Biologisk nedbrytbare materialer og deres anvendelse i biomedisin

Biologisk nedbrytbare materialer og deres anvendelse i biomedisin

Med den kontinuerlige utviklingen av medisinsk teknologi og den økende forbedringen av folks levestandard, har forskjellige typer medisinsk materiale begynt å bli mye brukt i humane vev. Kompatibilitet, blodkompatibilitet og nedbrytbarhet mellom medisinske materialer og humane vev. Folk tar mer og mer hensyn til andre problemer. Følgende er en systematisk analyse og diskusjon om anvendelsen av biologisk nedbrytbare materialer i det biomedisinske feltet. Først blir det gjort en foreløpig analyse av nedbrytningsprinsippet for biologisk nedbrytbare materialer, og deretter blir de vanlige biologisk nedbrytbare materialene i det biomedisinske feltet analysert i henhold til prosess- og kildestandardene. Klassifiser og introduser anvendelsen av noen typiske materialer i biomedisin.

1. Nedbrytningsprinsipp for biologisk nedbrytbare materialer

Biologisk nedbrytbare materialer samhandler med det biologiske miljøet til forskjellige faktorer som kroppsvæsker, organiske makromolekyler, enzymer, frie radikaler, celler, etc., og brytes gradvis ned i forbindelser med lav molekylvekt gjennom en rekke reaksjoner som hydrolyse, enzymolyse og oksidasjon. monomer. Etter absorpsjon, fordøyelse og metabolske reaksjoner skilles nedbrytningsproduktene ut av kroppen eller deltar i kroppens normale metabolisme for å bli absorbert av kroppen for å fullføre nedbrytningsprosessen. Hvis kroppsvæsken kommer inn i det biologiske materialet fra vevet eller en bestemt komponent av det biologiske materialet er oppløst i kroppsvæsken, vil materialet ekspandere på grunn av volumøkningen og ekssudere sin egen substans. Denne prosessen ødelegger hydrogenbindingen og van der Waals-kraften i selve materialet. , Vil forårsake sprekker eller hulrom i materialet, og til slutt vil materialet gradvis gjennomgå kjemisk nedbrytning i det biologiske miljøet. I klinisk praksis håper folk at de implanterte biologisk nedbrytbare materialene også vil fullføre differensierings- og nedbrytningsreaksjonene i løpet av den biologiske vevsbehandlingsperioden i henhold til samme prosedyre, for å unngå kroppens' s betennelse eller stressrespons på grunn av den implanterte materialer. Vi vet at behandlingstiden for hudvev vanligvis er innen 3 til 10 dager, behandlingstiden for visceralt vev er vanligvis mellom 1 og 2 måneder, og behandlingstiden for store organvev tar ofte 6 måneder eller mer. Etter at biologisk nedbrytbare biomaterialer er implantert i menneskekroppen, har deres nedbrytningsevne og nedbrytningsprodukter stor innvirkning på det biologiske miljøet, materialreaksjoner og menneskelige kroppsreaksjoner. Den langsomme nedbrytningshastigheten eller den lange oppholdstiden for nedbrytningsprodukter kan lett forårsake betennelse i humant vev. , Trombose og andre bivirkninger. Studier [6] har vist at nedbrytingsprosessen og fremdriften for de fleste biologisk nedbrytbare materialer er uforenlig med de beste forventede resultatene. Derfor, ved forskning og klinisk anvendelse av biologisk nedbrytbare materialer, må nedbrytingsrelaterte problemer med biologisk nedbrytbare materialer behandles med forsiktighet, spesielt nedbrytningshastigheten og nedbrytningsproduktene.

2. Grunnleggende klassifisering og anvendelse av biologisk nedbrytbare materialer

Biologisk nedbrytbare materialer brukes i menneskekroppen og må oppfylle strenge betingelser med hensyn til selve materialet og dets effekter på menneskekroppen: enkel å behandle, lav pris, lett å sterilisere, bestemt nedbrytningstid, biologisk stabilitet og mekaniske egenskaper for å møte behov for implantasjonsstedet, god histokompatibilitet, blodkompatibilitet og mekanisk kompatibilitet, ingen pyrogenreaksjon, genetisk toksisitet, teratogenisitet og karsinogenisitet, ingen irritasjon og sensibilisering.

For øyeblikket kan biologisk nedbrytbare materialer klassifiseres i henhold til forskjellige prosesser og kilder, inkludert naturlige polymernedbrytbare materialer, mikrobielle syntetiske nedbrytbare polymermaterialer og kjemisk syntetiserte nedbrytbare polymermaterialer [3,9]. Den spesifikke klassifiseringen og anvendelsen oppsummeres som følger:

1. Naturlig polymer biologisk nedbrytbare materialer

For tiden inkluderer de mest brukte naturlige biologiske nedbrytbare materialene i det biomedisinske feltet hovedsakelig gelatin, kollagen, polysakkarider og silkefibroin.

(1) Gelatinemateriale

Gelatin kommer hovedsakelig fra pattedyrs hud, bein, sene, hale og annet vev. Den mest bemerkelsesverdige funksjonen er vannløselig polymer, som sakte utvider seg og mykner opp etter å ha absorbert vann, og har biokompatibilitet, gelering og biologisk nedbrytbarhet. Ved å benytte egenskapene til gelatin, lett å danne, nedbrytbart av enzymer og lett å bli absorbert av menneskekroppen, kan det brukes som materiale med langsom frigjøring i legemiddelbærere, hjelpestoffer eller skall med langsom frigjøring; på grunn av god luftgjennomtrengelighet og vanngjennomtrengelighet Som sårforbinding og kunstig hudmateriale kan det forhindre væske fra såret eller forekomst av sekundære infeksjonssymptomer; i tillegg er gelatinplasmaerstatninger nedbrytbare, ikke-toksiske og ikke-immunogene, etc. Klinisk fordel.

(2) Kollagen

Kollagen er hovedkomponenten i bindevev, som utgjør omtrent 1/3 av proteininnholdet i dyr. Det finnes hovedsakelig i dyrevev, hud, leddbånd og brusk. Den har funksjonene til å støtte kroppsorganer, opprettholde mekanisk stabilitet, elastisitet og styrke. Som en naturlig biologisk ressurs har den egenskapene til god biokompatibilitet, lav immunogenisitet og biologisk nedbrytbarhet; klinisk bruk har vist at kollagen i betydelig grad kan fremme reparasjon, regenerering og rekonstruksjon av mangelfullt vev; men den mangler tilstrekkelig. Den mekaniske styrken kan forbedres ved tverrbindingsmodifisering eller komposittbruk med andre biologiske materialer]. For tiden har kollagen blitt mye brukt i fremstilling av biologisk nedbrytbare suturer, hemostatiske midler og sårforbindelser, biologiske flekker, beinreparasjonsmaterialer, hemodialysemembraner, hemostatiske midler, medikamentfrigjøringsbærere, og som vevstekniske stillaser, forskjellige oftalmiske behandlinger Enheter og andre aspekter. I lys av kompleksiteten i kliniske problemer og behovet for produktoppgraderinger, er det fortsatt mange problemer som skal løses i søknadsforskningen av kollagen, slik som den potensielle immunresponsen til heterolog kollagen, den mulige cytotoksisiteten til gjenværende tverrbinding. agent og implantasjon. Den mekaniske styrken og nedbrytningsstyrbarheten til kollagenlignende produkter.

(3) Polysakkaridmaterialer

Polysakkaridmaterialer er hovedsakelig avledet fra stivelse, hyaluronsyre, heparin, kitin og andre ingredienser, og deres biokompatibilitet og biologisk nedbrytbarhet er veldig ideell. I naturen er kitin rik på innhold og er en stor klasse av viktige polysakkarider unntatt cellulose. Det er giftfritt og har ingen bivirkninger. Den har god tilhørighet til humane celler, forårsaker ikke avvisning, og har god biokompatibilitet og nedbrytbarhet. I tillegg har den også egenskapene til antibakteriell, antiviral, antitumor, som fremmer sårheling og sterk adsorpsjonskapasitet. Fordi kitin inneholder mange polare grupper som hydrogenbindinger og har høy krystallinitet, er det uoppløselig i syre og alkali og uoppløselig i vann, så det er vanskelig å bli brukt av kroppen. Imidlertid kan kitin oppløses i fortynnet syre og kroppsvæsker etter å ha blitt deacetylert til kitosan, og kan brukes av menneskekroppen. Kitin og kitosan har høy kjemisk reaktivitet, og deres derivater etter amidering, karboksylering, cyanering, forsuring og andre modifikasjoner er mye brukt i det medisinske området, slik som hemostatiske midler, flokkuleringsmidler, absorberbare kirurgiske suturer, kunstig hud, sårforbindelser, langsom frigjøring midler for kreftmedisiner eller kjemoterapeutika, immobiliserte enzymbærere, separasjonsmembranmaterialer, etc.

(4) Silkefibroin

Silkefibroin er hovedsakelig avledet av silke og inneholder veldig rike aminosyrer inne, så det har god biokompatibilitet, og det har vist seg å være ikke-allergifremkallende eller kreftfremkallende, med utmerket gjennomsiktighet og luftgjennomtrengelighet og god filmdannende effekt. Imidlertid, på grunn av den molekylære strukturen til silkefibroin, er hydrofiliciteten til silkefibron og de mekaniske egenskapene etter filmdannelse ikke gode. Gjennom blandingsmodifiseringsmetoden induserer hydrogenbindinger og andre krefter dannet mellom de blandede makromolekylene og silkefibroinen silkefibroinmolekyler for å endre strukturen, og kan effektivt forbedre de mekaniske egenskapene, termiske egenskapene og vannløseligheten til silkefibroinmaterialer. For tiden er det innen biomedisin mye brukt i sårbeleggmaterialer, kunstig hud, kunstige senebånd, kontaktlinser, medikamentbærere, kunstige blodkarbærere og andre felt.

2. Mikrobiell syntese av nedbrytbare polymermaterialer

Mikrobiell syntese av nedbrytbare polymermaterialer refererer til bruken av visse organiske stoffer (som glukose eller stivelse) som en matkilde for å syntetisere organisk materiale av karbonkilde til en polyester med differensierbare egenskaper under en serie komplekse reaksjoner som gjæring av mikroorganismer Eller polysakkaridpolymerer. For tiden inkluderer mikrobielle syntetiske polymerer biologisk nedbrytbare materialer som er mye brukt i klinisk praksis hovedsakelig to typer: biopolyester (PHA) og polyhydroksybutylester (PHB). Ta PHB som et eksempel. PHB er en høymolekylær polymer syntetisert av mikrobielle celler. Dens struktur og ytelse er forskjellig fra naturlige makromolekylære nedbrytbare materialer, men ligner mer på alifatiske polyesterpolymerer, med naturlig og kjemisk syntese nedbrytbar Fordelen med polymer, nedbrytningsproduktene skilles endelig ut som karbondioksid og vann gjennom metabolisme, uten noen giftige stoffer som kan produseres ved syntesen av kjemiske råvarer. I tillegg har Tang Suyang og andre studier vist at PHB har utmerket biokompatibilitet. For tiden har den blitt mye brukt i absorberbare kirurgiske suturer, ortopediske materialer og medikamentkontrollsystemer.

3. Kjemisk syntese av nedbrytbare polymermaterialer

Sammenlignet med naturlige polymerer kan biologisk nedbrytbare polymermaterialer syntetisert ved kjemiske metoder velges i henhold til behovene til faktiske applikasjoner, ved å velge passende monomerer, eller ved å kontrollere reaksjonsbetingelsene i synteseprosessen, eller utføre enkle og rimelige fysiske eller kjemiske modifikasjoner , etc., for å designe og justere strukturen og ytelsen for å oppnå formålet med å syntetisere målmaterialet. For eksempel, gjennom kjemiske kontrollmetoder, kan styrke, nedbrytningshastighet, mikroporøs struktur og permeabilitet av polymermaterialer forbedres for å utvide applikasjonsfeltet. I de kjemisk syntetiserte biologisk nedbrytbare polymerene som for tiden er utviklet og undersøkt, inneholder hovedkjeden generelt hydrolyserbare estergrupper, amidogrupper eller ureagrupper. Følgende er den mest etterforskede og mest brukte typen av kjemisk syntetiserte nedbrytbare polymermaterialer i dagens kliniske biomedisinske praksis - alifatiske polyestermaterialer, slik som polyglykolid (PGA), polymelkesyre (PLA) og polymjölksyre-glykolsyre-kopolymer (PLGA ), polykaprolakton (PCL) osv. vil bli introdusert.

(1) Polyglykolid (PGA)

PGA er den lineære alifatiske polyester med den enkleste strukturen. Den bruker glykolsyre som basiskilde og har et bredt spekter av råvarer, hovedsakelig sukkerroer, umoden druesaft og sukkerrør. Blant de eksisterende biologisk nedbrytbare polymerene er nedbrytningshastigheten til PGA relativt rask, spesielt styrken avtar raskt på kort tid. PGA er det første biologisk nedbrytbare polymermaterialet som brukes til å absorbere kirurgiske suturer. Metabolittene i nedbrytingsproduktet glykolsyre kan til slutt skilles ut fra kroppen uten å skade menneskekroppen. Noen litteraturer viser at etter at PGA-suturer er igjen i kroppen i 2 uker, kan strekkstyrken reduseres med halvparten, og kroppen kan nå en tilstand av fullstendig nedbrytning og absorpsjon på omtrent 4 måneder. PGA-materialet fremstilt av glykolsyre har en molekylvekt på mer enn 10 000 og kan brukes til kirurgiske suturer. På grunn av sin høye krystallinitet (46-50%) har den imidlertid ulempene med vanskelig bearbeiding, lav styrke og rask nedbrytningshastighet, men den kan ikke oppfylle ytelseskravene til implanterbare materialer. Derfor endrer folk det gjennom en rekke metoder for å optimalisere dets fysiske og kjemiske egenskaper for å utvide applikasjonsfeltet. For eksempel, gjennom kopolymerisasjonsmodifisering for å danne en kopolymer som integrerer egenskapene til de to for å forbedre nedbrytbarheten, biokompatibiliteten, de mekaniske egenskapene til PGA, etc .; eller implementere blandingsmodifisering for å danne en blanding ved å tilsette egne polymerfibre eller tilsetningsstoffer, etc., For å forbedre styrken og andre egenskaper til PGA. Foreløpig har modifisert PGA blitt mye brukt i absorberbare suturer, vevsteknikk, medikamentkontrollsystemer, absorberbare benspiker, beinplater og kirurgiske korreksjonsmaterialer.

(2) Melkesyre (PLA)

I 1966 ble Kulkarni et al. fant at lavmolekylær vekt og høymolekylær vekt PLA har utmerket biokompatibilitet. De siste nedbrytningsproduktene er H2O og CO2. Mellomproduktet melkesyre er også en normal sukkermetabolitt i kroppen, noe som ikke vil forårsake noen skadelige effekter på organismen. Dette førte til forskning og anvendelse av PLA som et biomedisinsk materiale [29-30]. I 1997 ble PLA godkjent av FDA for klinisk bruk som farmasøytiske hjelpestoffer og medisinske suturer. PLA er en homopolymer av melkesyre-monomer. Fordi laktid (LA) er et kiralt molekyl, er det to typer optisk aktive stoffer, slik at PLA også har L-polymelkesyre (PLLA), høyrehåndet polymelkesyre (PDLA), racemisering Polymelkesyre (PDLLA) disse tre tre- dimensjonale konfigurasjoner. Blant dem er PLLA og PDLA semikrystallinske polymerer med høy strekkfasthet og langsom nedbrytningshastighet. De er ideelle materialer for kirurgiske plastmaterialer, kirurgiske suturer og implantatmaterialer; mens PDLLA er en amorf kopolymer med lav styrke og nedbrytningshastighet. Rask, ofte brukt i legemiddeltilførselsbærere og stillestader med lav styrke vevsregenerering. Imidlertid er nedbrytningshastigheten for PLA&# 39 vanskelig å kontrollere, sprø og dårlig motstandsdyktighet mot støt, noe som begrenser bruksområdet. De siste årene har folk brukt forskjellige modifikasjonsmetoder som kopolymerisasjonsmodifisering, fremstilling av selvforsterket polymjölksyre eller dannelse av komposittmaterialer med andre stoffer for å kontrollere nedbrytningshastigheten og forbedre fleksibiliteten til PLA, for kontinuerlig å utvide anvendelsen Enger. For eksempel er polymelkesyre en hydrofob polymer, som begrenser dens anvendelse i legemiddelbærere. Derfor forbedrer folk hydrofiliteten ved å kopolymerisere polymelkesyre med hydrofile stoffer (som polyetylenglykol, polyglykolsyre, polyetylenoksid, etc.). For tiden har PLA / PLGA-implantater blitt mye brukt som bærere med langsom og kontrollert frigjøring for antitumormedisiner, polypeptider, proteinmedisiner og kinesiske medisiner. I tillegg er PLA og modifisert PLA mye brukt i oftalmiske materialer, kirurgiske suturer, interne fikseringsmaterialer for brudd og vevstekniske reparasjoner.

(3) Polykaprolakton (PCL)

PCL er en halvkrystallinsk lineær polyester med lavt smeltepunkt og glassovergangstemperatur, veldig lav strekkfasthet (23 MPa), høy bruddforlengelse (700%), og er lett løselig i mange organiske løsningsmidler. Kopolymerisert med en rekke polymerer, den har god termoplastisitet og støpeprosessering; i tillegg er PCL-råvarer lett tilgjengelige, nedbrytningshastigheten er langsom og den har utmerket medikamentpermeabilitet og biokompatibilitet. Derfor blir det mye brukt som kirurgiske suturer, interne beintransplantasjonsfikseringsenheter, medisinsk utstyr og biologisk nedbrytbare bærere med kontrollert frigjøring. I tillegg, ved å modifisere PLA for å forbedre dens hydrofilicitet og nedbrytningshastighet, kan dets bruksområde utvides ytterligere, slik som organreparasjonsmaterialer, kunstig hud, kirurgiske anti-klebemembraner, og vevs- og celleteknikk.

3. Konklusjon

Biologisk nedbrytbare materialer har gode fysiske og kjemiske egenskaper, biologiske egenskaper og biomekaniske egenskaper, og kan justeres og behandles i henhold til faktiske forhold, som oppfyller de funksjonelle behovene til biomedisin i størst grad, og gjør dem nyttige innen mange felt innen biomedisin. Mye brukt, på dette stadiet, har forsknings-hotspot av biologisk nedbrytbare materialer innen biomedisin begynt å overføres fra sutur og fiksering til mer komplekse felt som vevsteknisk stillasmateriale. Imidlertid har de høye kostnadene for biologisk nedbrytbare materialer i praktiske anvendelser fortsatt en viss innvirkning på deres promotering av grasrota. Spesielt må problemet med å kontrollere nedbrytningshastigheten som er egnet for forskjellige gjenstander løses umiddelbart. For eksempel hvordan du kan justere nedbrytningshastigheten til PCL for å møte behovene til kortsiktige legemiddelbærere, og hvordan du kan justere nedbrytningshastigheten til PLA for å møte behovene til beinvevsteknikk. Men generelt antas det at med kontinuerlig utvikling og utvikling av relaterte fagområder og teknologier, vil problemene knyttet til nedbrytningshastighetskontroll av biologisk nedbrytbare materialer og materialkostnader gradvis løses. Forskning og utvikling av biologisk nedbrytbare materialer innen biomedisin Applikasjonen vil også bli videreutviklet.

1. Nedbrytningsprinsipp for biologisk nedbrytbare materialer

Biologisk nedbrytbare materialer samhandler med det biologiske miljøet til forskjellige faktorer som kroppsvæsker, organiske makromolekyler, enzymer, frie radikaler, celler, etc., og brytes gradvis ned i forbindelser med lav molekylvekt gjennom en rekke reaksjoner som hydrolyse, enzymolyse og oksidasjon. monomer. Etter absorpsjon, fordøyelse og metabolske reaksjoner skilles nedbrytningsproduktene ut av kroppen eller deltar i kroppens normale metabolisme for å bli absorbert av kroppen for å fullføre nedbrytningsprosessen. Hvis kroppsvæsken kommer inn i det biologiske materialet fra vevet eller en bestemt komponent av det biologiske materialet er oppløst i kroppsvæsken, vil materialet ekspandere på grunn av volumøkningen og ekssudere sin egen substans. Denne prosessen ødelegger hydrogenbindingen og van der Waals-kraften i selve materialet. , Vil forårsake sprekker eller hulrom i materialet, og til slutt vil materialet gradvis gjennomgå kjemisk nedbrytning i det biologiske miljøet. I klinisk praksis håper folk at de implanterte biologisk nedbrytbare materialene også vil fullføre differensierings- og nedbrytningsreaksjonene i løpet av den biologiske vevsbehandlingsperioden i henhold til samme prosedyre, for å unngå kroppens' s betennelse eller stressrespons på grunn av den implanterte materialer. Vi vet at behandlingstiden for hudvev vanligvis er innen 3 til 10 dager, behandlingstiden for visceralt vev er vanligvis mellom 1 og 2 måneder, og behandlingstiden for store organvev tar ofte 6 måneder eller mer. Etter at biologisk nedbrytbare biomaterialer er implantert i menneskekroppen, har deres nedbrytningsevne og nedbrytningsprodukter stor innvirkning på det biologiske miljøet, materialreaksjoner og menneskelige kroppsreaksjoner. Den langsomme nedbrytningshastigheten eller den lange oppholdstiden for nedbrytningsprodukter kan lett forårsake betennelse i humant vev. , Trombose og andre bivirkninger. Studier [6] har vist at nedbrytingsprosessen og fremdriften for de fleste biologisk nedbrytbare materialer er uforenlig med de beste forventede resultatene. Derfor, ved forskning og klinisk anvendelse av biologisk nedbrytbare materialer, må nedbrytingsrelaterte problemer med biologisk nedbrytbare materialer behandles med forsiktighet, spesielt nedbrytningshastigheten og nedbrytningsproduktene.

2. Grunnleggende klassifisering og anvendelse av biologisk nedbrytbare materialer

Biologisk nedbrytbare materialer brukes i menneskekroppen og må oppfylle strenge betingelser med hensyn til selve materialet og dets effekter på menneskekroppen: enkel å behandle, lav pris, lett å sterilisere, bestemt nedbrytningstid, biologisk stabilitet og mekaniske egenskaper for å møte behov for implantasjonsstedet, god histokompatibilitet, blodkompatibilitet og mekanisk kompatibilitet, ingen pyrogenreaksjon, genetisk toksisitet, teratogenisitet og karsinogenisitet, ingen irritasjon og sensibilisering.

For øyeblikket kan biologisk nedbrytbare materialer klassifiseres i henhold til forskjellige prosesser og kilder, inkludert naturlige polymernedbrytbare materialer, mikrobielle syntetiske nedbrytbare polymermaterialer og kjemisk syntetiserte nedbrytbare polymermaterialer [3,9]. Den spesifikke klassifiseringen og anvendelsen oppsummeres som følger:

1. Naturlig polymer biologisk nedbrytbare materialer

For tiden inkluderer de mest brukte naturlige biologiske nedbrytbare materialene i det biomedisinske feltet hovedsakelig gelatin, kollagen, polysakkarider og silkefibroin.

(1) Gelatinemateriale

Gelatin kommer hovedsakelig fra pattedyrs hud, bein, sene, hale og annet vev. Den mest bemerkelsesverdige funksjonen er vannløselig polymer, som sakte utvider seg og mykner opp etter å ha absorbert vann, og har biokompatibilitet, gelering og biologisk nedbrytbarhet. Ved å benytte egenskapene til gelatin, lett å danne, nedbrytbart av enzymer og lett å bli absorbert av menneskekroppen, kan det brukes som materiale med langsom frigjøring i legemiddelbærere, hjelpestoffer eller skall med langsom frigjøring; på grunn av god luftgjennomtrengelighet og vanngjennomtrengelighet Som sårforbinding og kunstig hudmateriale kan det forhindre væske fra såret eller forekomst av sekundære infeksjonssymptomer; i tillegg er gelatinplasmaerstatninger nedbrytbare, ikke-toksiske og ikke-immunogene, etc. Klinisk fordel.

(2) Kollagen

Kollagen er hovedkomponenten i bindevev, som utgjør omtrent 1/3 av proteininnholdet i dyr. Det finnes hovedsakelig i dyrevev, hud, leddbånd og brusk. Den har funksjonene til å støtte kroppsorganer, opprettholde mekanisk stabilitet, elastisitet og styrke. Som en naturlig biologisk ressurs har den egenskapene til god biokompatibilitet, lav immunogenisitet og biologisk nedbrytbarhet; klinisk bruk har vist at kollagen i betydelig grad kan fremme reparasjon, regenerering og rekonstruksjon av mangelfullt vev; men den mangler tilstrekkelig. Den mekaniske styrken kan forbedres ved tverrbindingsmodifisering eller komposittbruk med andre biologiske materialer]. For tiden har kollagen blitt mye brukt i fremstilling av biologisk nedbrytbare suturer, hemostatiske midler og sårforbindelser, biologiske flekker, beinreparasjonsmaterialer, hemodialysemembraner, hemostatiske midler, medikamentfrigjøringsbærere, og som vevstekniske stillaser, forskjellige oftalmiske behandlinger Enheter og andre aspekter. I lys av kompleksiteten i kliniske problemer og behovet for produktoppgraderinger, er det fortsatt mange problemer som skal løses i søknadsforskningen av kollagen, slik som den potensielle immunresponsen til heterolog kollagen, den mulige cytotoksisiteten til gjenværende tverrbinding. agent og implantasjon. Den mekaniske styrken og nedbrytningsstyrbarheten til kollagenlignende produkter.

(3) Polysakkaridmaterialer

Polysakkaridmaterialer er hovedsakelig avledet fra stivelse, hyaluronsyre, heparin, kitin og andre ingredienser, og deres biokompatibilitet og biologisk nedbrytbarhet er veldig ideell. I naturen er kitin rik på innhold og er en stor klasse av viktige polysakkarider unntatt cellulose. Det er giftfritt og har ingen bivirkninger. Den har god tilhørighet til humane celler, forårsaker ikke avvisning, og har god biokompatibilitet og nedbrytbarhet. I tillegg har den også egenskapene til antibakteriell, antiviral, antitumor, som fremmer sårheling og sterk adsorpsjonskapasitet. Fordi kitin inneholder mange polare grupper som hydrogenbindinger og har høy krystallinitet, er det uoppløselig i syre og alkali og uoppløselig i vann, så det er vanskelig å bli brukt av kroppen. Imidlertid kan kitin oppløses i fortynnet syre og kroppsvæsker etter å ha blitt deacetylert til kitosan, og kan brukes av menneskekroppen. Kitin og kitosan har høy kjemisk reaktivitet, og deres derivater etter amidering, karboksylering, cyanering, forsuring og andre modifikasjoner er mye brukt i det medisinske området, slik som hemostatiske midler, flokkuleringsmidler, absorberbare kirurgiske suturer, kunstig hud, sårforbindelser, langsom frigjøring midler for kreftmedisiner eller kjemoterapeutika, immobiliserte enzymbærere, separasjonsmembranmaterialer, etc.

(4) Silkefibroin

Silkefibroin er hovedsakelig avledet av silke og inneholder veldig rike aminosyrer inne, så det har god biokompatibilitet, og det har vist seg å være ikke-allergifremkallende eller kreftfremkallende, med utmerket gjennomsiktighet og luftgjennomtrengelighet og god filmdannende effekt. Imidlertid, på grunn av den molekylære strukturen til silkefibroin, er hydrofiliciteten til silkefibron og de mekaniske egenskapene etter filmdannelse ikke gode. Gjennom blandingsmodifiseringsmetoden induserer hydrogenbindinger og andre krefter dannet mellom de blandede makromolekylene og silkefibroinen silkefibroinmolekyler for å endre strukturen, og kan effektivt forbedre de mekaniske egenskapene, termiske egenskapene og vannløseligheten til silkefibroinmaterialer. For tiden er det innen biomedisin mye brukt i sårbeleggmaterialer, kunstig hud, kunstige senebånd, kontaktlinser, medikamentbærere, kunstige blodkarbærere og andre felt.

2. Mikrobiell syntese av nedbrytbare polymermaterialer

Mikrobiell syntese av nedbrytbare polymermaterialer refererer til bruken av visse organiske stoffer (som glukose eller stivelse) som en matkilde for å syntetisere organisk materiale av karbonkilde til en polyester med differensierbare egenskaper under en serie komplekse reaksjoner som gjæring av mikroorganismer Eller polysakkaridpolymerer. For tiden inkluderer mikrobielle syntetiske polymerer biologisk nedbrytbare materialer som er mye brukt i klinisk praksis hovedsakelig to typer: biopolyester (PHA) og polyhydroksybutylester (PHB). Ta PHB som et eksempel. PHB er en høymolekylær polymer syntetisert av mikrobielle celler. Dens struktur og ytelse er forskjellig fra naturlige makromolekylære nedbrytbare materialer, men ligner mer på alifatiske polyesterpolymerer, med naturlig og kjemisk syntese nedbrytbar Fordelen med polymer, nedbrytningsproduktene skilles endelig ut som karbondioksid og vann gjennom metabolisme, uten noen giftige stoffer som kan produseres ved syntesen av kjemiske råvarer. I tillegg har Tang Suyang og andre studier vist at PHB har utmerket biokompatibilitet. For tiden har den blitt mye brukt i absorberbare kirurgiske suturer, ortopediske materialer og medikamentkontrollsystemer.

3. Kjemisk syntese av nedbrytbare polymermaterialer

Sammenlignet med naturlige polymerer kan biologisk nedbrytbare polymermaterialer syntetisert ved kjemiske metoder velges i henhold til behovene til faktiske applikasjoner, ved å velge passende monomerer, eller ved å kontrollere reaksjonsbetingelsene i synteseprosessen, eller utføre enkle og rimelige fysiske eller kjemiske modifikasjoner , etc., for å designe og justere strukturen og ytelsen for å oppnå formålet med å syntetisere målmaterialet. For eksempel, gjennom kjemiske kontrollmetoder, kan styrke, nedbrytningshastighet, mikroporøs struktur og permeabilitet av polymermaterialer forbedres for å utvide applikasjonsfeltet. I de kjemisk syntetiserte biologisk nedbrytbare polymerene som for tiden er utviklet og undersøkt, inneholder hovedkjeden generelt hydrolyserbare estergrupper, amidogrupper eller ureagrupper. Følgende er den mest etterforskede og mest brukte typen av kjemisk syntetiserte nedbrytbare polymermaterialer i dagens kliniske biomedisinske praksis - alifatiske polyestermaterialer, slik som polyglykolid (PGA), polymelkesyre (PLA) og polymjölksyre-glykolsyre-kopolymer (PLGA ), polykaprolakton (PCL) osv. vil bli introdusert.

(1) Polyglykolid (PGA)

PGA er den lineære alifatiske polyester med den enkleste strukturen. Den bruker glykolsyre som basiskilde og har et bredt spekter av råvarer, hovedsakelig sukkerroer, umoden druesaft og sukkerrør. Blant de eksisterende biologisk nedbrytbare polymerene er nedbrytningshastigheten til PGA relativt rask, spesielt styrken avtar raskt på kort tid. PGA er det første biologisk nedbrytbare polymermaterialet som brukes til å absorbere kirurgiske suturer. Metabolittene i nedbrytingsproduktet glykolsyre kan til slutt skilles ut fra kroppen uten å skade menneskekroppen. Noen litteraturer viser at etter at PGA-suturer er igjen i kroppen i 2 uker, kan strekkstyrken reduseres med halvparten, og kroppen kan nå en tilstand av fullstendig nedbrytning og absorpsjon på omtrent 4 måneder. PGA-materialet fremstilt av glykolsyre har en molekylvekt på mer enn 10 000 og kan brukes til kirurgiske suturer. På grunn av sin høye krystallinitet (46-50%) har den imidlertid ulempene med vanskelig bearbeiding, lav styrke og rask nedbrytningshastighet, men den kan ikke oppfylle ytelseskravene til implanterbare materialer. Derfor endrer folk det gjennom en rekke metoder for å optimalisere dets fysiske og kjemiske egenskaper for å utvide applikasjonsfeltet. For eksempel, gjennom kopolymerisasjonsmodifisering for å danne en kopolymer som integrerer egenskapene til de to for å forbedre nedbrytbarheten, biokompatibiliteten, de mekaniske egenskapene til PGA, etc .; eller implementere blandingsmodifisering for å danne en blanding ved å tilsette egne polymerfibre eller tilsetningsstoffer, etc., For å forbedre styrken og andre egenskaper til PGA. Foreløpig har modifisert PGA blitt mye brukt i absorberbare suturer, vevsteknikk, medikamentkontrollsystemer, absorberbare benspiker, beinplater og kirurgiske korreksjonsmaterialer.

(2) Melkesyre (PLA)

I 1966 ble Kulkarni et al. fant at lavmolekylær vekt og høymolekylær vekt PLA har utmerket biokompatibilitet. De siste nedbrytningsproduktene er H2O og CO2. Mellomproduktet melkesyre er også en normal sukkermetabolitt i kroppen, noe som ikke vil forårsake noen skadelige effekter på organismen. Dette førte til forskning og anvendelse av PLA som et biomedisinsk materiale [29-30]. I 1997 ble PLA godkjent av FDA for klinisk bruk som farmasøytiske hjelpestoffer og medisinske suturer. PLA er en homopolymer av melkesyre-monomer. Fordi laktid (LA) er et kiralt molekyl, er det to typer optisk aktive stoffer, slik at PLA også har L-polymelkesyre (PLLA), høyrehåndet polymelkesyre (PDLA), racemisering Polymelkesyre (PDLLA) disse tre tre- dimensjonale konfigurasjoner. Blant dem er PLLA og PDLA semikrystallinske polymerer med høy strekkfasthet og langsom nedbrytningshastighet. De er ideelle materialer for kirurgiske plastmaterialer, kirurgiske suturer og implantatmaterialer; mens PDLLA er en amorf kopolymer med lav styrke og nedbrytningshastighet. Rask, ofte brukt i legemiddeltilførselsbærere og stillestader med lav styrke vevsregenerering. Imidlertid er nedbrytningshastigheten for PLA&# 39 vanskelig å kontrollere, sprø og dårlig motstandsdyktighet mot støt, noe som begrenser bruksområdet. De siste årene har folk brukt forskjellige modifikasjonsmetoder som kopolymerisasjonsmodifisering, fremstilling av selvforsterket polymjölksyre eller dannelse av komposittmaterialer med andre stoffer for å kontrollere nedbrytningshastigheten og forbedre fleksibiliteten til PLA, for kontinuerlig å utvide anvendelsen Enger. For eksempel er polymelkesyre en hydrofob polymer, som begrenser dens anvendelse i legemiddelbærere. Derfor forbedrer folk hydrofiliteten ved å kopolymerisere polymelkesyre med hydrofile stoffer (som polyetylenglykol, polyglykolsyre, polyetylenoksid, etc.). For tiden har PLA / PLGA-implantater blitt mye brukt som bærere med langsom og kontrollert frigjøring for antitumormedisiner, polypeptider, proteinmedisiner og kinesiske medisiner. I tillegg er PLA og modifisert PLA mye brukt i oftalmiske materialer, kirurgiske suturer, interne fikseringsmaterialer for brudd og vevstekniske reparasjoner.

(3) Polykaprolakton (PCL)

PCL er en halvkrystallinsk lineær polyester med lavt smeltepunkt og glassovergangstemperatur, veldig lav strekkfasthet (23 MPa), høy bruddforlengelse (700%), og er lett løselig i mange organiske løsningsmidler. Kopolymerisert med en rekke polymerer, den har god termoplastisitet og støpeprosessering; i tillegg er PCL-råvarer lett tilgjengelige, nedbrytningshastigheten er langsom og den har utmerket medikamentpermeabilitet og biokompatibilitet. Derfor blir det mye brukt som kirurgiske suturer, interne beintransplantasjonsfikseringsenheter, medisinsk utstyr og biologisk nedbrytbare bærere med kontrollert frigjøring. I tillegg, ved å modifisere PLA for å forbedre dens hydrofilicitet og nedbrytningshastighet, kan dets bruksområde utvides ytterligere, slik som organreparasjonsmaterialer, kunstig hud, kirurgiske anti-klebemembraner, og vevs- og celleteknikk.

3. Konklusjon

Biologisk nedbrytbare materialer har gode fysiske og kjemiske egenskaper, biologiske egenskaper og biomekaniske egenskaper, og kan justeres og behandles i henhold til faktiske forhold, som oppfyller de funksjonelle behovene til biomedisin i størst grad, og gjør dem nyttige innen mange felt innen biomedisin. Mye brukt, på dette stadiet, har forsknings-hotspot av biologisk nedbrytbare materialer innen biomedisin begynt å overføres fra sutur og fiksering til mer komplekse felt som vevsteknisk stillasmateriale. Imidlertid har de høye kostnadene for biologisk nedbrytbare materialer i praktiske anvendelser fortsatt en viss innvirkning på deres promotering av grasrota. Spesielt må problemet med å kontrollere nedbrytningshastigheten som er egnet for forskjellige gjenstander løses umiddelbart. For eksempel hvordan du kan justere nedbrytningshastigheten til PCL for å møte behovene til kortsiktige legemiddelbærere, og hvordan du kan justere nedbrytningshastigheten til PLA for å møte behovene til beinvevsteknikk. Men generelt antas det at med kontinuerlig utvikling og utvikling av relaterte fagområder og teknologier, vil problemene knyttet til nedbrytningshastighetskontroll av biologisk nedbrytbare materialer og materialkostnader gradvis løses. Forskning og utvikling av biologisk nedbrytbare materialer innen biomedisin Applikasjonen vil også bli videreutviklet.

1. Nedbrytningsprinsipp for biologisk nedbrytbare materialer

Biologisk nedbrytbare materialer samhandler med det biologiske miljøet til forskjellige faktorer som kroppsvæsker, organiske makromolekyler, enzymer, frie radikaler, celler, etc., og brytes gradvis ned i forbindelser med lav molekylvekt gjennom en rekke reaksjoner som hydrolyse, enzymolyse og oksidasjon. monomer. Etter absorpsjon, fordøyelse og metabolske reaksjoner skilles nedbrytningsproduktene ut av kroppen eller deltar i kroppens normale metabolisme for å bli absorbert av kroppen for å fullføre nedbrytningsprosessen. Hvis kroppsvæsken kommer inn i det biologiske materialet fra vevet eller en bestemt komponent av det biologiske materialet er oppløst i kroppsvæsken, vil materialet ekspandere på grunn av volumøkningen og ekssudere sin egen substans. Denne prosessen ødelegger hydrogenbindingen og van der Waals-kraften i selve materialet. , Vil forårsake sprekker eller hulrom i materialet, og til slutt vil materialet gradvis gjennomgå kjemisk nedbrytning i det biologiske miljøet. I klinisk praksis håper folk at de implanterte biologisk nedbrytbare materialene også vil fullføre differensierings- og nedbrytningsreaksjonene i løpet av den biologiske vevsbehandlingsperioden i henhold til samme prosedyre, for å unngå kroppens' s betennelse eller stressrespons på grunn av den implanterte materialer. Vi vet at behandlingstiden for hudvev vanligvis er innen 3 til 10 dager, behandlingstiden for visceralt vev er vanligvis mellom 1 og 2 måneder, og behandlingstiden for store organvev tar ofte 6 måneder eller mer. Etter at biologisk nedbrytbare biomaterialer er implantert i menneskekroppen, har deres nedbrytningsevne og nedbrytningsprodukter stor innvirkning på det biologiske miljøet, materialreaksjoner og menneskelige kroppsreaksjoner. Den langsomme nedbrytningshastigheten eller den lange oppholdstiden for nedbrytningsprodukter kan lett forårsake betennelse i humant vev. , Trombose og andre bivirkninger. Studier [6] har vist at nedbrytingsprosessen og fremdriften for de fleste biologisk nedbrytbare materialer er uforenlig med de beste forventede resultatene. Derfor, ved forskning og klinisk anvendelse av biologisk nedbrytbare materialer, må nedbrytingsrelaterte problemer med biologisk nedbrytbare materialer behandles med forsiktighet, spesielt nedbrytningshastigheten og nedbrytningsproduktene.

2. Grunnleggende klassifisering og anvendelse av biologisk nedbrytbare materialer

Biologisk nedbrytbare materialer brukes i menneskekroppen og må oppfylle strenge betingelser med hensyn til selve materialet og dets effekter på menneskekroppen: enkel å behandle, lav pris, lett å sterilisere, bestemt nedbrytningstid, biologisk stabilitet og mekaniske egenskaper for å møte behov for implantasjonsstedet, god histokompatibilitet, blodkompatibilitet og mekanisk kompatibilitet, ingen pyrogenreaksjon, genetisk toksisitet, teratogenisitet og karsinogenisitet, ingen irritasjon og sensibilisering.

For øyeblikket kan biologisk nedbrytbare materialer klassifiseres i henhold til forskjellige prosesser og kilder, inkludert naturlige polymernedbrytbare materialer, mikrobielle syntetiske nedbrytbare polymermaterialer og kjemisk syntetiserte nedbrytbare polymermaterialer [3,9]. Den spesifikke klassifiseringen og anvendelsen oppsummeres som følger:

1. Naturlig polymer biologisk nedbrytbare materialer

For tiden inkluderer de mest brukte naturlige biologiske nedbrytbare materialene i det biomedisinske feltet hovedsakelig gelatin, kollagen, polysakkarider og silkefibroin.

(1) Gelatinemateriale

Gelatin kommer hovedsakelig fra pattedyrs hud, bein, sene, hale og annet vev. Den mest bemerkelsesverdige funksjonen er vannløselig polymer, som sakte utvider seg og mykner opp etter å ha absorbert vann, og har biokompatibilitet, gelering og biologisk nedbrytbarhet. Ved å benytte egenskapene til gelatin, lett å danne, nedbrytbart av enzymer og lett å bli absorbert av menneskekroppen, kan det brukes som materiale med langsom frigjøring i legemiddelbærere, hjelpestoffer eller skall med langsom frigjøring; på grunn av god luftgjennomtrengelighet og vanngjennomtrengelighet Som sårforbinding og kunstig hudmateriale kan det forhindre væske fra såret eller forekomst av sekundære infeksjonssymptomer; i tillegg er gelatinplasmaerstatninger nedbrytbare, ikke-toksiske og ikke-immunogene, etc. Klinisk fordel.

(2) Kollagen

Kollagen er hovedkomponenten i bindevev, som utgjør omtrent 1/3 av proteininnholdet i dyr. Det finnes hovedsakelig i dyrevev, hud, leddbånd og brusk. Den har funksjonene til å støtte kroppsorganer, opprettholde mekanisk stabilitet, elastisitet og styrke. Som en naturlig biologisk ressurs har den egenskapene til god biokompatibilitet, lav immunogenisitet og biologisk nedbrytbarhet; klinisk bruk har vist at kollagen i betydelig grad kan fremme reparasjon, regenerering og rekonstruksjon av mangelfullt vev; men den mangler tilstrekkelig. Den mekaniske styrken kan forbedres ved tverrbindingsmodifisering eller komposittbruk med andre biologiske materialer]. For tiden har kollagen blitt mye brukt i fremstilling av biologisk nedbrytbare suturer, hemostatiske midler og sårforbindelser, biologiske flekker, beinreparasjonsmaterialer, hemodialysemembraner, hemostatiske midler, medikamentfrigjøringsbærere, og som vevstekniske stillaser, forskjellige oftalmiske behandlinger Enheter og andre aspekter. I lys av kompleksiteten i kliniske problemer og behovet for produktoppgraderinger, er det fortsatt mange problemer som skal løses i søknadsforskningen av kollagen, slik som den potensielle immunresponsen til heterolog kollagen, den mulige cytotoksisiteten til gjenværende tverrbinding. agent og implantasjon. Den mekaniske styrken og nedbrytningsstyrbarheten til kollagenlignende produkter.

(3) Polysakkaridmaterialer

Polysakkaridmaterialer er hovedsakelig avledet fra stivelse, hyaluronsyre, heparin, kitin og andre ingredienser, og deres biokompatibilitet og biologisk nedbrytbarhet er veldig ideell. I naturen er kitin rik på innhold og er en stor klasse av viktige polysakkarider unntatt cellulose. Det er giftfritt og har ingen bivirkninger. Den har god tilhørighet til humane celler, forårsaker ikke avvisning, og har god biokompatibilitet og nedbrytbarhet. I tillegg har den også egenskapene til antibakteriell, antiviral, antitumor, som fremmer sårheling og sterk adsorpsjonskapasitet. Fordi kitin inneholder mange polare grupper som hydrogenbindinger og har høy krystallinitet, er det uoppløselig i syre og alkali og uoppløselig i vann, så det er vanskelig å bli brukt av kroppen. Imidlertid kan kitin oppløses i fortynnet syre og kroppsvæsker etter å ha blitt deacetylert til kitosan, og kan brukes av menneskekroppen. Kitin og kitosan har høy kjemisk reaktivitet, og deres derivater etter amidering, karboksylering, cyanering, forsuring og andre modifikasjoner er mye brukt i det medisinske området, slik som hemostatiske midler, flokkuleringsmidler, absorberbare kirurgiske suturer, kunstig hud, sårforbindelser, langsom frigjøring midler for kreftmedisiner eller kjemoterapeutika, immobiliserte enzymbærere, separasjonsmembranmaterialer, etc.

(4) Silkefibroin

Silkefibroin er hovedsakelig avledet av silke og inneholder veldig rike aminosyrer inne, så det har god biokompatibilitet, og det har vist seg å være ikke-allergifremkallende eller kreftfremkallende, med utmerket gjennomsiktighet og luftgjennomtrengelighet og god filmdannende effekt. Imidlertid, på grunn av den molekylære strukturen til silkefibroin, er hydrofiliciteten til silkefibron og de mekaniske egenskapene etter filmdannelse ikke gode. Gjennom blandingsmodifiseringsmetoden induserer hydrogenbindinger og andre krefter dannet mellom de blandede makromolekylene og silkefibroinen silkefibroinmolekyler for å endre strukturen, og kan effektivt forbedre de mekaniske egenskapene, termiske egenskapene og vannløseligheten til silkefibroinmaterialer. For tiden er det innen biomedisin mye brukt i sårbeleggmaterialer, kunstig hud, kunstige senebånd, kontaktlinser, medikamentbærere, kunstige blodkarbærere og andre felt.

2. Mikrobiell syntese av nedbrytbare polymermaterialer

Mikrobiell syntese av nedbrytbare polymermaterialer refererer til bruken av visse organiske stoffer (som glukose eller stivelse) som en matkilde for å syntetisere organisk materiale av karbonkilde til en polyester med differensierbare egenskaper under en serie komplekse reaksjoner som gjæring av mikroorganismer Eller polysakkaridpolymerer. For tiden inkluderer mikrobielle syntetiske polymerer biologisk nedbrytbare materialer som er mye brukt i klinisk praksis hovedsakelig to typer: biopolyester (PHA) og polyhydroksybutylester (PHB). Ta PHB som et eksempel. PHB er en høymolekylær polymer syntetisert av mikrobielle celler. Dens struktur og ytelse er forskjellig fra naturlige makromolekylære nedbrytbare materialer, men ligner mer på alifatiske polyesterpolymerer, med naturlig og kjemisk syntese nedbrytbar Fordelen med polymer, nedbrytningsproduktene skilles endelig ut som karbondioksid og vann gjennom metabolisme, uten noen giftige stoffer som kan produseres ved syntesen av kjemiske råvarer. I tillegg har Tang Suyang og andre studier vist at PHB har utmerket biokompatibilitet. For tiden har den blitt mye brukt i absorberbare kirurgiske suturer, ortopediske materialer og medikamentkontrollsystemer.

3. Kjemisk syntese av nedbrytbare polymermaterialer

Sammenlignet med naturlige polymerer kan biologisk nedbrytbare polymermaterialer syntetisert ved kjemiske metoder velges i henhold til behovene til faktiske applikasjoner, ved å velge passende monomerer, eller ved å kontrollere reaksjonsbetingelsene i synteseprosessen, eller utføre enkle og rimelige fysiske eller kjemiske modifikasjoner , etc., for å designe og justere strukturen og ytelsen for å oppnå formålet med å syntetisere målmaterialet. For eksempel, gjennom kjemiske kontrollmetoder, kan styrke, nedbrytningshastighet, mikroporøs struktur og permeabilitet av polymermaterialer forbedres for å utvide applikasjonsfeltet. I de kjemisk syntetiserte biologisk nedbrytbare polymerene som for tiden er utviklet og undersøkt, inneholder hovedkjeden generelt hydrolyserbare estergrupper, amidogrupper eller ureagrupper. Følgende er den mest etterforskede og mest brukte typen av kjemisk syntetiserte nedbrytbare polymermaterialer i dagens kliniske biomedisinske praksis - alifatiske polyestermaterialer, slik som polyglykolid (PGA), polymelkesyre (PLA) og polymjölksyre-glykolsyre-kopolymer (PLGA ), polykaprolakton (PCL) osv. vil bli introdusert.

(1) Polyglykolid (PGA)

PGA er den lineære alifatiske polyester med den enkleste strukturen. Den bruker glykolsyre som basiskilde og har et bredt spekter av råvarer, hovedsakelig sukkerroer, umoden druesaft og sukkerrør. Blant de eksisterende biologisk nedbrytbare polymerene er nedbrytningshastigheten til PGA relativt rask, spesielt styrken avtar raskt på kort tid. PGA er det første biologisk nedbrytbare polymermaterialet som brukes til å absorbere kirurgiske suturer. Metabolittene i nedbrytingsproduktet glykolsyre kan til slutt skilles ut fra kroppen uten å skade menneskekroppen. Noen litteraturer viser at etter at PGA-suturer er igjen i kroppen i 2 uker, kan strekkstyrken reduseres med halvparten, og kroppen kan nå en tilstand av fullstendig nedbrytning og absorpsjon på omtrent 4 måneder. PGA-materialet fremstilt av glykolsyre har en molekylvekt på mer enn 10 000 og kan brukes til kirurgiske suturer. På grunn av sin høye krystallinitet (46-50%) har den imidlertid ulempene med vanskelig bearbeiding, lav styrke og rask nedbrytningshastighet, men den kan ikke oppfylle ytelseskravene til implanterbare materialer. Derfor endrer folk det gjennom en rekke metoder for å optimalisere dets fysiske og kjemiske egenskaper for å utvide applikasjonsfeltet. For eksempel, gjennom kopolymerisasjonsmodifisering for å danne en kopolymer som integrerer egenskapene til de to for å forbedre nedbrytbarheten, biokompatibiliteten, de mekaniske egenskapene til PGA, etc .; eller implementere blandingsmodifisering for å danne en blanding ved å tilsette egne polymerfibre eller tilsetningsstoffer, etc., For å forbedre styrken og andre egenskaper til PGA. Foreløpig har modifisert PGA blitt mye brukt i absorberbare suturer, vevsteknikk, medikamentkontrollsystemer, absorberbare benspiker, beinplater og kirurgiske korreksjonsmaterialer.

(2) Melkesyre (PLA)

I 1966 ble Kulkarni et al. fant at lavmolekylær vekt og høymolekylær vekt PLA har utmerket biokompatibilitet. De siste nedbrytningsproduktene er H2O og CO2. Mellomproduktet melkesyre er også en normal sukkermetabolitt i kroppen, noe som ikke vil forårsake noen skadelige effekter på organismen. Dette førte til forskning og anvendelse av PLA som et biomedisinsk materiale [29-30]. I 1997 ble PLA godkjent av FDA for klinisk bruk som farmasøytiske hjelpestoffer og medisinske suturer. PLA er en homopolymer av melkesyre-monomer. Fordi laktid (LA) er et kiralt molekyl, er det to typer optisk aktive stoffer, slik at PLA også har L-polymelkesyre (PLLA), høyrehåndet polymelkesyre (PDLA), racemisering Polymelkesyre (PDLLA) disse tre tre- dimensjonale konfigurasjoner. Blant dem er PLLA og PDLA semikrystallinske polymerer med høy strekkfasthet og langsom nedbrytningshastighet. De er ideelle materialer for kirurgiske plastmaterialer, kirurgiske suturer og implantatmaterialer; mens PDLLA er en amorf kopolymer med lav styrke og nedbrytningshastighet. Rask, ofte brukt i legemiddeltilførselsbærere og stillestader med lav styrke vevsregenerering. Imidlertid er nedbrytningshastigheten for PLA&# 39 vanskelig å kontrollere, sprø og dårlig motstandsdyktighet mot støt, noe som begrenser bruksområdet. De siste årene har folk brukt forskjellige modifikasjonsmetoder som kopolymerisasjonsmodifisering, fremstilling av selvforsterket polymjölksyre eller dannelse av komposittmaterialer med andre stoffer for å kontrollere nedbrytningshastigheten og forbedre fleksibiliteten til PLA, for kontinuerlig å utvide anvendelsen Enger. For eksempel er polymelkesyre en hydrofob polymer, som begrenser dens anvendelse i legemiddelbærere. Derfor forbedrer folk hydrofiliteten ved å kopolymerisere polymelkesyre med hydrofile stoffer (som polyetylenglykol, polyglykolsyre, polyetylenoksid, etc.). For tiden har PLA / PLGA-implantater blitt mye brukt som bærere med langsom og kontrollert frigjøring for antitumormedisiner, polypeptider, proteinmedisiner og kinesiske medisiner. I tillegg er PLA og modifisert PLA mye brukt i oftalmiske materialer, kirurgiske suturer, interne fikseringsmaterialer for brudd og vevstekniske reparasjoner.

(3) Polykaprolakton (PCL)

PCL er en halvkrystallinsk lineær polyester med lavt smeltepunkt og glassovergangstemperatur, veldig lav strekkfasthet (23 MPa), høy bruddforlengelse (700%), og er lett løselig i mange organiske løsningsmidler. Kopolymerisert med en rekke polymerer, den har god termoplastisitet og støpeprosessering; i tillegg er PCL-råvarer lett tilgjengelige, nedbrytningshastigheten er langsom og den har utmerket medikamentpermeabilitet og biokompatibilitet. Derfor blir det mye brukt som kirurgiske suturer, interne beintransplantasjonsfikseringsenheter, medisinsk utstyr og biologisk nedbrytbare bærere med kontrollert frigjøring. I tillegg, ved å modifisere PLA for å forbedre dens hydrofilicitet og nedbrytningshastighet, kan dets bruksområde utvides ytterligere, slik som organreparasjonsmaterialer, kunstig hud, kirurgiske anti-klebemembraner, og vevs- og celleteknikk.

3. Konklusjon

Biologisk nedbrytbare materialer har gode fysiske og kjemiske egenskaper, biologiske egenskaper og biomekaniske egenskaper, og kan justeres og behandles i henhold til faktiske forhold, som oppfyller de funksjonelle behovene til biomedisin i størst grad, og gjør dem nyttige innen mange felt innen biomedisin. Mye brukt, på dette stadiet, har forsknings-hotspot av biologisk nedbrytbare materialer innen biomedisin begynt å overføres fra sutur og fiksering til mer komplekse felt som vevsteknisk stillasmateriale. Imidlertid har de høye kostnadene for biologisk nedbrytbare materialer i praktiske anvendelser fortsatt en viss innvirkning på deres promotering av grasrota. Spesielt må problemet med å kontrollere nedbrytningshastigheten som er egnet for forskjellige gjenstander løses umiddelbart. For eksempel hvordan du kan justere nedbrytningshastigheten til PCL for å møte behovene til kortsiktige legemiddelbærere, og hvordan du kan justere nedbrytningshastigheten til PLA for å møte behovene til beinvevsteknikk. Men generelt antas det at med kontinuerlig utvikling og utvikling av relaterte fagområder og teknologier, vil problemene knyttet til nedbrytningshastighetskontroll av biologisk nedbrytbare materialer og materialkostnader gradvis løses. Forskning og utvikling av biologisk nedbrytbare materialer innen biomedisin Applikasjonen vil også bli videreutviklet.

Vi tilbyr patentert full biologisk nedbrytbar film og PVA-pose, alle produktene er laget av støpeutstyr. Det er forskjellig fra tradisjonelle slagstøpeprodukter, alle slagstøpeprodukter er ikke fullstendig biologisk nedbrytbare. Vi kan produsere pva-filmer og poser i full gjennomsiktige og forskjellige farger. og PVA-filmen er jevnere enn de tradisjonelle støpeproduktene.

Vi tilbyr også organisk materiale full biologisk nedbrytbar film og poser med patentert råvare og produksjonsprosess.

For flere PVA-film- og poseprodukter, vennligst besøk oss:

http://www.joyful-printing.net/pva-bag/

http://www.joyful-printing.com/pva-bag/