Deunyddiau pydradwy a'u cymwysiadau mewn biofeddygaeth
Gyda datblygiad parhaus technoleg feddygol a gwelliant cynyddol safonau byw pobl, mae gwahanol fathau o ddeunyddiau meddygol wedi dechrau cael eu defnyddio'n helaeth mewn meinweoedd dynol. Cydnawsedd, cydnawsedd gwaed a diraddiadwyedd rhwng deunyddiau meddygol a meinweoedd dynol Mae pobl yn talu mwy a mwy o sylw i faterion eraill. Mae'r canlynol yn ddadansoddiad a thrafodaeth systematig ar gymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy yn y maes biofeddygol. Yn gyntaf, gwneir dadansoddiad rhagarweiniol ar egwyddor diraddio deunyddiau bioddiraddadwy, ac yna dadansoddir y deunyddiau bioddiraddadwy cyffredin yn y maes biofeddygol yn unol â'r broses a'r safonau ffynhonnell. Dosbarthu a chyflwyno cymhwysiad rhai deunyddiau nodweddiadol mewn biofeddygaeth.
1. Egwyddor diraddio deunyddiau bioddiraddadwy
Mae deunyddiau bioddiraddadwy yn rhyngweithio ag amgylchedd biolegol amrywiol ffactorau megis hylifau'r corff, macromoleciwlau organig, ensymau, radicalau rhydd, celloedd, ac ati, ac yn graddol ddiraddio i gyfansoddion pwysau moleciwlaidd isel trwy gyfres o adweithiau fel hydrolysis, ensymolysis, ac ocsidiad. monomer. Ar ôl amsugno, treuliad, ac adweithiau metabolaidd, mae'r cynhyrchion diraddio yn cael eu carthu o'r corff neu'n cymryd rhan ym metaboledd arferol y corff i'w amsugno gan y corff i gwblhau'r broses ddiraddio. Os yw hylif y corff yn mynd i mewn i'r deunydd biolegol o'r meinwe neu os yw cydran benodol o'r deunydd biolegol yn cael ei doddi yn hylif y corff, bydd y deunydd yn ehangu oherwydd y cynnydd mewn cyfaint ac yn exudate ei sylwedd ei hun. Mae'r broses hon yn dinistrio bond hydrogen a grym van der Waals y deunydd ei hun. , Yn achosi craciau neu wagleoedd yn y deunydd, ac yn y pen draw bydd y deunydd yn cael ei ddiraddio'n gemegol yn yr amgylchedd biolegol yn raddol. Mewn ymarfer clinigol, mae pobl yn gobeithio y bydd y deunyddiau bioddiraddadwy a fewnblannwyd hefyd yn cwblhau'r adweithiau gwahaniaethu a diraddio yn ystod y cyfnod trin meinwe biolegol yn ôl yr un weithdrefn, er mwyn osgoi llid neu ymateb straen y corff' s oherwydd y mewnblaniad. deunyddiau. Rydym yn gwybod bod yr amser triniaeth ar gyfer meinwe croen fel arfer o fewn 3 i 10 diwrnod, mae'r amser triniaeth ar gyfer meinwe visceral fel arfer rhwng 1 a 2 fis, ac mae'r amser triniaeth ar gyfer meinweoedd organau mawr yn aml yn cymryd 6 mis neu fwy. Ar ôl mewnblannu biomaterials bioddiraddadwy yn y corff dynol, mae eu perfformiad diraddio a'u cynhyrchion diraddio yn cael effaith fawr ar yr amgylchedd biolegol, adweithiau materol ac adweithiau'r corff dynol. Gall y gyfradd ddiraddio araf neu amser preswylio hir cynhyrchion diraddio achosi llid mewn meinweoedd dynol yn hawdd. , Thrombosis ac adweithiau niweidiol eraill. Mae astudiaethau [6] wedi dangos bod proses ddiraddio a chynnydd y rhan fwyaf o ddeunyddiau bioddiraddadwy yn anghyson â'r canlyniadau disgwyliedig gorau. Felly, wrth ymchwilio a chymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy yn glinigol, rhaid bod yn ofalus wrth drin materion bioddiraddadwy sy'n gysylltiedig â diraddio, yn enwedig y gyfradd ddiraddio a'r cynhyrchion diraddio.
2. Dosbarthiad sylfaenol a chymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy
Defnyddir deunyddiau bioddiraddadwy yn y corff dynol a rhaid iddynt fodloni amodau llym o ran y deunydd ei hun a'i effeithiau ar y corff dynol: hawdd eu prosesu, pris isel, hawdd eu sterileiddio, amser diraddio pendant, sefydlogrwydd biolegol ac eiddo mecanyddol i gwrdd â'r anghenion y safle mewnblannu, histocompatibility da, cydnawsedd gwaed a chydnawsedd mecanyddol, dim adwaith pyrogen, gwenwyndra genetig, teratogenigrwydd a charcinogenigrwydd, dim llid a sensiteiddio.
Ar hyn o bryd, gellir dosbarthu deunyddiau bioddiraddadwy yn ôl gwahanol brosesau a ffynonellau, gan gynnwys deunyddiau diraddiadwy polymer naturiol, deunyddiau polymer diraddiadwy synthetig microbaidd, a deunyddiau polymer diraddiadwy wedi'u syntheseiddio'n gemegol [3,9]. Crynhoir y dosbarthiad a'r cymhwysiad penodol fel a ganlyn:
1. Deunyddiau bioddiraddadwy polymer naturiol
Ar hyn o bryd, mae'r deunyddiau bioddiraddadwy polymer naturiol a ddefnyddir amlaf yn y maes biofeddygol yn cynnwys gelatin, colagen, polysacaridau a ffibroin sidan yn bennaf.
(1) Deunydd gelatin
Mae gelatin yn deillio yn bennaf o groen mamaliaid, asgwrn, tendon, cynffon a meinweoedd eraill. Ei nodwedd fwyaf nodedig yw polymer sy'n hydoddi mewn dŵr, sy'n ehangu ac yn meddalu'n araf ar ôl amsugno dŵr, ac mae ganddo biocompatibility, gelation a bioddiraddadwyedd. Gan ddefnyddio nodweddion gelatin, hawdd ei ffurfio, yn ddiraddiadwy gan ensymau, ac yn hawdd i'w amsugno gan y corff dynol, gellir ei ddefnyddio fel deunydd sy'n rhyddhau'n araf mewn cludwyr cyffuriau, ysgarthion neu gregyn sy'n rhyddhau'n araf; oherwydd ei athreiddedd aer da a'i athreiddedd dŵr Fel dresin clwyf a deunydd croen artiffisial, gall atal hylif o'r clwyf neu symptomau haint eilaidd rhag digwydd; ar ben hynny, mae amnewidion plasma gelatin yn ddiraddiadwy, yn wenwynig ac nad yw'n imiwnogenig, ac ati. Mantais glinigol.
(2) Colagen
Colagen yw prif gydran meinwe gyswllt, sy'n cyfrif am oddeutu 1/3 o'r cynnwys protein mewn anifeiliaid. Mae i'w gael yn bennaf mewn meinweoedd anifeiliaid, croen, gewynnau a chartilag. Mae ganddo'r swyddogaethau o gefnogi organau'r corff, cynnal sefydlogrwydd mecanyddol, hydwythedd a chryfder. Fel adnodd biolegol naturiol, mae ganddo nodweddion biocompatibility da, imiwnogenigrwydd isel a bioddiraddadwyedd; mae defnydd clinigol wedi dangos y gall colagen hyrwyddo atgyweirio, adfywio ac ailadeiladu meinweoedd diffygiol yn sylweddol; ond mae'n brin o ddigonol Gellir gwella'r cryfder mecanyddol trwy addasu traws-gysylltu neu ddefnydd cyfansawdd â deunyddiau biolegol eraill]. Ar hyn o bryd, defnyddiwyd colagen yn helaeth wrth baratoi cymalau bioddiraddadwy, asiantau hemostatig a gorchuddion clwyfau, clytiau biolegol, deunyddiau atgyweirio esgyrn, pilenni haemodialysis, asiantau hemostatig, cludwyr rhyddhau cyffuriau, ac fel sgaffaldiau peirianneg meinwe, Dyfeisiau triniaethau offthalmig amrywiol ac eraill agweddau. Fodd bynnag, o ystyried cymhlethdod materion clinigol a'r angen i uwchraddio cynnyrch, mae yna lawer o broblemau i'w datrys o hyd yn yr ymchwil cymhwysol o golagen, megis ymateb imiwnedd posibl colagen heterologaidd, cytotoxicity posibl traws-gysylltu gweddilliol. asiant, a mewnblannu. Cryfder mecanyddol a gallu rheoli diraddiad cynhyrchion tebyg i golagen.
(3) Deunyddiau polysacarid
Mae deunyddiau polysacarid yn deillio yn bennaf o startsh, asid hyaluronig, heparin, chitin a chynhwysion eraill, ac mae eu biocompatibility a'u bioddiraddadwyedd yn ddelfrydol iawn. O ran natur, mae chitin yn gyfoethog o ran cynnwys ac mae'n ddosbarth mawr o polysacaridau pwysig ac eithrio seliwlos. Mae'n wenwynig ac nid oes ganddo unrhyw sgîl-effeithiau. Mae ganddo affinedd da ar gyfer celloedd dynol, nid yw'n achosi gwrthod, ac mae ganddo biocompatibility a Diraddiadwyedd da. Yn ogystal, mae ganddo hefyd nodweddion gwrthfacterol, gwrthfeirysol, antitumor, hyrwyddo iachâd clwyfau a gallu arsugniad cryf. Oherwydd bod chitin yn cynnwys llawer o grwpiau pegynol fel bondiau hydrogen ac mae ganddo grisialogrwydd uchel, mae'n anhydawdd mewn asid ac alcali, ac yn anhydawdd mewn dŵr, felly mae'n anodd i'r corff ei ddefnyddio. Fodd bynnag, gellir toddi chitin mewn asid gwanedig a hylifau'r corff ar ôl cael ei ddad-ddadseilio i mewn i chitosan, a gall y corff dynol ei ddefnyddio. Mae gan chitin a chitosan adweithedd cemegol uchel, a defnyddir eu deilliadau ar ôl cyflyru, carboxylation, cyanation, asideiddio ac addasiadau eraill yn helaeth yn y maes meddygol, fel asiantau hemostatig, flocculants, sutures llawfeddygol amsugnadwy, croen artiffisial, gorchuddion clwyfau, rhyddhau'n araf. asiantau cyffuriau gwrth-ganser neu gemotherapiwteg, cludwyr ensymau ansymudol, deunyddiau pilen gwahanu, ac ati.
(4) Ffibroin sidan
Mae ffibroin sidan yn deillio o sidan yn bennaf ac mae'n cynnwys asidau amino cyfoethog iawn y tu mewn, felly mae ganddo biocompatibility da, a phrofwyd ei fod yn an-alergenig neu'n garsinogenig, gyda thryloywder rhagorol a athreiddedd aer, ac effaith dda ar ffurf ffilm. Fodd bynnag, oherwydd strwythur moleciwlaidd ffibroin sidan, nid yw hydrophilicity ffibroin sidan na'r priodweddau mecanyddol ar ôl ffurfio ffilm yn dda. Trwy'r dull addasu cyfuniad, mae'r bondiau hydrogen a grymoedd eraill a ffurfiwyd rhwng y macromoleciwlau cymysg a ffibroin sidan yn Sefydlu moleciwlau ffibroin sidan i newid y strwythur, gall wella priodweddau mecanyddol, priodweddau thermol a hydoddedd dŵr deunyddiau ffibroin sidan yn effeithiol. Ar hyn o bryd, ym maes biofeddygaeth, fe'i defnyddir yn helaeth mewn deunyddiau cotio clwyfau, croen artiffisial, gewynnau tendon artiffisial, lensys cyffwrdd, cludwyr cyffuriau, cludwyr pibellau gwaed artiffisial a meysydd eraill.
2. synthesis microbaidd o ddeunyddiau polymer diraddiadwy
Mae synthesis microbaidd o ddeunyddiau polymer diraddiadwy yn cyfeirio at ddefnyddio deunydd organig penodol (fel glwcos neu startsh) fel ffynhonnell fwyd i syntheseiddio deunydd organig ffynhonnell garbon i mewn i bolyester â nodweddion gwahaniaethol o dan gyfres o adweithiau cymhleth fel eplesu micro-organebau. Neu bolymerau polysacarid. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau bioddiraddadwy polymer synthetig microbaidd a ddefnyddir yn helaeth mewn ymarfer clinigol yn cynnwys dau fath yn bennaf: biopolyester (PHA) ac ester polyhydroxybutyl (PHB). Cymerwch PHB fel enghraifft. Mae PHB yn bolymer moleciwlaidd uchel wedi'i syntheseiddio gan gelloedd microbaidd. Mae ei strwythur a'i berfformiad yn wahanol i ddeunyddiau diraddiadwy macromoleciwlaidd naturiol, ond yn debycach i bolymerau polyester aliffatig, gyda synthesis naturiol a chemegol yn ddiraddiadwy Mantais polymer, mae'r cynhyrchion diraddio o'r diwedd yn cael eu hysgarthu fel carbon deuocsid a dŵr trwy metaboledd, heb unrhyw sylweddau gwenwynig sy'n gellir ei gynhyrchu trwy synthesis deunyddiau crai cemegol. Yn ogystal, mae Tang Suyang ac astudiaethau eraill wedi dangos bod gan PHB biocompatibility rhagorol. Ar hyn o bryd, fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn cymalau llawfeddygol amsugnadwy, deunyddiau orthopedig, a systemau rheoli cyffuriau.
3. synthesis cemegol o ddeunyddiau polymer diraddiadwy
O'u cymharu â pholymerau naturiol, gellir dewis deunyddiau polymer bioddiraddadwy wedi'u syntheseiddio trwy ddulliau cemegol yn unol ag anghenion cymwysiadau gwirioneddol, trwy ddewis monomerau priodol, neu trwy reoli'r amodau adweithio yn y broses synthesis, neu berfformio addasiad Ffisegol neu gemegol syml a chost isel. , ac ati, i ddylunio ac addasu ei strwythur a'i berfformiad i gyflawni pwrpas syntheseiddio'r deunydd targed. Er enghraifft, trwy ddulliau rheoli cemegol, gellir gwella cryfder, cyfradd ddiraddio, strwythur microporous a athreiddedd deunyddiau polymer i ehangu'r maes cymhwysiad. Yn y polymerau bioddiraddadwy syntheseiddiedig yn gemegol sydd wedi'u datblygu a'u hymchwilio ar hyn o bryd, mae'r brif gadwyn yn gyffredinol yn cynnwys grwpiau ester hydrolyzable, grwpiau amido neu grwpiau wrea. Y canlynol yw'r math mwyaf ymchwiliedig a ddefnyddir fwyaf eang o ddeunyddiau polymer diraddiadwy a syntheseiddiwyd yn gemegol yn yr arfer biofeddygol glinigol gyfredol - deunyddiau polyester aliffatig, megis polyglycolide (PGA), asid polylactig (PLA), ac asid polylactig-copolymer asid glycolig (PLGA ), cyflwynir polycaprolactone (PCL), ac ati.
(1) Polyglycolide (PGA)
PGA yw'r polyester aliphatig llinol gyda'r strwythur symlaf. Mae'n defnyddio asid glycolig fel y ffynhonnell sylfaenol ac mae ganddo ystod eang o ddeunyddiau crai, yn bennaf betys siwgr, sudd grawnwin anaeddfed a chansen siwgr. Ymhlith y polymerau bioddiraddadwy presennol, mae cyfradd ddiraddio PGA yn gymharol gyflym, yn enwedig mae'r cryfder yn dadfeilio'n gyflym mewn amser byr. PGA yw'r deunydd polymer bioddiraddadwy cyntaf a gymhwysir i amsugno cymalau llawfeddygol. Yn y pen draw, gellir metaboli metabolion ei gynnyrch diraddio asid glycolig yn llwyr o'r corff heb achosi niwed i'r corff dynol. Mae rhai llenyddiaethau’n dangos, ar ôl i gymalau PGA gael eu gadael yn y corff am 2 wythnos, y gellir lleihau’r cryfder tynnol hanner, a gall y corff gyrraedd cyflwr o ddiraddiad ac amsugno llwyr mewn tua 4 mis. Mae gan y deunydd PGA a baratoir gan asid glycolig bwysau moleciwlaidd o fwy na 10,000 a gellir ei ddefnyddio ar gyfer cymalau llawfeddygol. Fodd bynnag, oherwydd ei grisialogrwydd uchel (46% -50%), mae ganddo anfanteision prosesu anodd, cryfder isel, a chyfradd diraddio cyflym, ond ni all fodloni gofynion perfformiad deunyddiau y gellir eu mewnblannu. Felly, mae pobl yn ei addasu trwy amrywiaeth o ddulliau i optimeiddio ei briodweddau ffisegol a chemegol i ehangu ei faes cymhwysiad. Er enghraifft, trwy addasu copolymerization i ffurfio copolymer sy'n integreiddio priodweddau'r ddau i wella diraddiadwyedd, biocompatibility, priodweddau mecanyddol PGA, ac ati; neu weithredu addasiad asio i ffurfio cyfuniad trwy ychwanegu ei ffibrau neu ychwanegion polymer ei hun, ac ati. I wella cryfder a phriodweddau eraill PGA. Ar hyn o bryd, mae PGA wedi'i addasu wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn cymalau amsugnadwy, peirianneg meinwe, systemau rheoli cyffuriau, ewinedd esgyrn amsugnadwy, platiau esgyrn a deunyddiau cywiro llawfeddygol.
(2) Asid polylactig (PLA)
Yn 1966, Kulkarni et al. canfu fod gan PLA pwysau isel foleciwlaidd a phwysau moleciwlaidd uchel biocompatibility rhagorol. Y cynhyrchion diraddio terfynol yw H2O a CO2. Mae asid lactig cynnyrch canolradd hefyd yn metabolyn siwgr arferol yn y corff, na fydd yn achosi unrhyw effeithiau andwyol ar yr organeb. Arweiniodd hyn at ymchwilio a chymhwyso PLA fel deunydd biofeddygol [29-30]. Ym 1997, cymeradwywyd PLA gan yr FDA ar gyfer defnydd clinigol fel ysgarthion fferyllol a chyfuniadau meddygol. Mae PLA yn homopolymer o fonomer asid lactig. Oherwydd bod lactid (ALl) yn foleciwl cylchol, mae dau fath o sylweddau actif yn optegol, felly mae gan PLA hefyd asid L-polylactig (PLLA), asid polylactig llaw dde (PDLA), rasio Polylactig asid (PDLLA) y tri tri hyn cyfluniadau dimensiwn. Yn eu plith, mae PLLA a PDLA yn bolymerau lled-grisialog sydd â chryfder tynnol uchel a chyfradd diraddio araf. Maent yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer deunyddiau plastig llawfeddygol, cymalau llawfeddygol a deunyddiau mewnblannu; tra bod PDLLA yn gopolymer amorffaidd gyda chryfder isel a chyfradd ddiraddio. Cyflym, a ddefnyddir yn aml mewn cludwyr dosbarthu cyffuriau a sgaffaldiau adfywio meinwe cryfder isel. Fodd bynnag, mae'n anodd rheoli cyfradd ddiraddio PLA' s, yn frau ac yn gwrthsefyll effaith wael, sy'n cyfyngu'n ddifrifol ar ei ystod ymgeisio. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae pobl wedi defnyddio gwahanol ddulliau addasu megis addasu copolymerization, paratoi asid polylactig hunan-atgyfnerthol, neu ffurfio deunyddiau cyfansawdd gyda sylweddau eraill i reoli'r gyfradd ddiraddio a gwella hyblygrwydd PLA, er mwyn ehangu ei gymhwysiad yn barhaus. caeau. Er enghraifft, mae asid polylactig yn bolymer hydroffobig, sy'n cyfyngu ar ei ddefnydd mewn cludwyr cyffuriau. Felly, mae pobl yn gwella ei hydrophilicity trwy gopolymerizing asid polylactig gyda sylweddau hydroffilig (fel polyethylen glycol, asid polyglycolig, polyethylen ocsid, ac ati). Ar hyn o bryd, mae mewnblaniadau PLA / PLGA wedi'u defnyddio'n helaeth fel cludwyr rhyddhau araf a rheoledig ar gyfer cyffuriau gwrth-tiwmor, polypeptidau, cyffuriau protein, a meddyginiaethau Tsieineaidd. Yn ogystal, defnyddir PLA a PLA wedi'i addasu yn helaeth mewn deunyddiau offthalmig, cymalau llawfeddygol, deunyddiau gosod mewnol ar gyfer toriadau, ac atgyweiriadau peirianneg meinwe.
(3) Polycaprolactone (PCL)
Mae PCL yn polyester llinellol lled-grisialog gyda phwynt toddi isel a thymheredd pontio gwydr, cryfder tynnol isel iawn (23 MPa), elongation uchel ar yr egwyl (700%), ac mae'n hawdd hydawdd mewn llawer o doddyddion organig. Wedi'i gopolymerio ag amrywiaeth o bolymerau, mae ganddo brosesadwyedd thermoplastigedd a mowldio da; ar ben hynny, mae deunyddiau crai PCL ar gael yn hawdd, mae'r gyfradd ddiraddio yn araf, ac mae ganddo athreiddedd cyffuriau a biocompatibility rhagorol. Felly, fe'i defnyddir yn helaeth fel cymalau llawfeddygol, dyfeisiau gosod impiad esgyrn mewnol, offer meddygol, a chludwyr rhyddhau rheoledig bioddiraddadwy. Yn ogystal, trwy addasu PLA i wella ei gyfradd hydrophilicity a diraddio, gellir ehangu ei ystod ymgeisio ymhellach, megis deunyddiau atgyweirio organau, croen artiffisial, pilenni gwrth-adlyniad llawfeddygol, a pheirianneg meinwe a chell.
3. Casgliad
Mae deunyddiau bioddiraddadwy yn dangos priodweddau ffisegol a chemegol da, priodweddau biolegol, ac eiddo biomecanyddol, a gellir eu haddasu a'u prosesu yn ôl yr amodau gwirioneddol, sy'n diwallu anghenion swyddogaethol biofeddygaeth i'r graddau mwyaf, ac yn eu gwneud yn ddefnyddiol mewn sawl maes biofeddygaeth. Ar hyn o bryd, a ddefnyddir yn helaeth, ar hyn o bryd, mae man cychwyn ymchwil deunyddiau bioddiraddadwy ym maes biofeddygaeth wedi dechrau trosglwyddo o suture a fixation i feysydd mwy cymhleth fel deunyddiau sgaffald peirianneg meinwe. Fodd bynnag, mewn cymwysiadau ymarferol, mae cost uchel deunyddiau bioddiraddadwy yn dal i gael effaith benodol ar eu hyrwyddiad llawr gwlad. Yn benodol, mae angen datrys y broblem o reoli'r gyfradd ddiraddio sy'n addas ar gyfer gwahanol wrthrychau ar frys. Er enghraifft, sut i addasu cyfradd ddiraddio PCL i ddiwallu anghenion cludwyr cyffuriau tymor byr, a sut i addasu cyfradd ddiraddio PLA i ddiwallu anghenion peirianneg meinwe esgyrn. Ond yn gyffredinol, credir, gyda datblygiad parhaus a datblygiad disgyblaethau a thechnolegau cysylltiedig, y bydd y problemau sy'n gysylltiedig â rheoli cyfradd ddiraddio deunyddiau bioddiraddadwy a chostau deunydd yn cael eu datrys yn raddol. Ymchwil a datblygu deunyddiau bioddiraddadwy ym maes biofeddygaeth Bydd y cymhwysiad hefyd yn cael ei ddatblygu ymhellach.
1. Egwyddor diraddio deunyddiau bioddiraddadwy
Mae deunyddiau bioddiraddadwy yn rhyngweithio ag amgylchedd biolegol amrywiol ffactorau megis hylifau'r corff, macromoleciwlau organig, ensymau, radicalau rhydd, celloedd, ac ati, ac yn graddol ddiraddio i gyfansoddion pwysau moleciwlaidd isel trwy gyfres o adweithiau fel hydrolysis, ensymolysis, ac ocsidiad. monomer. Ar ôl amsugno, treuliad, ac adweithiau metabolaidd, mae'r cynhyrchion diraddio yn cael eu carthu o'r corff neu'n cymryd rhan ym metaboledd arferol y corff i'w amsugno gan y corff i gwblhau'r broses ddiraddio. Os yw hylif y corff yn mynd i mewn i'r deunydd biolegol o'r meinwe neu os yw cydran benodol o'r deunydd biolegol yn cael ei doddi yn hylif y corff, bydd y deunydd yn ehangu oherwydd y cynnydd mewn cyfaint ac yn exudate ei sylwedd ei hun. Mae'r broses hon yn dinistrio bond hydrogen a grym van der Waals y deunydd ei hun. , Yn achosi craciau neu wagleoedd yn y deunydd, ac yn y pen draw bydd y deunydd yn cael ei ddiraddio'n gemegol yn yr amgylchedd biolegol yn raddol. Mewn ymarfer clinigol, mae pobl yn gobeithio y bydd y deunyddiau bioddiraddadwy a fewnblannwyd hefyd yn cwblhau'r adweithiau gwahaniaethu a diraddio yn ystod y cyfnod trin meinwe biolegol yn ôl yr un weithdrefn, er mwyn osgoi llid neu ymateb straen y corff' s oherwydd y mewnblaniad. deunyddiau. Rydym yn gwybod bod yr amser triniaeth ar gyfer meinwe croen fel arfer o fewn 3 i 10 diwrnod, mae'r amser triniaeth ar gyfer meinwe visceral fel arfer rhwng 1 a 2 fis, ac mae'r amser triniaeth ar gyfer meinweoedd organau mawr yn aml yn cymryd 6 mis neu fwy. Ar ôl mewnblannu biomaterials bioddiraddadwy yn y corff dynol, mae eu perfformiad diraddio a'u cynhyrchion diraddio yn cael effaith fawr ar yr amgylchedd biolegol, adweithiau materol ac adweithiau'r corff dynol. Gall y gyfradd ddiraddio araf neu amser preswylio hir cynhyrchion diraddio achosi llid mewn meinweoedd dynol yn hawdd. , Thrombosis ac adweithiau niweidiol eraill. Mae astudiaethau [6] wedi dangos bod proses ddiraddio a chynnydd y rhan fwyaf o ddeunyddiau bioddiraddadwy yn anghyson â'r canlyniadau disgwyliedig gorau. Felly, wrth ymchwilio a chymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy yn glinigol, rhaid bod yn ofalus wrth drin materion bioddiraddadwy sy'n gysylltiedig â diraddio, yn enwedig y gyfradd ddiraddio a'r cynhyrchion diraddio.
2. Dosbarthiad sylfaenol a chymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy
Defnyddir deunyddiau bioddiraddadwy yn y corff dynol a rhaid iddynt fodloni amodau llym o ran y deunydd ei hun a'i effeithiau ar y corff dynol: hawdd eu prosesu, pris isel, hawdd eu sterileiddio, amser diraddio pendant, sefydlogrwydd biolegol ac eiddo mecanyddol i gwrdd â'r anghenion y safle mewnblannu, histocompatibility da, cydnawsedd gwaed a chydnawsedd mecanyddol, dim adwaith pyrogen, gwenwyndra genetig, teratogenigrwydd a charcinogenigrwydd, dim llid a sensiteiddio.
Ar hyn o bryd, gellir dosbarthu deunyddiau bioddiraddadwy yn ôl gwahanol brosesau a ffynonellau, gan gynnwys deunyddiau diraddiadwy polymer naturiol, deunyddiau polymer diraddiadwy synthetig microbaidd, a deunyddiau polymer diraddiadwy wedi'u syntheseiddio'n gemegol [3,9]. Crynhoir y dosbarthiad a'r cymhwysiad penodol fel a ganlyn:
1. Deunyddiau bioddiraddadwy polymer naturiol
Ar hyn o bryd, mae'r deunyddiau bioddiraddadwy polymer naturiol a ddefnyddir amlaf yn y maes biofeddygol yn cynnwys gelatin, colagen, polysacaridau a ffibroin sidan yn bennaf.
(1) Deunydd gelatin
Mae gelatin yn deillio yn bennaf o groen mamaliaid, asgwrn, tendon, cynffon a meinweoedd eraill. Ei nodwedd fwyaf nodedig yw polymer sy'n hydoddi mewn dŵr, sy'n ehangu ac yn meddalu'n araf ar ôl amsugno dŵr, ac mae ganddo biocompatibility, gelation a bioddiraddadwyedd. Gan ddefnyddio nodweddion gelatin, hawdd ei ffurfio, yn ddiraddiadwy gan ensymau, ac yn hawdd i'w amsugno gan y corff dynol, gellir ei ddefnyddio fel deunydd sy'n rhyddhau'n araf mewn cludwyr cyffuriau, ysgarthion neu gregyn sy'n rhyddhau'n araf; oherwydd ei athreiddedd aer da a'i athreiddedd dŵr Fel dresin clwyf a deunydd croen artiffisial, gall atal hylif o'r clwyf neu symptomau haint eilaidd rhag digwydd; ar ben hynny, mae amnewidion plasma gelatin yn ddiraddiadwy, yn wenwynig ac nad yw'n imiwnogenig, ac ati. Mantais glinigol.
(2) Colagen
Colagen yw prif gydran meinwe gyswllt, sy'n cyfrif am oddeutu 1/3 o'r cynnwys protein mewn anifeiliaid. Mae i'w gael yn bennaf mewn meinweoedd anifeiliaid, croen, gewynnau a chartilag. Mae ganddo'r swyddogaethau o gefnogi organau'r corff, cynnal sefydlogrwydd mecanyddol, hydwythedd a chryfder. Fel adnodd biolegol naturiol, mae ganddo nodweddion biocompatibility da, imiwnogenigrwydd isel a bioddiraddadwyedd; mae defnydd clinigol wedi dangos y gall colagen hyrwyddo atgyweirio, adfywio ac ailadeiladu meinweoedd diffygiol yn sylweddol; ond mae'n brin o ddigonol Gellir gwella'r cryfder mecanyddol trwy addasu traws-gysylltu neu ddefnydd cyfansawdd â deunyddiau biolegol eraill]. Ar hyn o bryd, defnyddiwyd colagen yn helaeth wrth baratoi cymalau bioddiraddadwy, asiantau hemostatig a gorchuddion clwyfau, clytiau biolegol, deunyddiau atgyweirio esgyrn, pilenni haemodialysis, asiantau hemostatig, cludwyr rhyddhau cyffuriau, ac fel sgaffaldiau peirianneg meinwe, Dyfeisiau triniaethau offthalmig amrywiol ac eraill agweddau. Fodd bynnag, o ystyried cymhlethdod materion clinigol a'r angen i uwchraddio cynnyrch, mae yna lawer o broblemau i'w datrys o hyd yn yr ymchwil cymhwysol o golagen, megis ymateb imiwnedd posibl colagen heterologaidd, cytotoxicity posibl traws-gysylltu gweddilliol. asiant, a mewnblannu. Cryfder mecanyddol a gallu rheoli diraddiad cynhyrchion tebyg i golagen.
(3) Deunyddiau polysacarid
Mae deunyddiau polysacarid yn deillio yn bennaf o startsh, asid hyaluronig, heparin, chitin a chynhwysion eraill, ac mae eu biocompatibility a'u bioddiraddadwyedd yn ddelfrydol iawn. O ran natur, mae chitin yn gyfoethog o ran cynnwys ac mae'n ddosbarth mawr o polysacaridau pwysig ac eithrio seliwlos. Mae'n wenwynig ac nid oes ganddo unrhyw sgîl-effeithiau. Mae ganddo affinedd da ar gyfer celloedd dynol, nid yw'n achosi gwrthod, ac mae ganddo biocompatibility a Diraddiadwyedd da. Yn ogystal, mae ganddo hefyd nodweddion gwrthfacterol, gwrthfeirysol, antitumor, hyrwyddo iachâd clwyfau a gallu arsugniad cryf. Oherwydd bod chitin yn cynnwys llawer o grwpiau pegynol fel bondiau hydrogen ac mae ganddo grisialogrwydd uchel, mae'n anhydawdd mewn asid ac alcali, ac yn anhydawdd mewn dŵr, felly mae'n anodd i'r corff ei ddefnyddio. Fodd bynnag, gellir toddi chitin mewn asid gwanedig a hylifau'r corff ar ôl cael ei ddad-ddadseilio i mewn i chitosan, a gall y corff dynol ei ddefnyddio. Mae gan chitin a chitosan adweithedd cemegol uchel, a defnyddir eu deilliadau ar ôl cyflyru, carboxylation, cyanation, asideiddio ac addasiadau eraill yn helaeth yn y maes meddygol, fel asiantau hemostatig, flocculants, sutures llawfeddygol amsugnadwy, croen artiffisial, gorchuddion clwyfau, rhyddhau'n araf. asiantau cyffuriau gwrth-ganser neu gemotherapiwteg, cludwyr ensymau ansymudol, deunyddiau pilen gwahanu, ac ati.
(4) Ffibroin sidan
Mae ffibroin sidan yn deillio o sidan yn bennaf ac mae'n cynnwys asidau amino cyfoethog iawn y tu mewn, felly mae ganddo biocompatibility da, a phrofwyd ei fod yn an-alergenig neu'n garsinogenig, gyda thryloywder rhagorol a athreiddedd aer, ac effaith dda ar ffurf ffilm. Fodd bynnag, oherwydd strwythur moleciwlaidd ffibroin sidan, nid yw hydrophilicity ffibroin sidan na'r priodweddau mecanyddol ar ôl ffurfio ffilm yn dda. Trwy'r dull addasu cyfuniad, mae'r bondiau hydrogen a grymoedd eraill a ffurfiwyd rhwng y macromoleciwlau cymysg a ffibroin sidan yn Sefydlu moleciwlau ffibroin sidan i newid y strwythur, gall wella priodweddau mecanyddol, priodweddau thermol a hydoddedd dŵr deunyddiau ffibroin sidan yn effeithiol. Ar hyn o bryd, ym maes biofeddygaeth, fe'i defnyddir yn helaeth mewn deunyddiau cotio clwyfau, croen artiffisial, gewynnau tendon artiffisial, lensys cyffwrdd, cludwyr cyffuriau, cludwyr pibellau gwaed artiffisial a meysydd eraill.
2. synthesis microbaidd o ddeunyddiau polymer diraddiadwy
Mae synthesis microbaidd o ddeunyddiau polymer diraddiadwy yn cyfeirio at ddefnyddio deunydd organig penodol (fel glwcos neu startsh) fel ffynhonnell fwyd i syntheseiddio deunydd organig ffynhonnell garbon i mewn i bolyester â nodweddion gwahaniaethol o dan gyfres o adweithiau cymhleth fel eplesu micro-organebau. Neu bolymerau polysacarid. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau bioddiraddadwy polymer synthetig microbaidd a ddefnyddir yn helaeth mewn ymarfer clinigol yn cynnwys dau fath yn bennaf: biopolyester (PHA) ac ester polyhydroxybutyl (PHB). Cymerwch PHB fel enghraifft. Mae PHB yn bolymer moleciwlaidd uchel wedi'i syntheseiddio gan gelloedd microbaidd. Mae ei strwythur a'i berfformiad yn wahanol i ddeunyddiau diraddiadwy macromoleciwlaidd naturiol, ond yn debycach i bolymerau polyester aliffatig, gyda synthesis naturiol a chemegol yn ddiraddiadwy Mantais polymer, mae'r cynhyrchion diraddio o'r diwedd yn cael eu hysgarthu fel carbon deuocsid a dŵr trwy metaboledd, heb unrhyw sylweddau gwenwynig sy'n gellir ei gynhyrchu trwy synthesis deunyddiau crai cemegol. Yn ogystal, mae Tang Suyang ac astudiaethau eraill wedi dangos bod gan PHB biocompatibility rhagorol. Ar hyn o bryd, fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn cymalau llawfeddygol amsugnadwy, deunyddiau orthopedig, a systemau rheoli cyffuriau.
3. synthesis cemegol o ddeunyddiau polymer diraddiadwy
O'u cymharu â pholymerau naturiol, gellir dewis deunyddiau polymer bioddiraddadwy wedi'u syntheseiddio trwy ddulliau cemegol yn unol ag anghenion cymwysiadau gwirioneddol, trwy ddewis monomerau priodol, neu trwy reoli'r amodau adweithio yn y broses synthesis, neu berfformio addasiad Ffisegol neu gemegol syml a chost isel. , ac ati, i ddylunio ac addasu ei strwythur a'i berfformiad i gyflawni pwrpas syntheseiddio'r deunydd targed. Er enghraifft, trwy ddulliau rheoli cemegol, gellir gwella cryfder, cyfradd ddiraddio, strwythur microporous a athreiddedd deunyddiau polymer i ehangu'r maes cymhwysiad. Yn y polymerau bioddiraddadwy syntheseiddiedig yn gemegol sydd wedi'u datblygu a'u hymchwilio ar hyn o bryd, mae'r brif gadwyn yn gyffredinol yn cynnwys grwpiau ester hydrolyzable, grwpiau amido neu grwpiau wrea. Y canlynol yw'r math mwyaf ymchwiliedig a ddefnyddir fwyaf eang o ddeunyddiau polymer diraddiadwy a syntheseiddiwyd yn gemegol yn yr arfer biofeddygol glinigol gyfredol - deunyddiau polyester aliffatig, megis polyglycolide (PGA), asid polylactig (PLA), ac asid polylactig-copolymer asid glycolig (PLGA ), cyflwynir polycaprolactone (PCL), ac ati.
(1) Polyglycolide (PGA)
PGA yw'r polyester aliphatig llinol gyda'r strwythur symlaf. Mae'n defnyddio asid glycolig fel y ffynhonnell sylfaenol ac mae ganddo ystod eang o ddeunyddiau crai, yn bennaf betys siwgr, sudd grawnwin anaeddfed a chansen siwgr. Ymhlith y polymerau bioddiraddadwy presennol, mae cyfradd ddiraddio PGA yn gymharol gyflym, yn enwedig mae'r cryfder yn dadfeilio'n gyflym mewn amser byr. PGA yw'r deunydd polymer bioddiraddadwy cyntaf a gymhwysir i amsugno cymalau llawfeddygol. Yn y pen draw, gellir metaboli metabolion ei gynnyrch diraddio asid glycolig yn llwyr o'r corff heb achosi niwed i'r corff dynol. Mae rhai llenyddiaethau’n dangos, ar ôl i gymalau PGA gael eu gadael yn y corff am 2 wythnos, y gellir lleihau’r cryfder tynnol hanner, a gall y corff gyrraedd cyflwr o ddiraddiad ac amsugno llwyr mewn tua 4 mis. Mae gan y deunydd PGA a baratoir gan asid glycolig bwysau moleciwlaidd o fwy na 10,000 a gellir ei ddefnyddio ar gyfer cymalau llawfeddygol. Fodd bynnag, oherwydd ei grisialogrwydd uchel (46% -50%), mae ganddo anfanteision prosesu anodd, cryfder isel, a chyfradd diraddio cyflym, ond ni all fodloni gofynion perfformiad deunyddiau y gellir eu mewnblannu. Felly, mae pobl yn ei addasu trwy amrywiaeth o ddulliau i optimeiddio ei briodweddau ffisegol a chemegol i ehangu ei faes cymhwysiad. Er enghraifft, trwy addasu copolymerization i ffurfio copolymer sy'n integreiddio priodweddau'r ddau i wella diraddiadwyedd, biocompatibility, priodweddau mecanyddol PGA, ac ati; neu weithredu addasiad asio i ffurfio cyfuniad trwy ychwanegu ei ffibrau neu ychwanegion polymer ei hun, ac ati. I wella cryfder a phriodweddau eraill PGA. Ar hyn o bryd, mae PGA wedi'i addasu wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn cymalau amsugnadwy, peirianneg meinwe, systemau rheoli cyffuriau, ewinedd esgyrn amsugnadwy, platiau esgyrn a deunyddiau cywiro llawfeddygol.
(2) Asid polylactig (PLA)
Yn 1966, Kulkarni et al. canfu fod gan PLA pwysau isel foleciwlaidd a phwysau moleciwlaidd uchel biocompatibility rhagorol. Y cynhyrchion diraddio terfynol yw H2O a CO2. Mae asid lactig cynnyrch canolradd hefyd yn metabolyn siwgr arferol yn y corff, na fydd yn achosi unrhyw effeithiau andwyol ar yr organeb. Arweiniodd hyn at ymchwilio a chymhwyso PLA fel deunydd biofeddygol [29-30]. Ym 1997, cymeradwywyd PLA gan yr FDA ar gyfer defnydd clinigol fel ysgarthion fferyllol a chyfuniadau meddygol. Mae PLA yn homopolymer o fonomer asid lactig. Oherwydd bod lactid (ALl) yn foleciwl cylchol, mae dau fath o sylweddau actif yn optegol, felly mae gan PLA hefyd asid L-polylactig (PLLA), asid polylactig llaw dde (PDLA), rasio Polylactig asid (PDLLA) y tri tri hyn cyfluniadau dimensiwn. Yn eu plith, mae PLLA a PDLA yn bolymerau lled-grisialog sydd â chryfder tynnol uchel a chyfradd diraddio araf. Maent yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer deunyddiau plastig llawfeddygol, cymalau llawfeddygol a deunyddiau mewnblannu; tra bod PDLLA yn gopolymer amorffaidd gyda chryfder isel a chyfradd ddiraddio. Cyflym, a ddefnyddir yn aml mewn cludwyr dosbarthu cyffuriau a sgaffaldiau adfywio meinwe cryfder isel. Fodd bynnag, mae'n anodd rheoli cyfradd ddiraddio PLA' s, yn frau ac yn gwrthsefyll effaith wael, sy'n cyfyngu'n ddifrifol ar ei ystod ymgeisio. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae pobl wedi defnyddio gwahanol ddulliau addasu megis addasu copolymerization, paratoi asid polylactig hunan-atgyfnerthol, neu ffurfio deunyddiau cyfansawdd gyda sylweddau eraill i reoli'r gyfradd ddiraddio a gwella hyblygrwydd PLA, er mwyn ehangu ei gymhwysiad yn barhaus. caeau. Er enghraifft, mae asid polylactig yn bolymer hydroffobig, sy'n cyfyngu ar ei ddefnydd mewn cludwyr cyffuriau. Felly, mae pobl yn gwella ei hydrophilicity trwy gopolymerizing asid polylactig gyda sylweddau hydroffilig (fel polyethylen glycol, asid polyglycolig, polyethylen ocsid, ac ati). Ar hyn o bryd, mae mewnblaniadau PLA / PLGA wedi'u defnyddio'n helaeth fel cludwyr rhyddhau araf a rheoledig ar gyfer cyffuriau gwrth-tiwmor, polypeptidau, cyffuriau protein, a meddyginiaethau Tsieineaidd. Yn ogystal, defnyddir PLA a PLA wedi'i addasu yn helaeth mewn deunyddiau offthalmig, cymalau llawfeddygol, deunyddiau gosod mewnol ar gyfer toriadau, ac atgyweiriadau peirianneg meinwe.
(3) Polycaprolactone (PCL)
Mae PCL yn polyester llinellol lled-grisialog gyda phwynt toddi isel a thymheredd pontio gwydr, cryfder tynnol isel iawn (23 MPa), elongation uchel ar yr egwyl (700%), ac mae'n hawdd hydawdd mewn llawer o doddyddion organig. Wedi'i gopolymerio ag amrywiaeth o bolymerau, mae ganddo brosesadwyedd thermoplastigedd a mowldio da; ar ben hynny, mae deunyddiau crai PCL ar gael yn hawdd, mae'r gyfradd ddiraddio yn araf, ac mae ganddo athreiddedd cyffuriau a biocompatibility rhagorol. Felly, fe'i defnyddir yn helaeth fel cymalau llawfeddygol, dyfeisiau gosod impiad esgyrn mewnol, offer meddygol, a chludwyr rhyddhau rheoledig bioddiraddadwy. Yn ogystal, trwy addasu PLA i wella ei gyfradd hydrophilicity a diraddio, gellir ehangu ei ystod ymgeisio ymhellach, megis deunyddiau atgyweirio organau, croen artiffisial, pilenni gwrth-adlyniad llawfeddygol, a pheirianneg meinwe a chell.
3. Casgliad
Mae deunyddiau bioddiraddadwy yn dangos priodweddau ffisegol a chemegol da, priodweddau biolegol, ac eiddo biomecanyddol, a gellir eu haddasu a'u prosesu yn ôl yr amodau gwirioneddol, sy'n diwallu anghenion swyddogaethol biofeddygaeth i'r graddau mwyaf, ac yn eu gwneud yn ddefnyddiol mewn sawl maes biofeddygaeth. Ar hyn o bryd, a ddefnyddir yn helaeth, ar hyn o bryd, mae man cychwyn ymchwil deunyddiau bioddiraddadwy ym maes biofeddygaeth wedi dechrau trosglwyddo o suture a fixation i feysydd mwy cymhleth fel deunyddiau sgaffald peirianneg meinwe. Fodd bynnag, mewn cymwysiadau ymarferol, mae cost uchel deunyddiau bioddiraddadwy yn dal i gael effaith benodol ar eu hyrwyddiad llawr gwlad. Yn benodol, mae angen datrys y broblem o reoli'r gyfradd ddiraddio sy'n addas ar gyfer gwahanol wrthrychau ar frys. Er enghraifft, sut i addasu cyfradd ddiraddio PCL i ddiwallu anghenion cludwyr cyffuriau tymor byr, a sut i addasu cyfradd ddiraddio PLA i ddiwallu anghenion peirianneg meinwe esgyrn. Ond yn gyffredinol, credir, gyda datblygiad parhaus a datblygiad disgyblaethau a thechnolegau cysylltiedig, y bydd y problemau sy'n gysylltiedig â rheoli cyfradd ddiraddio deunyddiau bioddiraddadwy a chostau deunydd yn cael eu datrys yn raddol. Ymchwil a datblygu deunyddiau bioddiraddadwy ym maes biofeddygaeth Bydd y cymhwysiad hefyd yn cael ei ddatblygu ymhellach.
1. Egwyddor diraddio deunyddiau bioddiraddadwy
Mae deunyddiau bioddiraddadwy yn rhyngweithio ag amgylchedd biolegol amrywiol ffactorau megis hylifau'r corff, macromoleciwlau organig, ensymau, radicalau rhydd, celloedd, ac ati, ac yn graddol ddiraddio i gyfansoddion pwysau moleciwlaidd isel trwy gyfres o adweithiau fel hydrolysis, ensymolysis, ac ocsidiad. monomer. Ar ôl amsugno, treuliad, ac adweithiau metabolaidd, mae'r cynhyrchion diraddio yn cael eu carthu o'r corff neu'n cymryd rhan ym metaboledd arferol y corff i'w amsugno gan y corff i gwblhau'r broses ddiraddio. Os yw hylif y corff yn mynd i mewn i'r deunydd biolegol o'r meinwe neu os yw cydran benodol o'r deunydd biolegol yn cael ei doddi yn hylif y corff, bydd y deunydd yn ehangu oherwydd y cynnydd mewn cyfaint ac yn exudate ei sylwedd ei hun. Mae'r broses hon yn dinistrio bond hydrogen a grym van der Waals y deunydd ei hun. , Yn achosi craciau neu wagleoedd yn y deunydd, ac yn y pen draw bydd y deunydd yn cael ei ddiraddio'n gemegol yn yr amgylchedd biolegol yn raddol. Mewn ymarfer clinigol, mae pobl yn gobeithio y bydd y deunyddiau bioddiraddadwy a fewnblannwyd hefyd yn cwblhau'r adweithiau gwahaniaethu a diraddio yn ystod y cyfnod trin meinwe biolegol yn ôl yr un weithdrefn, er mwyn osgoi llid neu ymateb straen y corff' s oherwydd y mewnblaniad. deunyddiau. Rydym yn gwybod bod yr amser triniaeth ar gyfer meinwe croen fel arfer o fewn 3 i 10 diwrnod, mae'r amser triniaeth ar gyfer meinwe visceral fel arfer rhwng 1 a 2 fis, ac mae'r amser triniaeth ar gyfer meinweoedd organau mawr yn aml yn cymryd 6 mis neu fwy. Ar ôl mewnblannu biomaterials bioddiraddadwy yn y corff dynol, mae eu perfformiad diraddio a'u cynhyrchion diraddio yn cael effaith fawr ar yr amgylchedd biolegol, adweithiau materol ac adweithiau'r corff dynol. Gall y gyfradd ddiraddio araf neu amser preswylio hir cynhyrchion diraddio achosi llid mewn meinweoedd dynol yn hawdd. , Thrombosis ac adweithiau niweidiol eraill. Mae astudiaethau [6] wedi dangos bod proses ddiraddio a chynnydd y rhan fwyaf o ddeunyddiau bioddiraddadwy yn anghyson â'r canlyniadau disgwyliedig gorau. Felly, wrth ymchwilio a chymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy yn glinigol, rhaid bod yn ofalus wrth drin materion bioddiraddadwy sy'n gysylltiedig â diraddio, yn enwedig y gyfradd ddiraddio a'r cynhyrchion diraddio.
2. Dosbarthiad sylfaenol a chymhwyso deunyddiau bioddiraddadwy
Defnyddir deunyddiau bioddiraddadwy yn y corff dynol a rhaid iddynt fodloni amodau llym o ran y deunydd ei hun a'i effeithiau ar y corff dynol: hawdd eu prosesu, pris isel, hawdd eu sterileiddio, amser diraddio pendant, sefydlogrwydd biolegol ac eiddo mecanyddol i gwrdd â'r anghenion y safle mewnblannu, histocompatibility da, cydnawsedd gwaed a chydnawsedd mecanyddol, dim adwaith pyrogen, gwenwyndra genetig, teratogenigrwydd a charcinogenigrwydd, dim llid a sensiteiddio.
Ar hyn o bryd, gellir dosbarthu deunyddiau bioddiraddadwy yn ôl gwahanol brosesau a ffynonellau, gan gynnwys deunyddiau diraddiadwy polymer naturiol, deunyddiau polymer diraddiadwy synthetig microbaidd, a deunyddiau polymer diraddiadwy wedi'u syntheseiddio'n gemegol [3,9]. Crynhoir y dosbarthiad a'r cymhwysiad penodol fel a ganlyn:
1. Deunyddiau bioddiraddadwy polymer naturiol
Ar hyn o bryd, mae'r deunyddiau bioddiraddadwy polymer naturiol a ddefnyddir amlaf yn y maes biofeddygol yn cynnwys gelatin, colagen, polysacaridau a ffibroin sidan yn bennaf.
(1) Deunydd gelatin
Mae gelatin yn deillio yn bennaf o groen mamaliaid, asgwrn, tendon, cynffon a meinweoedd eraill. Ei nodwedd fwyaf nodedig yw polymer sy'n hydoddi mewn dŵr, sy'n ehangu ac yn meddalu'n araf ar ôl amsugno dŵr, ac mae ganddo biocompatibility, gelation a bioddiraddadwyedd. Gan ddefnyddio nodweddion gelatin, hawdd ei ffurfio, yn ddiraddiadwy gan ensymau, ac yn hawdd i'w amsugno gan y corff dynol, gellir ei ddefnyddio fel deunydd sy'n rhyddhau'n araf mewn cludwyr cyffuriau, ysgarthion neu gregyn sy'n rhyddhau'n araf; oherwydd ei athreiddedd aer da a'i athreiddedd dŵr Fel dresin clwyf a deunydd croen artiffisial, gall atal hylif o'r clwyf neu symptomau haint eilaidd rhag digwydd; ar ben hynny, mae amnewidion plasma gelatin yn ddiraddiadwy, yn wenwynig ac nad yw'n imiwnogenig, ac ati. Mantais glinigol.
(2) Colagen
Colagen yw prif gydran meinwe gyswllt, sy'n cyfrif am oddeutu 1/3 o'r cynnwys protein mewn anifeiliaid. Mae i'w gael yn bennaf mewn meinweoedd anifeiliaid, croen, gewynnau a chartilag. Mae ganddo'r swyddogaethau o gefnogi organau'r corff, cynnal sefydlogrwydd mecanyddol, hydwythedd a chryfder. Fel adnodd biolegol naturiol, mae ganddo nodweddion biocompatibility da, imiwnogenigrwydd isel a bioddiraddadwyedd; mae defnydd clinigol wedi dangos y gall colagen hyrwyddo atgyweirio, adfywio ac ailadeiladu meinweoedd diffygiol yn sylweddol; ond mae'n brin o ddigonol Gellir gwella'r cryfder mecanyddol trwy addasu traws-gysylltu neu ddefnydd cyfansawdd â deunyddiau biolegol eraill]. Ar hyn o bryd, defnyddiwyd colagen yn helaeth wrth baratoi cymalau bioddiraddadwy, asiantau hemostatig a gorchuddion clwyfau, clytiau biolegol, deunyddiau atgyweirio esgyrn, pilenni haemodialysis, asiantau hemostatig, cludwyr rhyddhau cyffuriau, ac fel sgaffaldiau peirianneg meinwe, Dyfeisiau triniaethau offthalmig amrywiol ac eraill agweddau. Fodd bynnag, o ystyried cymhlethdod materion clinigol a'r angen i uwchraddio cynnyrch, mae yna lawer o broblemau i'w datrys o hyd yn yr ymchwil cymhwysol o golagen, megis ymateb imiwnedd posibl colagen heterologaidd, cytotoxicity posibl traws-gysylltu gweddilliol. asiant, a mewnblannu. Cryfder mecanyddol a gallu rheoli diraddiad cynhyrchion tebyg i golagen.
(3) Deunyddiau polysacarid
Mae deunyddiau polysacarid yn deillio yn bennaf o startsh, asid hyaluronig, heparin, chitin a chynhwysion eraill, ac mae eu biocompatibility a'u bioddiraddadwyedd yn ddelfrydol iawn. O ran natur, mae chitin yn gyfoethog o ran cynnwys ac mae'n ddosbarth mawr o polysacaridau pwysig ac eithrio seliwlos. Mae'n wenwynig ac nid oes ganddo unrhyw sgîl-effeithiau. Mae ganddo affinedd da ar gyfer celloedd dynol, nid yw'n achosi gwrthod, ac mae ganddo biocompatibility a Diraddiadwyedd da. Yn ogystal, mae ganddo hefyd nodweddion gwrthfacterol, gwrthfeirysol, antitumor, hyrwyddo iachâd clwyfau a gallu arsugniad cryf. Oherwydd bod chitin yn cynnwys llawer o grwpiau pegynol fel bondiau hydrogen ac mae ganddo grisialogrwydd uchel, mae'n anhydawdd mewn asid ac alcali, ac yn anhydawdd mewn dŵr, felly mae'n anodd i'r corff ei ddefnyddio. Fodd bynnag, gellir toddi chitin mewn asid gwanedig a hylifau'r corff ar ôl cael ei ddad-ddadseilio i mewn i chitosan, a gall y corff dynol ei ddefnyddio. Mae gan chitin a chitosan adweithedd cemegol uchel, a defnyddir eu deilliadau ar ôl cyflyru, carboxylation, cyanation, asideiddio ac addasiadau eraill yn helaeth yn y maes meddygol, fel asiantau hemostatig, flocculants, sutures llawfeddygol amsugnadwy, croen artiffisial, gorchuddion clwyfau, rhyddhau'n araf. asiantau cyffuriau gwrth-ganser neu gemotherapiwteg, cludwyr ensymau ansymudol, deunyddiau pilen gwahanu, ac ati.
(4) Ffibroin sidan
Mae ffibroin sidan yn deillio o sidan yn bennaf ac mae'n cynnwys asidau amino cyfoethog iawn y tu mewn, felly mae ganddo biocompatibility da, a phrofwyd ei fod yn an-alergenig neu'n garsinogenig, gyda thryloywder rhagorol a athreiddedd aer, ac effaith dda ar ffurf ffilm. Fodd bynnag, oherwydd strwythur moleciwlaidd ffibroin sidan, nid yw hydrophilicity ffibroin sidan na'r priodweddau mecanyddol ar ôl ffurfio ffilm yn dda. Trwy'r dull addasu cyfuniad, mae'r bondiau hydrogen a grymoedd eraill a ffurfiwyd rhwng y macromoleciwlau cymysg a ffibroin sidan yn Sefydlu moleciwlau ffibroin sidan i newid y strwythur, gall wella priodweddau mecanyddol, priodweddau thermol a hydoddedd dŵr deunyddiau ffibroin sidan yn effeithiol. Ar hyn o bryd, ym maes biofeddygaeth, fe'i defnyddir yn helaeth mewn deunyddiau cotio clwyfau, croen artiffisial, gewynnau tendon artiffisial, lensys cyffwrdd, cludwyr cyffuriau, cludwyr pibellau gwaed artiffisial a meysydd eraill.
2. synthesis microbaidd o ddeunyddiau polymer diraddiadwy
Mae synthesis microbaidd o ddeunyddiau polymer diraddiadwy yn cyfeirio at ddefnyddio deunydd organig penodol (fel glwcos neu startsh) fel ffynhonnell fwyd i syntheseiddio deunydd organig ffynhonnell garbon i mewn i bolyester â nodweddion gwahaniaethol o dan gyfres o adweithiau cymhleth fel eplesu micro-organebau. Neu bolymerau polysacarid. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau bioddiraddadwy polymer synthetig microbaidd a ddefnyddir yn helaeth mewn ymarfer clinigol yn cynnwys dau fath yn bennaf: biopolyester (PHA) ac ester polyhydroxybutyl (PHB). Cymerwch PHB fel enghraifft. Mae PHB yn bolymer moleciwlaidd uchel wedi'i syntheseiddio gan gelloedd microbaidd. Mae ei strwythur a'i berfformiad yn wahanol i ddeunyddiau diraddiadwy macromoleciwlaidd naturiol, ond yn debycach i bolymerau polyester aliffatig, gyda synthesis naturiol a chemegol yn ddiraddiadwy Mantais polymer, mae'r cynhyrchion diraddio o'r diwedd yn cael eu hysgarthu fel carbon deuocsid a dŵr trwy metaboledd, heb unrhyw sylweddau gwenwynig sy'n gellir ei gynhyrchu trwy synthesis deunyddiau crai cemegol. Yn ogystal, mae Tang Suyang ac astudiaethau eraill wedi dangos bod gan PHB biocompatibility rhagorol. Ar hyn o bryd, fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn cymalau llawfeddygol amsugnadwy, deunyddiau orthopedig, a systemau rheoli cyffuriau.
3. synthesis cemegol o ddeunyddiau polymer diraddiadwy
O'u cymharu â pholymerau naturiol, gellir dewis deunyddiau polymer bioddiraddadwy wedi'u syntheseiddio trwy ddulliau cemegol yn unol ag anghenion cymwysiadau gwirioneddol, trwy ddewis monomerau priodol, neu trwy reoli'r amodau adweithio yn y broses synthesis, neu berfformio addasiad Ffisegol neu gemegol syml a chost isel. , ac ati, i ddylunio ac addasu ei strwythur a'i berfformiad i gyflawni pwrpas syntheseiddio'r deunydd targed. Er enghraifft, trwy ddulliau rheoli cemegol, gellir gwella cryfder, cyfradd ddiraddio, strwythur microporous a athreiddedd deunyddiau polymer i ehangu'r maes cymhwysiad. Yn y polymerau bioddiraddadwy syntheseiddiedig yn gemegol sydd wedi'u datblygu a'u hymchwilio ar hyn o bryd, mae'r brif gadwyn yn gyffredinol yn cynnwys grwpiau ester hydrolyzable, grwpiau amido neu grwpiau wrea. Y canlynol yw'r math mwyaf ymchwiliedig a ddefnyddir fwyaf eang o ddeunyddiau polymer diraddiadwy a syntheseiddiwyd yn gemegol yn yr arfer biofeddygol glinigol gyfredol - deunyddiau polyester aliffatig, megis polyglycolide (PGA), asid polylactig (PLA), ac asid polylactig-copolymer asid glycolig (PLGA ), cyflwynir polycaprolactone (PCL), ac ati.
(1) Polyglycolide (PGA)
PGA yw'r polyester aliphatig llinol gyda'r strwythur symlaf. Mae'n defnyddio asid glycolig fel y ffynhonnell sylfaenol ac mae ganddo ystod eang o ddeunyddiau crai, yn bennaf betys siwgr, sudd grawnwin anaeddfed a chansen siwgr. Ymhlith y polymerau bioddiraddadwy presennol, mae cyfradd ddiraddio PGA yn gymharol gyflym, yn enwedig mae'r cryfder yn dadfeilio'n gyflym mewn amser byr. PGA yw'r deunydd polymer bioddiraddadwy cyntaf a gymhwysir i amsugno cymalau llawfeddygol. Yn y pen draw, gellir metaboli metabolion ei gynnyrch diraddio asid glycolig yn llwyr o'r corff heb achosi niwed i'r corff dynol. Mae rhai llenyddiaethau’n dangos, ar ôl i gymalau PGA gael eu gadael yn y corff am 2 wythnos, y gellir lleihau’r cryfder tynnol hanner, a gall y corff gyrraedd cyflwr o ddiraddiad ac amsugno llwyr mewn tua 4 mis. Mae gan y deunydd PGA a baratoir gan asid glycolig bwysau moleciwlaidd o fwy na 10,000 a gellir ei ddefnyddio ar gyfer cymalau llawfeddygol. Fodd bynnag, oherwydd ei grisialogrwydd uchel (46% -50%), mae ganddo anfanteision prosesu anodd, cryfder isel, a chyfradd diraddio cyflym, ond ni all fodloni gofynion perfformiad deunyddiau y gellir eu mewnblannu. Felly, mae pobl yn ei addasu trwy amrywiaeth o ddulliau i optimeiddio ei briodweddau ffisegol a chemegol i ehangu ei faes cymhwysiad. Er enghraifft, trwy addasu copolymerization i ffurfio copolymer sy'n integreiddio priodweddau'r ddau i wella diraddiadwyedd, biocompatibility, priodweddau mecanyddol PGA, ac ati; neu weithredu addasiad asio i ffurfio cyfuniad trwy ychwanegu ei ffibrau neu ychwanegion polymer ei hun, ac ati. I wella cryfder a phriodweddau eraill PGA. Ar hyn o bryd, mae PGA wedi'i addasu wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn cymalau amsugnadwy, peirianneg meinwe, systemau rheoli cyffuriau, ewinedd esgyrn amsugnadwy, platiau esgyrn a deunyddiau cywiro llawfeddygol.
(2) Asid polylactig (PLA)
Yn 1966, Kulkarni et al. canfu fod gan PLA pwysau isel foleciwlaidd a phwysau moleciwlaidd uchel biocompatibility rhagorol. Y cynhyrchion diraddio terfynol yw H2O a CO2. Mae asid lactig cynnyrch canolradd hefyd yn metabolyn siwgr arferol yn y corff, na fydd yn achosi unrhyw effeithiau andwyol ar yr organeb. Arweiniodd hyn at ymchwilio a chymhwyso PLA fel deunydd biofeddygol [29-30]. Ym 1997, cymeradwywyd PLA gan yr FDA ar gyfer defnydd clinigol fel ysgarthion fferyllol a chyfuniadau meddygol. Mae PLA yn homopolymer o fonomer asid lactig. Oherwydd bod lactid (ALl) yn foleciwl cylchol, mae dau fath o sylweddau actif yn optegol, felly mae gan PLA hefyd asid L-polylactig (PLLA), asid polylactig llaw dde (PDLA), rasio Polylactig asid (PDLLA) y tri tri hyn cyfluniadau dimensiwn. Yn eu plith, mae PLLA a PDLA yn bolymerau lled-grisialog sydd â chryfder tynnol uchel a chyfradd diraddio araf. Maent yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer deunyddiau plastig llawfeddygol, cymalau llawfeddygol a deunyddiau mewnblannu; tra bod PDLLA yn gopolymer amorffaidd gyda chryfder isel a chyfradd ddiraddio. Cyflym, a ddefnyddir yn aml mewn cludwyr dosbarthu cyffuriau a sgaffaldiau adfywio meinwe cryfder isel. Fodd bynnag, mae'n anodd rheoli cyfradd ddiraddio PLA' s, yn frau ac yn gwrthsefyll effaith wael, sy'n cyfyngu'n ddifrifol ar ei ystod ymgeisio. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae pobl wedi defnyddio gwahanol ddulliau addasu megis addasu copolymerization, paratoi asid polylactig hunan-atgyfnerthol, neu ffurfio deunyddiau cyfansawdd gyda sylweddau eraill i reoli'r gyfradd ddiraddio a gwella hyblygrwydd PLA, er mwyn ehangu ei gymhwysiad yn barhaus. caeau. Er enghraifft, mae asid polylactig yn bolymer hydroffobig, sy'n cyfyngu ar ei ddefnydd mewn cludwyr cyffuriau. Felly, mae pobl yn gwella ei hydrophilicity trwy gopolymerizing asid polylactig gyda sylweddau hydroffilig (fel polyethylen glycol, asid polyglycolig, polyethylen ocsid, ac ati). Ar hyn o bryd, mae mewnblaniadau PLA / PLGA wedi'u defnyddio'n helaeth fel cludwyr rhyddhau araf a rheoledig ar gyfer cyffuriau gwrth-tiwmor, polypeptidau, cyffuriau protein, a meddyginiaethau Tsieineaidd. Yn ogystal, defnyddir PLA a PLA wedi'i addasu yn helaeth mewn deunyddiau offthalmig, cymalau llawfeddygol, deunyddiau gosod mewnol ar gyfer toriadau, ac atgyweiriadau peirianneg meinwe.
(3) Polycaprolactone (PCL)
Mae PCL yn polyester llinellol lled-grisialog gyda phwynt toddi isel a thymheredd pontio gwydr, cryfder tynnol isel iawn (23 MPa), elongation uchel ar yr egwyl (700%), ac mae'n hawdd hydawdd mewn llawer o doddyddion organig. Wedi'i gopolymerio ag amrywiaeth o bolymerau, mae ganddo brosesadwyedd thermoplastigedd a mowldio da; ar ben hynny, mae deunyddiau crai PCL ar gael yn hawdd, mae'r gyfradd ddiraddio yn araf, ac mae ganddo athreiddedd cyffuriau a biocompatibility rhagorol. Felly, fe'i defnyddir yn helaeth fel cymalau llawfeddygol, dyfeisiau gosod impiad esgyrn mewnol, offer meddygol, a chludwyr rhyddhau rheoledig bioddiraddadwy. Yn ogystal, trwy addasu PLA i wella ei gyfradd hydrophilicity a diraddio, gellir ehangu ei ystod ymgeisio ymhellach, megis deunyddiau atgyweirio organau, croen artiffisial, pilenni gwrth-adlyniad llawfeddygol, a pheirianneg meinwe a chell.
3. Casgliad
Mae deunyddiau bioddiraddadwy yn dangos priodweddau ffisegol a chemegol da, priodweddau biolegol, ac eiddo biomecanyddol, a gellir eu haddasu a'u prosesu yn ôl yr amodau gwirioneddol, sy'n diwallu anghenion swyddogaethol biofeddygaeth i'r graddau mwyaf, ac yn eu gwneud yn ddefnyddiol mewn sawl maes biofeddygaeth. Ar hyn o bryd, a ddefnyddir yn helaeth, ar hyn o bryd, mae man cychwyn ymchwil deunyddiau bioddiraddadwy ym maes biofeddygaeth wedi dechrau trosglwyddo o suture a fixation i feysydd mwy cymhleth fel deunyddiau sgaffald peirianneg meinwe. Fodd bynnag, mewn cymwysiadau ymarferol, mae cost uchel deunyddiau bioddiraddadwy yn dal i gael effaith benodol ar eu hyrwyddiad llawr gwlad. Yn benodol, mae angen datrys y broblem o reoli'r gyfradd ddiraddio sy'n addas ar gyfer gwahanol wrthrychau ar frys. Er enghraifft, sut i addasu cyfradd ddiraddio PCL i ddiwallu anghenion cludwyr cyffuriau tymor byr, a sut i addasu cyfradd ddiraddio PLA i ddiwallu anghenion peirianneg meinwe esgyrn. Ond yn gyffredinol, credir, gyda datblygiad parhaus a datblygiad disgyblaethau a thechnolegau cysylltiedig, y bydd y problemau sy'n gysylltiedig â rheoli cyfradd ddiraddio deunyddiau bioddiraddadwy a chostau deunydd yn cael eu datrys yn raddol. Ymchwil a datblygu deunyddiau bioddiraddadwy ym maes biofeddygaeth Bydd y cymhwysiad hefyd yn cael ei ddatblygu ymhellach.
Rydym yn cynnig ffilm bioddiraddadwy llawn patent a bag PVA, mae'r holl gynhyrchion yn cael eu gwneud gan offer castio, Mae'n wahanol i gynhyrchion mowldio chwythu traddodiadol, nid yw'r holl gynhyrchion mowldio chwythu yn fioddiraddadwy. Gallwn gynhyrchu ffilmiau a bagiau pva mewn lliwiau llawn tryloyw ac amrywiol. ac mae'r ffilm PVA yn fwy llyfn na'r cynhyrchion mowldio chwythu traddodiadol.
Rydym hefyd yn cynnig ffilm a bagiau bioddiraddadwy llawn deunydd organig gyda deunydd crai patent a Phroses gynhyrchu.
Am fwy o gynhyrchion ffilm a bagiau PVA ymwelwch â ni:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/