdīšanās ātrumu, tā pielietošanas diapazonu var vēl vairāk paplašināt, piemēram, orgānu remonta materiālus, mākslīgo ādu, ķirurģiskās pret adhēzijas membrānas, kā arī audu un šūnu inženieriju.
3. Secinājums
Bioloģiski noārdāmiem materiāliem ir labas fizikālās un ķīmiskās īpašības, bioloģiskās īpašības un biomehāniskās īpašības, un tos var pielāgot un apstrādāt atbilstoši faktiskajiem apstākļiem, kas vislielākajā mērā atbilst biomedicīnas funkcionālajām vajadzībām un padara tos noderīgus daudzās biomedicīnas jomās. Šajā posmā plaši izmantots bioloģiski noārdāmo materiālu izpētes punkts biomedicīnas jomā ir sācis pāriet no šuvēm un fiksācijas uz sarežģītākām jomām, piemēram, audu inženierijas sastatņu materiāliem. Tomēr praktiski bioloģiski noārdāmo materiālu augstajām izmaksām joprojām ir noteikta ietekme uz to popularizēšanu vietējā līmenī. Jo īpaši steidzami jāatrisina dažādiem objektiem piemērota noārdīšanās ātruma kontrolēšanas problēma. Piemēram, kā pielāgot PCL noārdīšanās ātrumu, lai tas atbilstu īstermiņa zāļu nesēju vajadzībām, un kā pielāgot PLA noārdīšanās ātrumu, lai apmierinātu kaulu audu inženierijas vajadzības. Bet kopumā tiek uzskatīts, ka, nepārtraukti attīstot un attīstot saistītās disciplīnas un tehnoloģijas, pakāpeniski tiks atrisinātas problēmas, kas saistītas ar bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās ātruma kontroli un materiālu izmaksām. Bioloģiski noārdāmo materiālu izpēte un izstrāde biomedicīnas jomā Lietojumprogramma arī tiks tālāk attīstīta.
1. Bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās princips
Bioloģiski noārdāmie materiāli mijiedarbojas ar dažādu faktoru, piemēram, ķermeņa šķidrumu, organisko makromolekulu, enzīmu, brīvo radikāļu, šūnu utt., Bioloģisko vidi un pakāpeniski sadalās zemas molekulmasas savienojumos, izmantojot virkni reakciju, piemēram, hidrolīzi, enzimolīzi un oksidāciju. monomērs. Pēc absorbcijas, gremošanas un vielmaiņas reakcijām noārdīšanās produkti tiek izvadīti no ķermeņa vai piedalās normālā ķermeņa metabolismā, lai organisms to absorbētu, lai pabeigtu noārdīšanās procesu. Ja ķermeņa šķidrums iekļūst bioloģiskajā materiālā no audiem vai ķermeņa šķidrumā tiek izšķīdināta noteikta bioloģiskā materiāla sastāvdaļa, tilpuma palielināšanās dēļ materiāls paplašināsies un eksudēs pats savu vielu. Šis process iznīcina paša materiāla ūdeņraža saiti un van der Vālsa spēku. , Materiālā radīs plaisas vai tukšumus, un galu galā materiāls bioloģiskajā vidē pakāpeniski tiks ķīmiski noārdīts. Klīniskajā praksē cilvēki cer, ka implantētie bioloģiski noārdāmie materiāli arī pabeidz diferenciācijas un noārdīšanās reakcijas bioloģisko audu apstrādes periodā saskaņā ar to pašu procedūru, lai izvairītos no ķermeņa' iekaisuma vai stresa reakcijas implantētā dēļ. materiāliem. Mēs zinām, ka ādas audu ārstēšanas laiks parasti ir no 3 līdz 10 dienām, viscerālo audu ārstēšanas laiks parasti ir no 1 līdz 2 mēnešiem, un lielu orgānu audu ārstēšanas laiks bieži ilgst 6 mēnešus vai ilgāk. Pēc tam, kad bioloģiski noārdāmie biomateriāli ir implantēti cilvēka ķermenī, to noārdīšanās spējas un noārdīšanās produkti ļoti ietekmē bioloģisko vidi, materiālās reakcijas un cilvēka ķermeņa reakcijas. Lēns noārdīšanās ātrums vai ilgs noārdīšanās produktu uzturēšanās laiks var viegli izraisīt iekaisumu cilvēka audos. , Tromboze un citas blakusparādības. Pētījumi [6] ir parādījuši, ka vairuma bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās process un progress ir pretrunā ar vislabāk gaidītajiem rezultātiem. Tāpēc, pētot un klīniski pielietojot bioloģiski noārdāmus materiālus, ar bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanos saistītie jautājumi ir jāizturas piesardzīgi, jo īpaši noārdīšanās ātrums un noārdīšanās produkti.
2. Bioloģiski noārdāmo materiālu pamatklasifikācija un pielietošana
Bioloģiski noārdāmos materiālus izmanto cilvēka ķermenī, un tiem jāatbilst stingriem nosacījumiem attiecībā uz pašu materiālu un tā ietekmi uz cilvēka ķermeni: viegli apstrādājami, zemu cenu, viegli sterilizējami, noteiktu noārdīšanās laiku, bioloģisko stabilitāti un mehāniskās īpašības, lai sasniegtu implantācijas vietas vajadzības, laba histosaderība, asins savietojamība un mehāniskā savietojamība, nav pirogēnu reakcijas, ģenētiskā toksicitāte, teratogenitāte un kancerogenitāte, nav kairinājuma un sensibilizācijas.
Pašlaik bioloģiski noārdāmos materiālus var klasificēt pēc dažādiem procesiem un avotiem, ieskaitot dabiskos polimēru noārdāmos materiālus, mikrobu sintētiskos noārdāmos polimēru materiālus un ķīmiski sintezētos noārdāmos polimēru materiālus [3,9]. Īpašā klasifikācija un piemērošana ir apkopota šādi:
1. Dabiski polimēru bioloģiski noārdāmi materiāli
Pašlaik biomedicīnas jomā visbiežāk izmantotie dabiskie polimēru bioloģiski noārdāmie materiāli galvenokārt ietver želatīnu, kolagēnu, polisaharīdus un zīda fibroīnu.
(1) Želatīna materiāls
Želatīnu galvenokārt iegūst no zīdītāju ādas, kauliem, cīpslām, astes un citiem audiem. Tā ievērojamākā iezīme ir ūdenī šķīstošs polimērs, kas pēc ūdens absorbcijas lēnām izplešas un mīkstina, un tam piemīt bioloģiskā saderība, želēšana un bioloģiskā noārdīšanās. Izmantojot želatīna īpašības, viegli veidojamu, fermentu noārdāmu un viegli absorbējamu cilvēka ķermenī, to var izmantot kā lēni atbrīvojošu materiālu zāļu nesējos, palīgvielās vai lēni atbrīvojošās čaumalās; labas gaisa caurlaidības un ūdens caurlaidības dēļ kā brūču pārsējs un mākslīgs ādas materiāls tas var novērst brūces šķidrumu vai sekundāru infekcijas simptomu rašanos; turklāt želatīna plazmas aizstājēji ir noārdāmi, netoksiski un imunogēni utt.
(2) Kolagēns
Kolagēns ir galvenā saistaudu sastāvdaļa, kas veido apmēram 1/3 no olbaltumvielu satura dzīvniekiem. Tas galvenokārt atrodas dzīvnieku audos, ādā, saitēs un skrimšļos. Tam ir ķermeņa orgānu atbalsta funkcijas, mehāniskās stabilitātes, elastības un izturības uzturēšana. Kā dabisks bioloģisks resurss tam piemīt labas bioloģiskās saderības, zemas imunogenitātes un bioloģiskās noārdīšanās īpašības; klīniskā lietošana ir parādījusi, ka kolagēns var ievērojami veicināt bojātu audu labošanu, atjaunošanos un atjaunošanu; bet tam trūkst pietiekama. Mehānisko izturību var uzlabot, savstarpēji saistot modifikāciju vai izmantojot kompozītmateriālus ar citiem bioloģiskiem materiāliem]. Pašlaik kolagēns ir plaši izmantots bioloģiski noārdāmo šuvju, hemostatisko līdzekļu un brūču pārsiju, bioloģisko plāksteru, kaulu remonta materiālu, hemodialīzes membrānu, hemostatisko līdzekļu, zāļu izdalīšanās nesēju sagatavošanā un kā audu inženierijas sastatnes, dažādu oftalmoloģisko ierīču un citu ierīču pagatavošanai. aspektiem. Tomēr, ņemot vērā klīnisko problēmu sarežģītību un nepieciešamību uzlabot produktus, kolagēna pielietošanas pētījumos joprojām ir jāatrisina daudzas problēmas, piemēram, heteroloģiskā kolagēna potenciālā imūnā atbilde, atlikušās šķērssaites iespējamā citotoksicitāte aģents un implantācija. Kolagēnam līdzīgu produktu mehāniskā izturība un noārdīšanās spēja.
(3) Polisaharīdu materiāli
Polisaharīdu materiālus galvenokārt iegūst no cietes, hialuronskābes, heparīna, hitīna un citām sastāvdaļām, un to bioloģiskā saderība un bioloģiskā noārdīšanās ir ļoti ideāla. Dabā hitīns ir bagāts ar saturu un ir liela svarīgu polisaharīdu klase, izņemot celulozi. Tas nav toksisks un tam nav blakusparādību. Tam ir laba afinitāte pret cilvēka šūnām, tas neizraisa noraidīšanu, kā arī ir laba biosaderība un noārdīšanās spēja. Turklāt tam ir arī antibakteriāla, pretvīrusu, pretaudzēju īpašības, kas veicina brūču sadzīšanu un spēcīgu adsorbcijas spēju. Tā kā hitīns satur daudzas polāras grupas, piemēram, ūdeņraža saites, un tam ir augsta kristāliskums, tas nešķīst skābē un sārmā un nešķīst ūdenī, tāpēc ķermenim to ir grūti izmantot. Pēc tam, kad deacetilēts hitozānā, hitīnu var izšķīdināt atšķaidītā skābē un ķermeņa šķidrumos, un cilvēka ķermenis to var izmantot. Hitīnam un hitozānam ir augsta ķīmiskā reaktivitāte, un to atvasinājumi pēc amidēšanas, karboksilēšanas, cianēšanas, paskābināšanas un citām modifikācijām tiek plaši izmantoti medicīnas jomā, piemēram, hemostatiskie līdzekļi, flokulanti, absorbējamās ķirurģiskās šuves, mākslīgā āda, brūču pārsienamie līdzekļi, lēni atbrīvojami pretvēža zāļu vai ķīmijterapijas līdzekļi, imobilizēti enzīmu nesēji, separācijas membrānas materiāli utt.
(4) Zīda fibroīns
Zīda fibroīns lielākoties iegūts no zīda, un tā iekšpusē ir ļoti bagātīgas aminoskābes, tāpēc tam ir laba bioloģiskā saderība, kā arī ir pierādīts, ka tas nav alerģiju izraisošs vai kancerogēns, ar izcilu caurspīdīgumu un gaisa caurlaidību, kā arī labu filmu veidojošu efektu. Tomēr zīda fibroīna molekulārās struktūras dēļ zīda fibroīna hidrofilitāte un mehāniskās īpašības pēc plēves veidošanās nav labas. Izmantojot sajaukšanas modifikācijas metodi, ūdeņraža saites un citi spēki, kas veidojas starp jauktajām makromolekulām un zīda fibroīnu, inducē zīda fibroīna molekulas, lai mainītu struktūru, var efektīvi uzlabot zīda fibroīna materiālu mehāniskās īpašības, termiskās īpašības un ūdens šķīdību. Pašlaik biomedicīnas jomā to plaši izmanto brūču pārklājuma materiālos, mākslīgā ādā, mākslīgajās cīpslu saitēs, kontaktlēcās, zāļu nesējos, mākslīgos asinsvadu nesējos un citās jomās.
2. Noārdāmo polimēru materiālu mikrobu sintēze
Noārdāmo polimēru materiālu mikrobu sintēze attiecas uz noteiktu organisko vielu (piemēram, glikozes vai cietes) izmantošanu kā pārtikas avotu oglekļa avota organisko vielu sintezēšanai poliesterā ar diferencējamām īpašībām kompleksās reakcijās, piemēram, mikroorganismu fermentācijā. Vai polisaharīdu polimēri. Pašlaik klīniskajā praksē plaši izmantotie mikrobu sintētisko polimēru bioloģiski noārdāmie materiāli galvenokārt ietver divus veidus: biopoliesteris (PHA) un polihidroksibutilesteris (PHB). Ņemiet par piemēru PHB. PHB ir augstas molekulārās polimērs, ko sintezē mikrobu šūnas. Tās struktūra un veiktspēja atšķiras no dabīgiem makromolekulāri noārdāmiem materiāliem, bet vairāk līdzinās alifātiskajiem poliestera polimēriem, ar dabisko un ķīmisko sintēzi noārdās. Polimēra priekšrocība, ka sadalīšanās produkti metabolisma rezultātā beidzot tiek izvadīti kā oglekļa dioksīds un ūdens, bez toksiskām vielām var ražot, sintezējot ķīmiskās izejvielas. Turklāt Tang Suyang un citi pētījumi ir parādījuši, ka PHB ir lieliska bioloģiskā saderība. Pašlaik to plaši izmanto absorbējamās ķirurģiskās šuvēs, ortopēdiskos materiālos un zāļu kontroles sistēmās.
3. Noārdāmo polimēru materiālu ķīmiskā sintēze
Salīdzinot ar dabīgiem polimēriem, bioloģiski noārdāmos polimērmateriālus, kas sintezēti ar ķīmiskām metodēm, var izvēlēties atbilstoši faktisko pielietojumu vajadzībām, izvēloties piemērotus monomērus vai kontrolējot reakcijas apstākļus sintēzes procesā vai veicot vienkāršas un lētas fizikālas vai ķīmiskas modifikācijas. utt., lai izstrādātu un pielāgotu tā struktūru un veiktspēju, lai sasniegtu mērķa materiāla sintezēšanas mērķi. Piemēram, izmantojot ķīmiskās kontroles metodes, var uzlabot polimēru materiālu izturību, noārdīšanās ātrumu, mikroporainu struktūru un caurlaidību, lai paplašinātu pielietojuma lauku. Pašlaik izstrādātajos un pētītajos ķīmiski sintezētajos bioloģiski noārdāmajos polimēros galvenā ķēde parasti satur hidrolizējamas esteru grupas, amido grupas vai urīnvielas grupas. Šis ir pašreizējā klīniskajā biomedicīnas praksē visvairāk pētītais un visplašāk izmantotais ķīmiski sintezēto noārdāmo polimēru materiālu veids - alifātiskie poliestera materiāli, piemēram, poliglikolīds (PGA), polilaktīnskābe (PLA) un polilaktīnskābes-glikolskābes kopolimērs (PLGA). ), tiks ieviests polikaprolaktons (PCL) utt.
(1) Poliglikolīds (PGA)
PGA ir lineārs alifātiskais poliesters ar visvienkāršāko struktūru. Tas izmanto glikolskābi kā pamata avotu, un tam ir plašs izejvielu klāsts, galvenokārt cukurbietes, nenobriedušas vīnogu sulas un cukurniedres. Starp esošajiem bioloģiski noārdāmajiem polimēriem PGA noārdīšanās ātrums ir samērā ātrs, īpaši izturība īsā laikā ātri sadalās. PGA ir pirmais bioloģiski noārdāms polimēru materiāls, ko lieto ķirurģisko šuvju absorbēšanai. Tās noārdīšanās produkta glikolskābes metabolītus galu galā var pilnībā izvadīt no ķermeņa, neradot kaitējumu cilvēka ķermenim. Daži literatūra rāda, ka pēc tam, kad PGA šuves ir atstātas ķermenī uz 2 nedēļām, stiepes izturību var samazināt uz pusi, un ķermenis pilnīgas noārdīšanās un absorbcijas stāvokli var sasniegt apmēram 4 mēnešos. Ar glikolskābi sagatavotā PGA materiāla molekulmasa ir lielāka par 10 000, un to var izmantot ķirurģiskām šuvēm. Tomēr tā augstās kristāliskuma dēļ (46% -50%) tam ir sarežģītas apstrādes, mazas izturības un ātras noārdīšanās ātruma trūkumi, taču tas nevar izpildīt implantējamo materiālu veiktspējas prasības. Tāpēc cilvēki to modificē, izmantojot dažādas metodes, lai optimizētu tā fizikālās un ķīmiskās īpašības, lai paplašinātu tā pielietojuma jomu. Piemēram, modificējot kopolimerizāciju, veidojot kopolimēru, kas integrē abu īpašības, lai uzlabotu PGA noārdāmību, biosaderību, mehāniskās īpašības utt .; vai ieviest sajaukšanas modifikāciju, lai izveidotu maisījumu, pievienojot savas polimēru šķiedras vai piedevas utt., Lai uzlabotu PGA izturību un citas īpašības. Pašlaik modificēto PGA plaši izmanto absorbējamās šuvēs, audu inženierijā, zāļu kontroles sistēmās, absorbējamos kaulu nagos, kaulu plāksnēs un ķirurģiskos korekcijas materiālos.
(2) Polipienskābe (PLA)
1966. gadā Kulkarni et al. atklāja, ka zemas molekulmasas un lielas molekulmasas PLA ir lieliska bioloģiskā saderība. Galīgie noārdīšanās produkti ir H2O un CO2. Pienskābe starpprodukts ir arī normāls cukura metabolīts organismā, kas neradīs negatīvu ietekmi uz organismu. Tas noveda pie PLA kā biomedicīnas materiāla izpētes un pielietošanas [29-30]. 1997. gadā FDA apstiprināja PLA klīniskai lietošanai kā farmaceitiskas palīgvielas un medicīniskas šuves. PLA ir pienskābes monomēra homopolimērs. Tā kā laktīds (LA) ir kirāla molekula, pastāv divu veidu optiski aktīvās vielas, tāpēc PLA ir arī L-polilaktīnskābe (PLLA), labās puses polilaktīnskābe (PDLA), racemizācijas polilaktīnskābe (PDLLA), šie trīs trīs izmēru konfigurācijas. Starp tiem PLLA un PDLA ir puskristāliski polimēri ar augstu stiepes izturību un lēnu noārdīšanās ātrumu. Tie ir ideāli materiāli ķirurģiskiem plastmasas materiāliem, ķirurģiskām šuvēm un implantu materiāliem; savukārt PDLLA ir amorfs kopolimērs ar zemu stiprību un noārdīšanās ātrumu. Ātri, bieži lieto zāļu piegādes nesējos un zemas stiprības audu reģenerācijas sastatnēs. Tomēr PLA' degradācijas ātrumu ir grūti kontrolēt, tas ir trausls un slikta triecienizturība, kas ievērojami ierobežo tā pielietojuma diapazonu. Pēdējos gados cilvēki ir izmantojuši dažādas modifikācijas metodes, piemēram, kopolimerizācijas modifikāciju, pašpastiprinātas polilaktīnskābes sagatavošanu vai kompozītmateriālu veidošanos ar citām vielām, lai kontrolētu PLA noārdīšanās ātrumu un uzlabotu tā elastību, lai nepārtraukti paplašinātu tā pielietojumu lauki. Piemēram, polilaktīnskābe ir hidrofobs polimērs, kas ierobežo tā pielietojumu zāļu nesējos. Tāpēc cilvēki uzlabo tā hidrofilitāti, kopolimerizējot polilaktīnskābi ar hidrofilām vielām (piemēram, polietilēnglikolu, poliglikolskābi, polietilēna oksīdu utt.). Pašlaik PLA / PLGA implanti ir plaši izmantoti kā lēnas un kontrolētas atbrīvošanās nesēji pretaudzēju zālēm, polipeptīdiem, olbaltumvielu medikamentiem un ķīniešu medikamentiem. Turklāt PLA un modificētu PLA plaši izmanto oftalmoloģiskajos materiālos, ķirurģiskās šuvēs, iekšējos fiksācijas materiālos lūzumiem un audu inženierijas remontos.
(3) Polikaprolaktons (PCL)
PCL ir puskristālisks lineārs poliesters ar zemu kušanas temperatūru un stikla pārejas temperatūru, ļoti zemu stiepes izturību (23 MPa), lielu pagarinājumu pie pārrāvuma (700%) un viegli šķīst daudzos organiskos šķīdinātājos. Kopolimerizēts ar dažādiem polimēriem, tam ir laba termoplastiskums un formēšanas apstrādājamība; turklāt PCL izejvielas ir viegli pieejamas, noārdīšanās ātrums ir lēns, un tai ir lieliska zāļu caurlaidība un biosaderība. Tādēļ to plaši izmanto kā ķirurģiskas šuves, iekšējās kaulu transplantāta fiksācijas ierīces, medicīnisko aprīkojumu un bioloģiski noārdāmus kontrolētas izdalīšanās nesējus. Turklāt, modificējot PLA, lai uzlabotu tā hidrofilitāti un noārdīšanās ātrumu, tā pielietošanas diapazonu var vēl vairāk paplašināt, piemēram, orgānu remonta materiālus, mākslīgo ādu, ķirurģiskās pret adhēzijas membrānas, kā arī audu un šūnu inženieriju.
3. Secinājums
Bioloģiski noārdāmiem materiāliem ir labas fizikālās un ķīmiskās īpašības, bioloģiskās īpašības un biomehāniskās īpašības, un tos var pielāgot un apstrādāt atbilstoši faktiskajiem apstākļiem, kas vislielākajā mērā atbilst biomedicīnas funkcionālajām vajadzībām un padara tos noderīgus daudzās biomedicīnas jomās. Šajā posmā plaši izmantots bioloģiski noārdāmo materiālu izpētes punkts biomedicīnas jomā ir sācis pāriet no šuvēm un fiksācijas uz sarežģītākām jomām, piemēram, audu inženierijas sastatņu materiāliem. Tomēr praktiski bioloģiski noārdāmo materiālu augstajām izmaksām joprojām ir noteikta ietekme uz to popularizēšanu vietējā līmenī. Jo īpaši steidzami jāatrisina dažādiem objektiem piemērota noārdīšanās ātruma kontrolēšanas problēma. Piemēram, kā pielāgot PCL noārdīšanās ātrumu, lai tas atbilstu īstermiņa zāļu nesēju vajadzībām, un kā pielāgot PLA noārdīšanās ātrumu, lai apmierinātu kaulu audu inženierijas vajadzības. Bet kopumā tiek uzskatīts, ka, nepārtraukti attīstot un attīstot saistītās disciplīnas un tehnoloģijas, pakāpeniski tiks atrisinātas problēmas, kas saistītas ar bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās ātruma kontroli un materiālu izmaksām. Bioloģiski noārdāmo materiālu izpēte un izstrāde biomedicīnas jomā Lietojumprogramma arī tiks tālāk attīstīta.
1. Bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās princips
Bioloģiski noārdāmie materiāli mijiedarbojas ar dažādu faktoru, piemēram, ķermeņa šķidrumu, organisko makromolekulu, enzīmu, brīvo radikāļu, šūnu utt., Bioloģisko vidi un pakāpeniski sadalās zemas molekulmasas savienojumos, izmantojot virkni reakciju, piemēram, hidrolīzi, enzimolīzi un oksidāciju. monomērs. Pēc absorbcijas, gremošanas un vielmaiņas reakcijām noārdīšanās produkti tiek izvadīti no ķermeņa vai piedalās normālā ķermeņa metabolismā, lai organisms to absorbētu, lai pabeigtu noārdīšanās procesu. Ja ķermeņa šķidrums iekļūst bioloģiskajā materiālā no audiem vai ķermeņa šķidrumā tiek izšķīdināta noteikta bioloģiskā materiāla sastāvdaļa, tilpuma palielināšanās dēļ materiāls paplašināsies un eksudēs pats savu vielu. Šis process iznīcina paša materiāla ūdeņraža saiti un van der Vālsa spēku. , Materiālā radīs plaisas vai tukšumus, un galu galā materiāls bioloģiskajā vidē pakāpeniski tiks ķīmiski noārdīts. Klīniskajā praksē cilvēki cer, ka implantētie bioloģiski noārdāmie materiāli arī pabeidz diferenciācijas un noārdīšanās reakcijas bioloģisko audu apstrādes periodā saskaņā ar to pašu procedūru, lai izvairītos no ķermeņa' iekaisuma vai stresa reakcijas implantētā dēļ. materiāliem. Mēs zinām, ka ādas audu ārstēšanas laiks parasti ir no 3 līdz 10 dienām, viscerālo audu ārstēšanas laiks parasti ir no 1 līdz 2 mēnešiem, un lielu orgānu audu ārstēšanas laiks bieži ilgst 6 mēnešus vai ilgāk. Pēc tam, kad bioloģiski noārdāmie biomateriāli ir implantēti cilvēka ķermenī, to noārdīšanās spējas un noārdīšanās produkti ļoti ietekmē bioloģisko vidi, materiālās reakcijas un cilvēka ķermeņa reakcijas. Lēns noārdīšanās ātrums vai ilgs noārdīšanās produktu uzturēšanās laiks var viegli izraisīt iekaisumu cilvēka audos. , Tromboze un citas blakusparādības. Pētījumi [6] ir parādījuši, ka vairuma bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās process un progress ir pretrunā ar vislabāk gaidītajiem rezultātiem. Tāpēc, pētot un klīniski pielietojot bioloģiski noārdāmus materiālus, ar bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanos saistītie jautājumi ir jāizturas piesardzīgi, jo īpaši noārdīšanās ātrums un noārdīšanās produkti.
2. Bioloģiski noārdāmo materiālu pamatklasifikācija un pielietošana
Bioloģiski noārdāmos materiālus izmanto cilvēka ķermenī, un tiem jāatbilst stingriem nosacījumiem attiecībā uz pašu materiālu un tā ietekmi uz cilvēka ķermeni: viegli apstrādājami, zemu cenu, viegli sterilizējami, noteiktu noārdīšanās laiku, bioloģisko stabilitāti un mehāniskās īpašības, lai sasniegtu implantācijas vietas vajadzības, laba histosaderība, asins savietojamība un mehāniskā savietojamība, nav pirogēnu reakcijas, ģenētiskā toksicitāte, teratogenitāte un kancerogenitāte, nav kairinājuma un sensibilizācijas.
Pašlaik bioloģiski noārdāmos materiālus var klasificēt pēc dažādiem procesiem un avotiem, ieskaitot dabiskos polimēru noārdāmos materiālus, mikrobu sintētiskos noārdāmos polimēru materiālus un ķīmiski sintezētos noārdāmos polimēru materiālus [3,9]. Īpašā klasifikācija un piemērošana ir apkopota šādi:
1. Dabiski polimēru bioloģiski noārdāmi materiāli
Pašlaik biomedicīnas jomā visbiežāk izmantotie dabiskie polimēru bioloģiski noārdāmie materiāli galvenokārt ietver želatīnu, kolagēnu, polisaharīdus un zīda fibroīnu.
(1) Želatīna materiāls
Želatīnu galvenokārt iegūst no zīdītāju ādas, kauliem, cīpslām, astes un citiem audiem. Tā ievērojamākā iezīme ir ūdenī šķīstošs polimērs, kas pēc ūdens absorbcijas lēnām izplešas un mīkstina, un tam piemīt bioloģiskā saderība, želēšana un bioloģiskā noārdīšanās. Izmantojot želatīna īpašības, viegli veidojamu, fermentu noārdāmu un viegli absorbējamu cilvēka ķermenī, to var izmantot kā lēni atbrīvojošu materiālu zāļu nesējos, palīgvielās vai lēni atbrīvojošās čaumalās; labas gaisa caurlaidības un ūdens caurlaidības dēļ kā brūču pārsējs un mākslīgs ādas materiāls tas var novērst brūces šķidrumu vai sekundāru infekcijas simptomu rašanos; turklāt želatīna plazmas aizstājēji ir noārdāmi, netoksiski un imunogēni utt.
(2) Kolagēns
Kolagēns ir galvenā saistaudu sastāvdaļa, kas veido apmēram 1/3 no olbaltumvielu satura dzīvniekiem. Tas galvenokārt atrodas dzīvnieku audos, ādā, saitēs un skrimšļos. Tam ir ķermeņa orgānu atbalsta funkcijas, mehāniskās stabilitātes, elastības un izturības uzturēšana. Kā dabisks bioloģisks resurss tam piemīt labas bioloģiskās saderības, zemas imunogenitātes un bioloģiskās noārdīšanās īpašības; klīniskā lietošana ir parādījusi, ka kolagēns var ievērojami veicināt bojātu audu labošanu, atjaunošanos un atjaunošanu; bet tam trūkst pietiekama. Mehānisko izturību var uzlabot, savstarpēji saistot modifikāciju vai izmantojot kompozītmateriālus ar citiem bioloģiskiem materiāliem]. Pašlaik kolagēns ir plaši izmantots bioloģiski noārdāmo šuvju, hemostatisko līdzekļu un brūču pārsiju, bioloģisko plāksteru, kaulu remonta materiālu, hemodialīzes membrānu, hemostatisko līdzekļu, zāļu izdalīšanās nesēju sagatavošanā un kā audu inženierijas sastatnes, dažādu oftalmoloģisko ierīču un citu ierīču pagatavošanai. aspektiem. Tomēr, ņemot vērā klīnisko problēmu sarežģītību un nepieciešamību uzlabot produktus, kolagēna pielietošanas pētījumos joprojām ir jāatrisina daudzas problēmas, piemēram, heteroloģiskā kolagēna potenciālā imūnā atbilde, atlikušās šķērssaites iespējamā citotoksicitāte aģents un implantācija. Kolagēnam līdzīgu produktu mehāniskā izturība un noārdīšanās spēja.
(3) Polisaharīdu materiāli
Polisaharīdu materiālus galvenokārt iegūst no cietes, hialuronskābes, heparīna, hitīna un citām sastāvdaļām, un to bioloģiskā saderība un bioloģiskā noārdīšanās ir ļoti ideāla. Dabā hitīns ir bagāts ar saturu un ir liela svarīgu polisaharīdu klase, izņemot celulozi. Tas nav toksisks un tam nav blakusparādību. Tam ir laba afinitāte pret cilvēka šūnām, tas neizraisa noraidīšanu, kā arī ir laba biosaderība un noārdīšanās spēja. Turklāt tam ir arī antibakteriāla, pretvīrusu, pretaudzēju īpašības, kas veicina brūču sadzīšanu un spēcīgu adsorbcijas spēju. Tā kā hitīns satur daudzas polāras grupas, piemēram, ūdeņraža saites, un tam ir augsta kristāliskums, tas nešķīst skābē un sārmā un nešķīst ūdenī, tāpēc ķermenim to ir grūti izmantot. Pēc tam, kad deacetilēts hitozānā, hitīnu var izšķīdināt atšķaidītā skābē un ķermeņa šķidrumos, un cilvēka ķermenis to var izmantot. Hitīnam un hitozānam ir augsta ķīmiskā reaktivitāte, un to atvasinājumi pēc amidēšanas, karboksilēšanas, cianēšanas, paskābināšanas un citām modifikācijām tiek plaši izmantoti medicīnas jomā, piemēram, hemostatiskie līdzekļi, flokulanti, absorbējamās ķirurģiskās šuves, mākslīgā āda, brūču pārsienamie līdzekļi, lēni atbrīvojami pretvēža zāļu vai ķīmijterapijas līdzekļi, imobilizēti enzīmu nesēji, separācijas membrānas materiāli utt.
(4) Zīda fibroīns
Zīda fibroīns lielākoties iegūts no zīda, un tā iekšpusē ir ļoti bagātīgas aminoskābes, tāpēc tam ir laba bioloģiskā saderība, kā arī ir pierādīts, ka tas nav alerģiju izraisošs vai kancerogēns, ar izcilu caurspīdīgumu un gaisa caurlaidību, kā arī labu filmu veidojošu efektu. Tomēr zīda fibroīna molekulārās struktūras dēļ zīda fibroīna hidrofilitāte un mehāniskās īpašības pēc plēves veidošanās nav labas. Izmantojot sajaukšanas modifikācijas metodi, ūdeņraža saites un citi spēki, kas veidojas starp jauktajām makromolekulām un zīda fibroīnu, inducē zīda fibroīna molekulas, lai mainītu struktūru, var efektīvi uzlabot zīda fibroīna materiālu mehāniskās īpašības, termiskās īpašības un ūdens šķīdību. Pašlaik biomedicīnas jomā to plaši izmanto brūču pārklājuma materiālos, mākslīgā ādā, mākslīgajās cīpslu saitēs, kontaktlēcās, zāļu nesējos, mākslīgos asinsvadu nesējos un citās jomās.
2. Noārdāmo polimēru materiālu mikrobu sintēze
Noārdāmo polimēru materiālu mikrobu sintēze attiecas uz noteiktu organisko vielu (piemēram, glikozes vai cietes) izmantošanu kā pārtikas avotu oglekļa avota organisko vielu sintezēšanai poliesterā ar diferencējamām īpašībām kompleksās reakcijās, piemēram, mikroorganismu fermentācijā. Vai polisaharīdu polimēri. Pašlaik klīniskajā praksē plaši izmantotie mikrobu sintētisko polimēru bioloģiski noārdāmie materiāli galvenokārt ietver divus veidus: biopoliesteris (PHA) un polihidroksibutilesteris (PHB). Ņemiet par piemēru PHB. PHB ir augstas molekulārās polimērs, ko sintezē mikrobu šūnas. Tās struktūra un veiktspēja atšķiras no dabīgiem makromolekulāri noārdāmiem materiāliem, bet vairāk līdzinās alifātiskajiem poliestera polimēriem, ar dabisko un ķīmisko sintēzi noārdās. Polimēra priekšrocība, ka sadalīšanās produkti metabolisma rezultātā beidzot tiek izvadīti kā oglekļa dioksīds un ūdens, bez toksiskām vielām var ražot, sintezējot ķīmiskās izejvielas. Turklāt Tang Suyang un citi pētījumi ir parādījuši, ka PHB ir lieliska bioloģiskā saderība. Pašlaik to plaši izmanto absorbējamās ķirurģiskās šuvēs, ortopēdiskos materiālos un zāļu kontroles sistēmās.
3. Noārdāmo polimēru materiālu ķīmiskā sintēze
Salīdzinot ar dabīgiem polimēriem, bioloģiski noārdāmos polimērmateriālus, kas sintezēti ar ķīmiskām metodēm, var izvēlēties atbilstoši faktisko pielietojumu vajadzībām, izvēloties piemērotus monomērus vai kontrolējot reakcijas apstākļus sintēzes procesā vai veicot vienkāršas un lētas fizikālas vai ķīmiskas modifikācijas. utt., lai izstrādātu un pielāgotu tā struktūru un veiktspēju, lai sasniegtu mērķa materiāla sintezēšanas mērķi. Piemēram, izmantojot ķīmiskās kontroles metodes, var uzlabot polimēru materiālu izturību, noārdīšanās ātrumu, mikroporainu struktūru un caurlaidību, lai paplašinātu pielietojuma lauku. Pašlaik izstrādātajos un pētītajos ķīmiski sintezētajos bioloģiski noārdāmajos polimēros galvenā ķēde parasti satur hidrolizējamas esteru grupas, amido grupas vai urīnvielas grupas. Šis ir pašreizējā klīniskajā biomedicīnas praksē visvairāk pētītais un visplašāk izmantotais ķīmiski sintezēto noārdāmo polimēru materiālu veids - alifātiskie poliestera materiāli, piemēram, poliglikolīds (PGA), polilaktīnskābe (PLA) un polilaktīnskābes-glikolskābes kopolimērs (PLGA). ), tiks ieviests polikaprolaktons (PCL) utt.
(1) Poliglikolīds (PGA)
PGA ir lineārs alifātiskais poliesters ar visvienkāršāko struktūru. Tas izmanto glikolskābi kā pamata avotu, un tam ir plašs izejvielu klāsts, galvenokārt cukurbietes, nenobriedušas vīnogu sulas un cukurniedres. Starp esošajiem bioloģiski noārdāmajiem polimēriem PGA noārdīšanās ātrums ir samērā ātrs, īpaši izturība īsā laikā ātri sadalās. PGA ir pirmais bioloģiski noārdāms polimēru materiāls, ko lieto ķirurģisko šuvju absorbēšanai. Tās noārdīšanās produkta glikolskābes metabolītus galu galā var pilnībā izvadīt no ķermeņa, neradot kaitējumu cilvēka ķermenim. Daži literatūra rāda, ka pēc tam, kad PGA šuves ir atstātas ķermenī uz 2 nedēļām, stiepes izturību var samazināt uz pusi, un ķermenis pilnīgas noārdīšanās un absorbcijas stāvokli var sasniegt apmēram 4 mēnešos. Ar glikolskābi sagatavotā PGA materiāla molekulmasa ir lielāka par 10 000, un to var izmantot ķirurģiskām šuvēm. Tomēr tā augstās kristāliskuma dēļ (46% -50%) tam ir sarežģītas apstrādes, mazas izturības un ātras noārdīšanās ātruma trūkumi, taču tas nevar izpildīt implantējamo materiālu veiktspējas prasības. Tāpēc cilvēki to modificē, izmantojot dažādas metodes, lai optimizētu tā fizikālās un ķīmiskās īpašības, lai paplašinātu tā pielietojuma jomu. Piemēram, modificējot kopolimerizāciju, veidojot kopolimēru, kas integrē abu īpašības, lai uzlabotu PGA noārdāmību, biosaderību, mehāniskās īpašības utt .; vai ieviest sajaukšanas modifikāciju, lai izveidotu maisījumu, pievienojot savas polimēru šķiedras vai piedevas utt., Lai uzlabotu PGA izturību un citas īpašības. Pašlaik modificēto PGA plaši izmanto absorbējamās šuvēs, audu inženierijā, zāļu kontroles sistēmās, absorbējamos kaulu nagos, kaulu plāksnēs un ķirurģiskos korekcijas materiālos.
(2) Polipienskābe (PLA)
1966. gadā Kulkarni et al. atklāja, ka zemas molekulmasas un lielas molekulmasas PLA ir lieliska bioloģiskā saderība. Galīgie noārdīšanās produkti ir H2O un CO2. Pienskābe starpprodukts ir arī normāls cukura metabolīts organismā, kas neradīs negatīvu ietekmi uz organismu. Tas noveda pie PLA kā biomedicīnas materiāla izpētes un pielietošanas [29-30]. 1997. gadā FDA apstiprināja PLA klīniskai lietošanai kā farmaceitiskas palīgvielas un medicīniskas šuves. PLA ir pienskābes monomēra homopolimērs. Tā kā laktīds (LA) ir kirāla molekula, pastāv divu veidu optiski aktīvās vielas, tāpēc PLA ir arī L-polilaktīnskābe (PLLA), labās puses polilaktīnskābe (PDLA), racemizācijas polilaktīnskābe (PDLLA), šie trīs trīs izmēru konfigurācijas. Starp tiem PLLA un PDLA ir puskristāliski polimēri ar augstu stiepes izturību un lēnu noārdīšanās ātrumu. Tie ir ideāli materiāli ķirurģiskiem plastmasas materiāliem, ķirurģiskām šuvēm un implantu materiāliem; savukārt PDLLA ir amorfs kopolimērs ar zemu stiprību un noārdīšanās ātrumu. Ātri, bieži lieto zāļu piegādes nesējos un zemas stiprības audu reģenerācijas sastatnēs. Tomēr PLA' degradācijas ātrumu ir grūti kontrolēt, tas ir trausls un slikta triecienizturība, kas ievērojami ierobežo tā pielietojuma diapazonu. Pēdējos gados cilvēki ir izmantojuši dažādas modifikācijas metodes, piemēram, kopolimerizācijas modifikāciju, pašpastiprinātas polilaktīnskābes sagatavošanu vai kompozītmateriālu veidošanos ar citām vielām, lai kontrolētu PLA noārdīšanās ātrumu un uzlabotu tā elastību, lai nepārtraukti paplašinātu tā pielietojumu lauki. Piemēram, polilaktīnskābe ir hidrofobs polimērs, kas ierobežo tā pielietojumu zāļu nesējos. Tāpēc cilvēki uzlabo tā hidrofilitāti, kopolimerizējot polilaktīnskābi ar hidrofilām vielām (piemēram, polietilēnglikolu, poliglikolskābi, polietilēna oksīdu utt.). Pašlaik PLA / PLGA implanti ir plaši izmantoti kā lēnas un kontrolētas atbrīvošanās nesēji pretaudzēju zālēm, polipeptīdiem, olbaltumvielu medikamentiem un ķīniešu medikamentiem. Turklāt PLA un modificētu PLA plaši izmanto oftalmoloģiskajos materiālos, ķirurģiskās šuvēs, iekšējos fiksācijas materiālos lūzumiem un audu inženierijas remontos.
(3) Polikaprolaktons (PCL)
PCL ir puskristālisks lineārs poliesters ar zemu kušanas temperatūru un stikla pārejas temperatūru, ļoti zemu stiepes izturību (23 MPa), lielu pagarinājumu pie pārrāvuma (700%) un viegli šķīst daudzos organiskos šķīdinātājos. Kopolimerizēts ar dažādiem polimēriem, tam ir laba termoplastiskums un formēšanas apstrādājamība; turklāt PCL izejvielas ir viegli pieejamas, noārdīšanās ātrums ir lēns, un tai ir lieliska zāļu caurlaidība un biosaderība. Tādēļ to plaši izmanto kā ķirurģiskas šuves, iekšējās kaulu transplantāta fiksācijas ierīces, medicīnisko aprīkojumu un bioloģiski noārdāmus kontrolētas izdalīšanās nesējus. Turklāt, modificējot PLA, lai uzlabotu tā hidrofilitāti un noārdīšanās ātrumu, tā pielietošanas diapazonu var vēl vairāk paplašināt, piemēram, orgānu remonta materiālus, mākslīgo ādu, ķirurģiskās pret adhēzijas membrānas, kā arī audu un šūnu inženieriju.
3. Secinājums
Bioloģiski noārdāmiem materiāliem ir labas fizikālās un ķīmiskās īpašības, bioloģiskās īpašības un biomehāniskās īpašības, un tos var pielāgot un apstrādāt atbilstoši faktiskajiem apstākļiem, kas vislielākajā mērā atbilst biomedicīnas funkcionālajām vajadzībām un padara tos noderīgus daudzās biomedicīnas jomās. Šajā posmā plaši izmantots bioloģiski noārdāmo materiālu izpētes punkts biomedicīnas jomā ir sācis pāriet no šuvēm un fiksācijas uz sarežģītākām jomām, piemēram, audu inženierijas sastatņu materiāliem. Tomēr praktiski bioloģiski noārdāmo materiālu augstajām izmaksām joprojām ir noteikta ietekme uz to popularizēšanu vietējā līmenī. Jo īpaši steidzami jāatrisina dažādiem objektiem piemērota noārdīšanās ātruma kontrolēšanas problēma. Piemēram, kā pielāgot PCL noārdīšanās ātrumu, lai tas atbilstu īstermiņa zāļu nesēju vajadzībām, un kā pielāgot PLA noārdīšanās ātrumu, lai apmierinātu kaulu audu inženierijas vajadzības. Bet kopumā tiek uzskatīts, ka, nepārtraukti attīstot un attīstot saistītās disciplīnas un tehnoloģijas, pakāpeniski tiks atrisinātas problēmas, kas saistītas ar bioloģiski noārdāmo materiālu noārdīšanās ātruma kontroli un materiālu izmaksām. Bioloģiski noārdāmo materiālu izpēte un izstrāde biomedicīnas jomā Lietojumprogramma arī tiks tālāk attīstīta.
Mēs piedāvājam patentētu pilnu bioloģiski noārdāmu plēvi un PVA maisiņu, visi produkti tiek izgatavoti, izmantojot liešanas aprīkojumu. Tas atšķiras no tradicionālajiem izstrādājumiem ar izpūšanu, visi pūšanas produkti nav pilnībā bioloģiski noārdāmi. Mēs varam ražot PVA plēves un maisiņus pilnīgi caurspīdīgās un dažādās krāsās. un PVA plēve ir vienmērīgāka nekā tradicionālie pūšanas formēšanas izstrādājumi.
Mēs piedāvājam arī organisko materiālu bioloģiski noārdāmās plēves un somas ar patentētu izejvielu un ražošanas procesu.
Lai iegūtu vairāk PVA plēves un maisiņu izstrādājumu, lūdzu, apmeklējiet mūs:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/