Materiais biodegradáveis e suas aplicações em biomedicina
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia médica e a melhoria crescente dos padrões de vida das pessoas, vários tipos de materiais médicos começaram a ser amplamente usados em tecidos humanos. A compatibilidade, compatibilidade sanguínea e degradabilidade entre materiais médicos e tecidos humanos As pessoas prestam cada vez mais atenção a outras questões. A seguir, uma análise sistemática e discussão sobre a aplicação de materiais biodegradáveis na área biomédica. Primeiramente, é feita uma análise preliminar do princípio de degradação de materiais biodegradáveis e, em seguida, os materiais biodegradáveis comuns na área biomédica são analisados de acordo com os padrões de processo e fonte. Classificar e apresentar a aplicação de alguns materiais típicos da biomedicina.
1. Princípio de degradação de materiais biodegradáveis
Os materiais biodegradáveis interagem com o ambiente biológico de vários fatores, como fluidos corporais, macromoléculas orgânicas, enzimas, radicais livres, células, etc., e gradualmente se degradam em compostos de baixo peso molecular através de uma série de reações, como hidrólise, enzimólise e oxidação. monômero. Após a absorção, digestão e reações metabólicas, os produtos de degradação são excretados do corpo ou participam do metabolismo normal do corpo para serem absorvidos pelo corpo para completar o processo de degradação. Se o fluido corporal entrar no material biológico a partir do tecido ou um determinado componente do material biológico for dissolvido no fluido corporal, o material se expandirá devido ao aumento de volume e exsudará sua própria substância. Esse processo destrói a ligação de hidrogênio e a força de van der Waals do próprio material. , Irá causar rachaduras ou vazios no material e, eventualmente, o material sofrerá degradação química gradativa no ambiente biológico. Na prática clínica, as pessoas esperam que os materiais biodegradáveis implantados também completem as reações de diferenciação e degradação durante o período de tratamento biológico do tecido de acordo com o mesmo procedimento, de forma a evitar a inflamação do corpo' ou resposta ao estresse devido ao implante materiais. Sabemos que o tempo de tratamento para o tecido cutâneo é geralmente de 3 a 10 dias, o tempo de tratamento para o tecido visceral é geralmente entre 1 e 2 meses e o tempo de tratamento para tecidos de órgãos grandes geralmente leva 6 meses ou mais. Depois que os biomateriais biodegradáveis são implantados no corpo humano, seu desempenho de degradação e produtos de degradação têm um grande impacto no ambiente biológico, nas reações dos materiais e nas reações do corpo humano. A taxa de degradação lenta ou o longo tempo de residência dos produtos de degradação podem facilmente causar inflamação nos tecidos humanos. , Trombose e outras reações adversas. Estudos [6] mostraram que o processo de degradação e o progresso da maioria dos materiais biodegradáveis são inconsistentes com os melhores resultados esperados. Portanto, na pesquisa e aplicação clínica de materiais biodegradáveis, as questões relacionadas à degradação de materiais biodegradáveis devem ser tratadas com cautela, especialmente a taxa de degradação e os produtos de degradação.
2. Classificação básica e aplicação de materiais biodegradáveis
Os materiais biodegradáveis são usados no corpo humano e devem atender a condições estritas em termos do próprio material e seus efeitos no corpo humano: fácil de processar, baixo preço, fácil de esterilizar, tempo de degradação definido, estabilidade biológica e propriedades mecânicas para atender aos necessidades do local de implantação, Boa histocompatibilidade, compatibilidade sanguínea e compatibilidade mecânica, nenhuma reação pirogênica, toxicidade genética, teratogenicidade e carcinogenicidade, nenhuma irritação e sensibilização.
Atualmente, os materiais biodegradáveis podem ser classificados de acordo com diferentes processos e fontes, incluindo materiais degradáveis de polímeros naturais, materiais de polímeros degradáveis sintéticos microbianos e materiais poliméricos degradáveis sintetizados quimicamente [3,9]. A classificação e aplicação específicas são resumidas da seguinte forma:
1. Materiais biodegradáveis de polímero natural
Atualmente, os materiais biodegradáveis de polímero natural mais comumente usados no campo biomédico incluem principalmente gelatina, colágeno, polissacarídeos e fibroína de seda.
(1) Material de gelatina
A gelatina é principalmente derivada da pele, osso, tendão, cauda e outros tecidos de mamíferos. Sua característica mais notável é o polímero solúvel em água, que se expande e amolece lentamente após a absorção de água e tem biocompatibilidade, gelificação e biodegradabilidade. Utilizando as características da gelatina, fácil de formar, degradável por enzimas e fácil de ser absorvido pelo corpo humano, pode ser usado como um material de liberação lenta em carreadores de drogas, excipientes ou invólucros de liberação lenta; devido à sua boa permeabilidade ao ar e à água. Como curativo para feridas e material de pele artificial, pode prevenir o fluido da ferida ou a ocorrência de sintomas de infecção secundária; além disso, os substitutos do plasma da gelatina são degradáveis, não tóxicos e não imunogênicos, etc. Vantagem clínica.
(2) Colágeno
O colágeno é o principal componente do tecido conjuntivo, responsável por cerca de 1/3 do conteúdo proteico dos animais. É encontrada principalmente em tecidos animais, pele, ligamentos e cartilagem. Tem como função apoiar os órgãos do corpo, mantendo a estabilidade mecânica, elasticidade e resistência. Como recurso biológico natural, possui as características de boa biocompatibilidade, baixa imunogenicidade e biodegradabilidade; o uso clínico demonstrou que o colágeno pode promover significativamente a reparação, regeneração e reconstrução de tecidos defeituosos; mas falta o suficiente A resistência mecânica pode ser melhorada por modificação de reticulação ou uso de compósito com outros materiais biológicos]. Atualmente, o colágeno tem sido amplamente utilizado na preparação de suturas biodegradáveis, agentes hemostáticos e curativos, patches biológicos, materiais de reparo ósseo, membranas de hemodiálise, agentes hemostáticos, transportadores de liberação de drogas e como andaimes de engenharia de tecidos, vários tratamentos oftálmicos Dispositivos e outros aspectos. Porém, tendo em vista a complexidade das questões clínicas e a necessidade de atualizações do produto, ainda existem muitos problemas a serem resolvidos na pesquisa de aplicação do colágeno, como a potencial resposta imune do colágeno heterólogo, a possível citotoxicidade do reticulação residual agente e implantação. Resistência mecânica e controlabilidade da degradação de produtos semelhantes ao colágeno.
(3) Materiais polissacarídicos
Os materiais polissacarídeos são derivados principalmente de amido, ácido hialurônico, heparina, quitina e outros ingredientes, e sua biocompatibilidade e biodegradabilidade são ideais. Na natureza, a quitina é rica em conteúdo e é uma grande classe de polissacarídeos importantes, exceto a celulose. Não é tóxico e não tem efeitos colaterais. Tem boa afinidade com células humanas, não causa rejeição e tem boa biocompatibilidade e degradabilidade. Além disso, possui também as características de antibacteriana, antiviral, antitumoral, promovendo a cicatrização de feridas e forte capacidade de adsorção. Como a quitina contém muitos grupos polares, como ligações de hidrogênio, e tem alta cristalinidade, ela é insolúvel em ácido e álcali e insolúvel em água, por isso é difícil de ser usada pelo corpo. No entanto, a quitina pode ser dissolvida em ácido diluído e fluidos corporais após ser desacetilada em quitosana e pode ser usada pelo corpo humano. Quitina e quitosana têm alta reatividade química, e seus derivados após amidação, carboxilação, cianação, acidificação e outras modificações são amplamente utilizadas na área médica, como agentes hemostáticos, floculantes, suturas cirúrgicas absorvíveis, pele artificial, curativos para feridas, liberação lenta agentes de drogas anticâncer ou quimioterápicos, transportadores de enzimas imobilizados, materiais de membrana de separação, etc.
(4) Fibroína de seda
Fibroína de seda é principalmente derivada de seda e contém aminoácidos muito ricos em seu interior, por isso tem boa biocompatibilidade e foi comprovada como não alergênica ou cancerígena, com excelente transparência e permeabilidade ao ar e bom efeito de formação de filme. No entanto, devido à estrutura molecular da fibroína de seda, a hidrofilicidade da fibroína de seda e as propriedades mecânicas após a formação do filme não são boas. Através do método de modificação de mistura, as ligações de hidrogênio e outras forças formadas entre as macromoléculas misturadas e a fibroína de seda estão induzindo moléculas de fibroína de seda para mudar a estrutura pode efetivamente melhorar as propriedades mecânicas, propriedades térmicas e solubilidade em água de materiais de fibroína de seda. Atualmente, no campo da biomedicina, é amplamente utilizado em materiais de revestimento de feridas, pele artificial, ligamentos de tendão artificial, lentes de contato, transportadores de drogas, transportadores artificiais de vasos sanguíneos e outros campos.
2. Síntese microbiana de materiais poliméricos degradáveis
A síntese microbiana de materiais poliméricos degradáveis refere-se ao uso de certa matéria orgânica (como glicose ou amido) como fonte de alimento para sintetizar matéria orgânica de fonte de carbono em um poliéster com características diferenciáveis sob uma série de reações complexas, como a fermentação de microrganismos Ou polímeros de polissacarídeo. Atualmente, os materiais biodegradáveis de polímero sintético microbiano amplamente utilizados na prática clínica incluem principalmente dois tipos: biopoliéster (PHA) e éster poli-hidroxibutílico (PHB). Tome o PHB como exemplo. O PHB é um polímero de alto peso molecular sintetizado por células microbianas. Sua estrutura e desempenho são diferentes dos materiais degradáveis macromoleculares naturais, porém mais semelhantes aos polímeros poliéster alifáticos, com síntese natural e química degradável. A vantagem do polímero, os produtos de degradação são finalmente excretados como dióxido de carbono e água através do metabolismo, sem quaisquer substâncias tóxicas que pode ser produzido pela síntese de matérias-primas químicas. Além disso, Tang Suyang e outros estudos mostraram que o PHB tem excelente biocompatibilidade. Atualmente, ele tem sido amplamente utilizado em suturas cirúrgicas absorvíveis, materiais ortopédicos e sistemas de controle de drogas.
3. Síntese química de materiais poliméricos degradáveis
Em comparação com os polímeros naturais, os materiais poliméricos biodegradáveis sintetizados por métodos químicos podem ser selecionados de acordo com as necessidades das aplicações reais, selecionando monômeros apropriados ou controlando as condições de reação no processo de síntese, ou realizando modificações físicas ou químicas simples e de baixo custo , etc., para projetar e ajustar sua estrutura e desempenho para atingir o objetivo de sintetizar o material alvo. Por exemplo, por meio de métodos de controle químico, a resistência, a taxa de degradação, a estrutura microporosa e a permeabilidade dos materiais poliméricos podem ser melhorados para expandir o campo de aplicação. Nos polímeros biodegradáveis sintetizados quimicamente, atualmente desenvolvidos e pesquisados, a cadeia principal geralmente contém grupos éster hidrolisáveis, grupos amido ou grupos ureia. A seguir está o tipo mais pesquisado e mais amplamente utilizado de materiais poliméricos degradáveis sintetizados quimicamente na prática clínica biomédica atual - materiais de poliéster alifático, como poliglicólido (PGA), ácido polilático (PLA) e ácido polilático-copolímero de ácido glicólico (PLGA ), será introduzida a policaprolactona (PCL), etc.
(1) Poliglicólido (PGA)
PGA é o poliéster alifático linear com a estrutura mais simples. Utiliza o ácido glicólico como fonte básica e possui uma ampla gama de matérias-primas, principalmente beterraba sacarina, suco de uva imatura e cana-de-açúcar. Entre os polímeros biodegradáveis existentes, a taxa de degradação do PGA é relativamente rápida, especialmente a resistência decai rapidamente em um curto espaço de tempo. PGA é o primeiro material polimérico biodegradável aplicado para absorver suturas cirúrgicas. Os metabólitos de seu produto de degradação, o ácido glicólico, podem eventualmente ser completamente excretados do corpo sem causar danos ao corpo humano. Algumas literaturas mostram que, depois que as suturas PGA são deixadas no corpo por 2 semanas, a resistência à tração pode ser reduzida pela metade e o corpo pode atingir um estado de degradação e absorção completa em cerca de 4 meses. O material PGA preparado com ácido glicólico tem um peso molecular de mais de 10.000 e pode ser usado para suturas cirúrgicas. No entanto, devido à sua alta cristalinidade (46% -50%), tem as desvantagens de processamento difícil, baixa resistência e taxa de degradação rápida, mas não pode atender aos requisitos de desempenho de materiais implantáveis. Portanto, as pessoas o modificam por meio de uma variedade de métodos para otimizar suas propriedades físicas e químicas e expandir seu campo de aplicação. Por exemplo, através da modificação de copolimerização para formar um copolímero que integra as propriedades dos dois para melhorar a degradabilidade, biocompatibilidade, propriedades mecânicas de PGA, etc .; ou implementar a modificação da mistura para formar uma mistura adicionando suas próprias fibras poliméricas ou aditivos, etc., para melhorar a resistência e outras propriedades do PGA. Atualmente, o PGA modificado tem sido amplamente utilizado em suturas absorvíveis, engenharia de tecidos, sistemas de controle de drogas, unhas ósseas absorvíveis, placas ósseas e materiais de correção cirúrgica.
(2) Ácido polilático (PLA)
Em 1966, Kulkarni et al. descobriram que PLA de baixo peso molecular e alto peso molecular têm excelente biocompatibilidade. Os produtos finais de degradação são H2O e CO2. O produto intermediário ácido láctico também é um metabólito normal do açúcar no corpo, que não causa nenhum efeito adverso no organismo. Isso levou à pesquisa e aplicação do PLA como um material biomédico [29-30]. Em 1997, o PLA foi aprovado pelo FDA para uso clínico como excipientes farmacêuticos e suturas médicas. PLA é um homopolímero de monômero de ácido láctico. Como o lactídeo (LA) é uma molécula quiral, existem dois tipos de substâncias opticamente ativas, então o PLA também tem ácido L-polilático (PLLA), ácido polilático destro (PDLA), racemização Ácido polilático (PDLLA) esses três configurações dimensionais. Entre eles, PLLA e PDLA são polímeros semicristalinos com alta resistência à tração e lenta taxa de degradação. Eles são materiais ideais para materiais plásticos cirúrgicos, suturas cirúrgicas e materiais de implantes; enquanto PDLLA é um copolímero amorfo com baixa resistência e taxa de degradação. Rápido, geralmente usado em transportadores de drogas e estruturas de regeneração de tecidos de baixa resistência. No entanto, a taxa de degradação do PLA' é difícil de controlar, quebradiça e com baixa resistência ao impacto, o que limita severamente sua faixa de aplicação. Nos últimos anos, as pessoas têm usado diferentes métodos de modificação, como modificação de copolimerização, preparação de ácido polilático auto-reforçado ou formação de materiais compostos com outras substâncias para controlar a taxa de degradação e melhorar a flexibilidade do PLA, de modo a expandir continuamente sua aplicação Campos. Por exemplo, o ácido polilático é um polímero hidrofóbico, o que limita sua aplicação em carreadores de drogas. Portanto, as pessoas melhoram sua hidrofilicidade copolimerizando o ácido polilático com substâncias hidrofílicas (como polietilenoglicol, ácido poliglicólico, óxido de polietileno, etc.). Atualmente, os implantes de PLA / PLGA têm sido amplamente usados como transportadores de liberação lenta e controlada para medicamentos antitumorais, polipeptídeos, medicamentos de proteína e medicamentos chineses. Além disso, o PLA e o PLA modificado são amplamente usados em materiais oftálmicos, suturas cirúrgicas, materiais de fixação interna para fraturas e reparos de engenharia de tecidos.
(3) Policaprolactona (PCL)
PCL é um poliéster linear semicristalino com baixo ponto de fusão e temperatura de transição vítrea, resistência à tração muito baixa (23 MPa), alto alongamento na ruptura (700%) e é facilmente solúvel em muitos solventes orgânicos. Copolimerizado com uma variedade de polímeros, possui boa termoplasticidade e boa processabilidade de moldagem; além disso, as matérias-primas do PCL estão facilmente disponíveis, a taxa de degradação é lenta e tem excelente permeabilidade e biocompatibilidade a drogas. Portanto, é amplamente utilizado como suturas cirúrgicas, dispositivos de fixação de enxerto ósseo interno, equipamentos médicos e transportadores de liberação controlada biodegradáveis. Além disso, ao modificar o PLA para melhorar sua hidrofilicidade e taxa de degradação, sua faixa de aplicação pode ser expandida ainda mais, como materiais de reparo de órgãos, pele artificial, membranas cirúrgicas anti-adesão e engenharia de tecidos e células.
3. Conclusão
Os materiais biodegradáveis apresentam boas propriedades físicas e químicas, propriedades biológicas e propriedades biomecânicas e podem ser ajustados e processados de acordo com as condições reais, o que atende às necessidades funcionais da biomedicina na maior extensão e os torna úteis em muitos campos da biomedicina. Amplamente utilizado, nesta fase, o hotspot de pesquisa de materiais biodegradáveis no campo da biomedicina começou a se transferir da sutura e fixação para campos mais complexos, como materiais de andaime de engenharia de tecidos. Porém, em aplicações práticas, o alto custo dos materiais biodegradáveis ainda tem certo impacto em sua promoção de base. Em particular, o problema de controlar a taxa de degradação adequada para diferentes objetos precisa ser resolvido com urgência. Por exemplo, como ajustar a taxa de degradação do PCL para atender às necessidades dos portadores de medicamentos de curto prazo e como ajustar a taxa de degradação do PLA para atender às necessidades da engenharia do tecido ósseo. Mas, em geral, acredita-se que com o contínuo desenvolvimento e avanço de disciplinas e tecnologias relacionadas, os problemas relacionados ao controle da taxa de degradação de materiais biodegradáveis e custos de materiais serão gradualmente resolvidos. A pesquisa e o desenvolvimento de materiais biodegradáveis na área da biomedicina O aplicativo também será desenvolvido.
1. Princípio de degradação de materiais biodegradáveis
Os materiais biodegradáveis interagem com o ambiente biológico de vários fatores, como fluidos corporais, macromoléculas orgânicas, enzimas, radicais livres, células, etc., e gradualmente se degradam em compostos de baixo peso molecular através de uma série de reações, como hidrólise, enzimólise e oxidação. monômero. Após a absorção, digestão e reações metabólicas, os produtos de degradação são excretados do corpo ou participam do metabolismo normal do corpo para serem absorvidos pelo corpo para completar o processo de degradação. Se o fluido corporal entrar no material biológico a partir do tecido ou um determinado componente do material biológico for dissolvido no fluido corporal, o material se expandirá devido ao aumento de volume e exsudará sua própria substância. Esse processo destrói a ligação de hidrogênio e a força de van der Waals do próprio material. , Irá causar rachaduras ou vazios no material e, eventualmente, o material sofrerá degradação química gradativa no ambiente biológico. Na prática clínica, as pessoas esperam que os materiais biodegradáveis implantados também completem as reações de diferenciação e degradação durante o período de tratamento biológico do tecido de acordo com o mesmo procedimento, de forma a evitar a inflamação do corpo' ou resposta ao estresse devido ao implante materiais. Sabemos que o tempo de tratamento para o tecido cutâneo é geralmente de 3 a 10 dias, o tempo de tratamento para o tecido visceral é geralmente entre 1 e 2 meses e o tempo de tratamento para tecidos de órgãos grandes geralmente leva 6 meses ou mais. Depois que os biomateriais biodegradáveis são implantados no corpo humano, seu desempenho de degradação e produtos de degradação têm um grande impacto no ambiente biológico, nas reações dos materiais e nas reações do corpo humano. A taxa de degradação lenta ou o longo tempo de residência dos produtos de degradação podem facilmente causar inflamação nos tecidos humanos. , Trombose e outras reações adversas. Estudos [6] mostraram que o processo de degradação e o progresso da maioria dos materiais biodegradáveis são inconsistentes com os melhores resultados esperados. Portanto, na pesquisa e aplicação clínica de materiais biodegradáveis, as questões relacionadas à degradação de materiais biodegradáveis devem ser tratadas com cautela, especialmente a taxa de degradação e os produtos de degradação.
2. Classificação básica e aplicação de materiais biodegradáveis
Os materiais biodegradáveis são usados no corpo humano e devem atender a condições estritas em termos do próprio material e seus efeitos no corpo humano: fácil de processar, baixo preço, fácil de esterilizar, tempo de degradação definido, estabilidade biológica e propriedades mecânicas para atender aos necessidades do local de implantação, Boa histocompatibilidade, compatibilidade sanguínea e compatibilidade mecânica, nenhuma reação pirogênica, toxicidade genética, teratogenicidade e carcinogenicidade, nenhuma irritação e sensibilização.
Atualmente, os materiais biodegradáveis podem ser classificados de acordo com diferentes processos e fontes, incluindo materiais degradáveis de polímeros naturais, materiais de polímeros degradáveis sintéticos microbianos e materiais poliméricos degradáveis sintetizados quimicamente [3,9]. A classificação e aplicação específicas são resumidas da seguinte forma:
1. Materiais biodegradáveis de polímero natural
Atualmente, os materiais biodegradáveis de polímero natural mais comumente usados no campo biomédico incluem principalmente gelatina, colágeno, polissacarídeos e fibroína de seda.
(1) Material de gelatina
A gelatina é principalmente derivada da pele, osso, tendão, cauda e outros tecidos de mamíferos. Sua característica mais notável é o polímero solúvel em água, que se expande e amolece lentamente após a absorção de água e tem biocompatibilidade, gelificação e biodegradabilidade. Utilizando as características da gelatina, fácil de formar, degradável por enzimas e fácil de ser absorvido pelo corpo humano, pode ser usado como um material de liberação lenta em carreadores de drogas, excipientes ou invólucros de liberação lenta; devido à sua boa permeabilidade ao ar e à água. Como curativo para feridas e material de pele artificial, pode prevenir o fluido da ferida ou a ocorrência de sintomas de infecção secundária; além disso, os substitutos do plasma da gelatina são degradáveis, não tóxicos e não imunogênicos, etc. Vantagem clínica.
(2) Colágeno
O colágeno é o principal componente do tecido conjuntivo, responsável por cerca de 1/3 do conteúdo proteico dos animais. É encontrada principalmente em tecidos animais, pele, ligamentos e cartilagem. Tem como função apoiar os órgãos do corpo, mantendo a estabilidade mecânica, elasticidade e resistência. Como recurso biológico natural, possui as características de boa biocompatibilidade, baixa imunogenicidade e biodegradabilidade; o uso clínico demonstrou que o colágeno pode promover significativamente a reparação, regeneração e reconstrução de tecidos defeituosos; mas falta o suficiente A resistência mecânica pode ser melhorada por modificação de reticulação ou uso de compósito com outros materiais biológicos]. Atualmente, o colágeno tem sido amplamente utilizado na preparação de suturas biodegradáveis, agentes hemostáticos e curativos, patches biológicos, materiais de reparo ósseo, membranas de hemodiálise, agentes hemostáticos, transportadores de liberação de drogas e como andaimes de engenharia de tecidos, vários tratamentos oftálmicos Dispositivos e outros aspectos. Porém, tendo em vista a complexidade das questões clínicas e a necessidade de atualizações do produto, ainda existem muitos problemas a serem resolvidos na pesquisa de aplicação do colágeno, como a potencial resposta imune do colágeno heterólogo, a possível citotoxicidade do reticulação residual agente e implantação. Resistência mecânica e controlabilidade da degradação de produtos semelhantes ao colágeno.
(3) Materiais polissacarídicos
Os materiais polissacarídeos são derivados principalmente de amido, ácido hialurônico, heparina, quitina e outros ingredientes, e sua biocompatibilidade e biodegradabilidade são ideais. Na natureza, a quitina é rica em conteúdo e é uma grande classe de polissacarídeos importantes, exceto a celulose. Não é tóxico e não tem efeitos colaterais. Tem boa afinidade com células humanas, não causa rejeição e tem boa biocompatibilidade e degradabilidade. Além disso, possui também as características de antibacteriana, antiviral, antitumoral, promovendo a cicatrização de feridas e forte capacidade de adsorção. Como a quitina contém muitos grupos polares, como ligações de hidrogênio, e tem alta cristalinidade, ela é insolúvel em ácido e álcali e insolúvel em água, por isso é difícil de ser usada pelo corpo. No entanto, a quitina pode ser dissolvida em ácido diluído e fluidos corporais após ser desacetilada em quitosana e pode ser usada pelo corpo humano. Quitina e quitosana têm alta reatividade química, e seus derivados após amidação, carboxilação, cianação, acidificação e outras modificações são amplamente utilizadas na área médica, como agentes hemostáticos, floculantes, suturas cirúrgicas absorvíveis, pele artificial, curativos para feridas, liberação lenta agentes de drogas anticâncer ou quimioterápicos, transportadores de enzimas imobilizados, materiais de membrana de separação, etc.
(4) Fibroína de seda
Fibroína de seda é principalmente derivada de seda e contém aminoácidos muito ricos em seu interior, por isso tem boa biocompatibilidade e foi comprovada como não alergênica ou cancerígena, com excelente transparência e permeabilidade ao ar e bom efeito de formação de filme. No entanto, devido à estrutura molecular da fibroína de seda, a hidrofilicidade da fibroína de seda e as propriedades mecânicas após a formação do filme não são boas. Através do método de modificação de mistura, as ligações de hidrogênio e outras forças formadas entre as macromoléculas misturadas e a fibroína de seda estão induzindo moléculas de fibroína de seda para mudar a estrutura pode efetivamente melhorar as propriedades mecânicas, propriedades térmicas e solubilidade em água de materiais de fibroína de seda. Atualmente, no campo da biomedicina, é amplamente utilizado em materiais de revestimento de feridas, pele artificial, ligamentos de tendão artificial, lentes de contato, transportadores de drogas, transportadores artificiais de vasos sanguíneos e outros campos.
2. Síntese microbiana de materiais poliméricos degradáveis
A síntese microbiana de materiais poliméricos degradáveis refere-se ao uso de certa matéria orgânica (como glicose ou amido) como fonte de alimento para sintetizar matéria orgânica de fonte de carbono em um poliéster com características diferenciáveis sob uma série de reações complexas, como a fermentação de microrganismos Ou polímeros de polissacarídeo. Atualmente, os materiais biodegradáveis de polímero sintético microbiano amplamente utilizados na prática clínica incluem principalmente dois tipos: biopoliéster (PHA) e éster poli-hidroxibutílico (PHB). Tome o PHB como exemplo. O PHB é um polímero de alto peso molecular sintetizado por células microbianas. Sua estrutura e desempenho são diferentes dos materiais degradáveis macromoleculares naturais, porém mais semelhantes aos polímeros poliéster alifáticos, com síntese natural e química degradável. A vantagem do polímero, os produtos de degradação são finalmente excretados como dióxido de carbono e água através do metabolismo, sem quaisquer substâncias tóxicas que pode ser produzido pela síntese de matérias-primas químicas. Além disso, Tang Suyang e outros estudos mostraram que o PHB tem excelente biocompatibilidade. Atualmente, ele tem sido amplamente utilizado em suturas cirúrgicas absorvíveis, materiais ortopédicos e sistemas de controle de drogas.
3. Síntese química de materiais poliméricos degradáveis
Em comparação com os polímeros naturais, os materiais poliméricos biodegradáveis sintetizados por métodos químicos podem ser selecionados de acordo com as necessidades das aplicações reais, selecionando monômeros apropriados ou controlando as condições de reação no processo de síntese, ou realizando modificações físicas ou químicas simples e de baixo custo , etc., para projetar e ajustar sua estrutura e desempenho para atingir o objetivo de sintetizar o material alvo. Por exemplo, por meio de métodos de controle químico, a resistência, a taxa de degradação, a estrutura microporosa e a permeabilidade dos materiais poliméricos podem ser melhorados para expandir o campo de aplicação. Nos polímeros biodegradáveis sintetizados quimicamente, atualmente desenvolvidos e pesquisados, a cadeia principal geralmente contém grupos éster hidrolisáveis, grupos amido ou grupos ureia. A seguir está o tipo mais pesquisado e mais amplamente utilizado de materiais poliméricos degradáveis sintetizados quimicamente na prática clínica biomédica atual - materiais de poliéster alifático, como poliglicólido (PGA), ácido polilático (PLA) e ácido polilático-copolímero de ácido glicólico (PLGA ), será introduzida a policaprolactona (PCL), etc.
(1) Poliglicólido (PGA)
PGA é o poliéster alifático linear com a estrutura mais simples. Utiliza o ácido glicólico como fonte básica e possui uma ampla gama de matérias-primas, principalmente beterraba sacarina, suco de uva imatura e cana-de-açúcar. Entre os polímeros biodegradáveis existentes, a taxa de degradação do PGA é relativamente rápida, especialmente a resistência decai rapidamente em um curto espaço de tempo. PGA é o primeiro material polimérico biodegradável aplicado para absorver suturas cirúrgicas. Os metabólitos de seu produto de degradação, o ácido glicólico, podem eventualmente ser completamente excretados do corpo sem causar danos ao corpo humano. Algumas literaturas mostram que, depois que as suturas PGA são deixadas no corpo por 2 semanas, a resistência à tração pode ser reduzida pela metade e o corpo pode atingir um estado de degradação e absorção completa em cerca de 4 meses. O material PGA preparado com ácido glicólico tem um peso molecular de mais de 10.000 e pode ser usado para suturas cirúrgicas. No entanto, devido à sua alta cristalinidade (46% -50%), tem as desvantagens de processamento difícil, baixa resistência e taxa de degradação rápida, mas não pode atender aos requisitos de desempenho de materiais implantáveis. Portanto, as pessoas o modificam por meio de uma variedade de métodos para otimizar suas propriedades físicas e químicas e expandir seu campo de aplicação. Por exemplo, através da modificação de copolimerização para formar um copolímero que integra as propriedades dos dois para melhorar a degradabilidade, biocompatibilidade, propriedades mecânicas de PGA, etc .; ou implementar a modificação da mistura para formar uma mistura adicionando suas próprias fibras poliméricas ou aditivos, etc., para melhorar a resistência e outras propriedades do PGA. Atualmente, o PGA modificado tem sido amplamente utilizado em suturas absorvíveis, engenharia de tecidos, sistemas de controle de drogas, unhas ósseas absorvíveis, placas ósseas e materiais de correção cirúrgica.
(2) Ácido polilático (PLA)
Em 1966, Kulkarni et al. descobriram que PLA de baixo peso molecular e alto peso molecular têm excelente biocompatibilidade. Os produtos finais de degradação são H2O e CO2. O produto intermediário ácido láctico também é um metabólito normal do açúcar no corpo, que não causa nenhum efeito adverso no organismo. Isso levou à pesquisa e aplicação do PLA como um material biomédico [29-30]. Em 1997, o PLA foi aprovado pelo FDA para uso clínico como excipientes farmacêuticos e suturas médicas. PLA é um homopolímero de monômero de ácido láctico. Como o lactídeo (LA) é uma molécula quiral, existem dois tipos de substâncias opticamente ativas, então o PLA também tem ácido L-polilático (PLLA), ácido polilático destro (PDLA), racemização Ácido polilático (PDLLA) esses três configurações dimensionais. Entre eles, PLLA e PDLA são polímeros semicristalinos com alta resistência à tração e lenta taxa de degradação. Eles são materiais ideais para materiais plásticos cirúrgicos, suturas cirúrgicas e materiais de implantes; enquanto PDLLA é um copolímero amorfo com baixa resistência e taxa de degradação. Rápido, geralmente usado em transportadores de drogas e estruturas de regeneração de tecidos de baixa resistência. No entanto, a taxa de degradação do PLA' é difícil de controlar, quebradiça e com baixa resistência ao impacto, o que limita severamente sua faixa de aplicação. Nos últimos anos, as pessoas têm usado diferentes métodos de modificação, como modificação de copolimerização, preparação de ácido polilático auto-reforçado ou formação de materiais compostos com outras substâncias para controlar a taxa de degradação e melhorar a flexibilidade do PLA, de modo a expandir continuamente sua aplicação Campos. Por exemplo, o ácido polilático é um polímero hidrofóbico, o que limita sua aplicação em carreadores de drogas. Portanto, as pessoas melhoram sua hidrofilicidade copolimerizando o ácido polilático com substâncias hidrofílicas (como polietilenoglicol, ácido poliglicólico, óxido de polietileno, etc.). Atualmente, os implantes de PLA / PLGA têm sido amplamente usados como transportadores de liberação lenta e controlada para medicamentos antitumorais, polipeptídeos, medicamentos de proteína e medicamentos chineses. Além disso, o PLA e o PLA modificado são amplamente usados em materiais oftálmicos, suturas cirúrgicas, materiais de fixação interna para fraturas e reparos de engenharia de tecidos.
(3) Policaprolactona (PCL)
PCL é um poliéster linear semicristalino com baixo ponto de fusão e temperatura de transição vítrea, resistência à tração muito baixa (23 MPa), alto alongamento na ruptura (700%) e é facilmente solúvel em muitos solventes orgânicos. Copolimerizado com uma variedade de polímeros, possui boa termoplasticidade e boa processabilidade de moldagem; além disso, as matérias-primas do PCL estão facilmente disponíveis, a taxa de degradação é lenta e tem excelente permeabilidade e biocompatibilidade a drogas. Portanto, é amplamente utilizado como suturas cirúrgicas, dispositivos de fixação de enxerto ósseo interno, equipamentos médicos e transportadores de liberação controlada biodegradáveis. Além disso, ao modificar o PLA para melhorar sua hidrofilicidade e taxa de degradação, sua faixa de aplicação pode ser expandida ainda mais, como materiais de reparo de órgãos, pele artificial, membranas cirúrgicas anti-adesão e engenharia de tecidos e células.
3. Conclusão
Os materiais biodegradáveis apresentam boas propriedades físicas e químicas, propriedades biológicas e propriedades biomecânicas e podem ser ajustados e processados de acordo com as condições reais, o que atende às necessidades funcionais da biomedicina na maior extensão e os torna úteis em muitos campos da biomedicina. Amplamente utilizado, nesta fase, o hotspot de pesquisa de materiais biodegradáveis no campo da biomedicina começou a se transferir da sutura e fixação para campos mais complexos, como materiais de andaime de engenharia de tecidos. Porém, em aplicações práticas, o alto custo dos materiais biodegradáveis ainda tem certo impacto em sua promoção de base. Em particular, o problema de controlar a taxa de degradação adequada para diferentes objetos precisa ser resolvido com urgência. Por exemplo, como ajustar a taxa de degradação do PCL para atender às necessidades dos portadores de medicamentos de curto prazo e como ajustar a taxa de degradação do PLA para atender às necessidades da engenharia do tecido ósseo. Mas, em geral, acredita-se que com o contínuo desenvolvimento e avanço de disciplinas e tecnologias relacionadas, os problemas relacionados ao controle da taxa de degradação de materiais biodegradáveis e custos de materiais serão gradualmente resolvidos. A pesquisa e o desenvolvimento de materiais biodegradáveis na área da biomedicina O aplicativo também será desenvolvido.
1. Princípio de degradação de materiais biodegradáveis
Os materiais biodegradáveis interagem com o ambiente biológico de vários fatores, como fluidos corporais, macromoléculas orgânicas, enzimas, radicais livres, células, etc., e gradualmente se degradam em compostos de baixo peso molecular através de uma série de reações, como hidrólise, enzimólise e oxidação. monômero. Após a absorção, digestão e reações metabólicas, os produtos de degradação são excretados do corpo ou participam do metabolismo normal do corpo para serem absorvidos pelo corpo para completar o processo de degradação. Se o fluido corporal entrar no material biológico a partir do tecido ou um determinado componente do material biológico for dissolvido no fluido corporal, o material se expandirá devido ao aumento de volume e exsudará sua própria substância. Esse processo destrói a ligação de hidrogênio e a força de van der Waals do próprio material. , Irá causar rachaduras ou vazios no material e, eventualmente, o material sofrerá degradação química gradativa no ambiente biológico. Na prática clínica, as pessoas esperam que os materiais biodegradáveis implantados também completem as reações de diferenciação e degradação durante o período de tratamento biológico do tecido de acordo com o mesmo procedimento, de forma a evitar a inflamação do corpo' ou resposta ao estresse devido ao implante materiais. Sabemos que o tempo de tratamento para o tecido cutâneo é geralmente de 3 a 10 dias, o tempo de tratamento para o tecido visceral é geralmente entre 1 e 2 meses e o tempo de tratamento para tecidos de órgãos grandes geralmente leva 6 meses ou mais. Depois que os biomateriais biodegradáveis são implantados no corpo humano, seu desempenho de degradação e produtos de degradação têm um grande impacto no ambiente biológico, nas reações dos materiais e nas reações do corpo humano. A taxa de degradação lenta ou o longo tempo de residência dos produtos de degradação podem facilmente causar inflamação nos tecidos humanos. , Trombose e outras reações adversas. Estudos [6] mostraram que o processo de degradação e o progresso da maioria dos materiais biodegradáveis são inconsistentes com os melhores resultados esperados. Portanto, na pesquisa e aplicação clínica de materiais biodegradáveis, as questões relacionadas à degradação de materiais biodegradáveis devem ser tratadas com cautela, especialmente a taxa de degradação e os produtos de degradação.
2. Classificação básica e aplicação de materiais biodegradáveis
Os materiais biodegradáveis são usados no corpo humano e devem atender a condições estritas em termos do próprio material e seus efeitos no corpo humano: fácil de processar, baixo preço, fácil de esterilizar, tempo de degradação definido, estabilidade biológica e propriedades mecânicas para atender aos necessidades do local de implantação, Boa histocompatibilidade, compatibilidade sanguínea e compatibilidade mecânica, nenhuma reação pirogênica, toxicidade genética, teratogenicidade e carcinogenicidade, nenhuma irritação e sensibilização.
Atualmente, os materiais biodegradáveis podem ser classificados de acordo com diferentes processos e fontes, incluindo materiais degradáveis de polímeros naturais, materiais de polímeros degradáveis sintéticos microbianos e materiais poliméricos degradáveis sintetizados quimicamente [3,9]. A classificação e aplicação específicas são resumidas da seguinte forma:
1. Materiais biodegradáveis de polímero natural
Atualmente, os materiais biodegradáveis de polímero natural mais comumente usados no campo biomédico incluem principalmente gelatina, colágeno, polissacarídeos e fibroína de seda.
(1) Material de gelatina
A gelatina é principalmente derivada da pele, osso, tendão, cauda e outros tecidos de mamíferos. Sua característica mais notável é o polímero solúvel em água, que se expande e amolece lentamente após a absorção de água e tem biocompatibilidade, gelificação e biodegradabilidade. Utilizando as características da gelatina, fácil de formar, degradável por enzimas e fácil de ser absorvido pelo corpo humano, pode ser usado como um material de liberação lenta em carreadores de drogas, excipientes ou invólucros de liberação lenta; devido à sua boa permeabilidade ao ar e à água. Como curativo para feridas e material de pele artificial, pode prevenir o fluido da ferida ou a ocorrência de sintomas de infecção secundária; além disso, os substitutos do plasma da gelatina são degradáveis, não tóxicos e não imunogênicos, etc. Vantagem clínica.
(2) Colágeno
O colágeno é o principal componente do tecido conjuntivo, responsável por cerca de 1/3 do conteúdo proteico dos animais. É encontrada principalmente em tecidos animais, pele, ligamentos e cartilagem. Tem como função apoiar os órgãos do corpo, mantendo a estabilidade mecânica, elasticidade e resistência. Como recurso biológico natural, possui as características de boa biocompatibilidade, baixa imunogenicidade e biodegradabilidade; o uso clínico demonstrou que o colágeno pode promover significativamente a reparação, regeneração e reconstrução de tecidos defeituosos; mas falta o suficiente A resistência mecânica pode ser melhorada por modificação de reticulação ou uso de compósito com outros materiais biológicos]. Atualmente, o colágeno tem sido amplamente utilizado na preparação de suturas biodegradáveis, agentes hemostáticos e curativos, patches biológicos, materiais de reparo ósseo, membranas de hemodiálise, agentes hemostáticos, transportadores de liberação de drogas e como andaimes de engenharia de tecidos, vários tratamentos oftálmicos Dispositivos e outros aspectos. Porém, tendo em vista a complexidade das questões clínicas e a necessidade de atualizações do produto, ainda existem muitos problemas a serem resolvidos na pesquisa de aplicação do colágeno, como a potencial resposta imune do colágeno heterólogo, a possível citotoxicidade do reticulação residual agente e implantação. Resistência mecânica e controlabilidade da degradação de produtos semelhantes ao colágeno.
(3) Materiais polissacarídicos
Os materiais polissacarídeos são derivados principalmente de amido, ácido hialurônico, heparina, quitina e outros ingredientes, e sua biocompatibilidade e biodegradabilidade são ideais. Na natureza, a quitina é rica em conteúdo e é uma grande classe de polissacarídeos importantes, exceto a celulose. Não é tóxico e não tem efeitos colaterais. Tem boa afinidade com células humanas, não causa rejeição e tem boa biocompatibilidade e degradabilidade. Além disso, possui também as características de antibacteriana, antiviral, antitumoral, promovendo a cicatrização de feridas e forte capacidade de adsorção. Como a quitina contém muitos grupos polares, como ligações de hidrogênio, e tem alta cristalinidade, ela é insolúvel em ácido e álcali e insolúvel em água, por isso é difícil de ser usada pelo corpo. No entanto, a quitina pode ser dissolvida em ácido diluído e fluidos corporais após ser desacetilada em quitosana e pode ser usada pelo corpo humano. Quitina e quitosana têm alta reatividade química, e seus derivados após amidação, carboxilação, cianação, acidificação e outras modificações são amplamente utilizadas na área médica, como agentes hemostáticos, floculantes, suturas cirúrgicas absorvíveis, pele artificial, curativos para feridas, liberação lenta agentes de drogas anticâncer ou quimioterápicos, transportadores de enzimas imobilizados, materiais de membrana de separação, etc.
(4) Fibroína de seda
Fibroína de seda é principalmente derivada de seda e contém aminoácidos muito ricos em seu interior, por isso tem boa biocompatibilidade e foi comprovada como não alergênica ou cancerígena, com excelente transparência e permeabilidade ao ar e bom efeito de formação de filme. No entanto, devido à estrutura molecular da fibroína de seda, a hidrofilicidade da fibroína de seda e as propriedades mecânicas após a formação do filme não são boas. Através do método de modificação de mistura, as ligações de hidrogênio e outras forças formadas entre as macromoléculas misturadas e a fibroína de seda estão induzindo moléculas de fibroína de seda para mudar a estrutura pode efetivamente melhorar as propriedades mecânicas, propriedades térmicas e solubilidade em água de materiais de fibroína de seda. Atualmente, no campo da biomedicina, é amplamente utilizado em materiais de revestimento de feridas, pele artificial, ligamentos de tendão artificial, lentes de contato, transportadores de drogas, transportadores artificiais de vasos sanguíneos e outros campos.
2. Síntese microbiana de materiais poliméricos degradáveis
A síntese microbiana de materiais poliméricos degradáveis refere-se ao uso de certa matéria orgânica (como glicose ou amido) como fonte de alimento para sintetizar matéria orgânica de fonte de carbono em um poliéster com características diferenciáveis sob uma série de reações complexas, como a fermentação de microrganismos Ou polímeros de polissacarídeo. Atualmente, os materiais biodegradáveis de polímero sintético microbiano amplamente utilizados na prática clínica incluem principalmente dois tipos: biopoliéster (PHA) e éster poli-hidroxibutílico (PHB). Tome o PHB como exemplo. O PHB é um polímero de alto peso molecular sintetizado por células microbianas. Sua estrutura e desempenho são diferentes dos materiais degradáveis macromoleculares naturais, porém mais semelhantes aos polímeros poliéster alifáticos, com síntese natural e química degradável. A vantagem do polímero, os produtos de degradação são finalmente excretados como dióxido de carbono e água através do metabolismo, sem quaisquer substâncias tóxicas que pode ser produzido pela síntese de matérias-primas químicas. Além disso, Tang Suyang e outros estudos mostraram que o PHB tem excelente biocompatibilidade. Atualmente, ele tem sido amplamente utilizado em suturas cirúrgicas absorvíveis, materiais ortopédicos e sistemas de controle de drogas.
3. Síntese química de materiais poliméricos degradáveis
Em comparação com os polímeros naturais, os materiais poliméricos biodegradáveis sintetizados por métodos químicos podem ser selecionados de acordo com as necessidades das aplicações reais, selecionando monômeros apropriados ou controlando as condições de reação no processo de síntese, ou realizando modificações físicas ou químicas simples e de baixo custo , etc., para projetar e ajustar sua estrutura e desempenho para atingir o objetivo de sintetizar o material alvo. Por exemplo, por meio de métodos de controle químico, a resistência, a taxa de degradação, a estrutura microporosa e a permeabilidade dos materiais poliméricos podem ser melhorados para expandir o campo de aplicação. Nos polímeros biodegradáveis sintetizados quimicamente, atualmente desenvolvidos e pesquisados, a cadeia principal geralmente contém grupos éster hidrolisáveis, grupos amido ou grupos ureia. A seguir está o tipo mais pesquisado e mais amplamente utilizado de materiais poliméricos degradáveis sintetizados quimicamente na prática clínica biomédica atual - materiais de poliéster alifático, como poliglicólido (PGA), ácido polilático (PLA) e ácido polilático-copolímero de ácido glicólico (PLGA ), será introduzida a policaprolactona (PCL), etc.
(1) Poliglicólido (PGA)
PGA é o poliéster alifático linear com a estrutura mais simples. Utiliza o ácido glicólico como fonte básica e possui uma ampla gama de matérias-primas, principalmente beterraba sacarina, suco de uva imatura e cana-de-açúcar. Entre os polímeros biodegradáveis existentes, a taxa de degradação do PGA é relativamente rápida, especialmente a resistência decai rapidamente em um curto espaço de tempo. PGA é o primeiro material polimérico biodegradável aplicado para absorver suturas cirúrgicas. Os metabólitos de seu produto de degradação, o ácido glicólico, podem eventualmente ser completamente excretados do corpo sem causar danos ao corpo humano. Algumas literaturas mostram que, depois que as suturas PGA são deixadas no corpo por 2 semanas, a resistência à tração pode ser reduzida pela metade e o corpo pode atingir um estado de degradação e absorção completa em cerca de 4 meses. O material PGA preparado com ácido glicólico tem um peso molecular de mais de 10.000 e pode ser usado para suturas cirúrgicas. No entanto, devido à sua alta cristalinidade (46% -50%), tem as desvantagens de processamento difícil, baixa resistência e taxa de degradação rápida, mas não pode atender aos requisitos de desempenho de materiais implantáveis. Portanto, as pessoas o modificam por meio de uma variedade de métodos para otimizar suas propriedades físicas e químicas e expandir seu campo de aplicação. Por exemplo, através da modificação de copolimerização para formar um copolímero que integra as propriedades dos dois para melhorar a degradabilidade, biocompatibilidade, propriedades mecânicas de PGA, etc .; ou implementar a modificação da mistura para formar uma mistura adicionando suas próprias fibras poliméricas ou aditivos, etc., para melhorar a resistência e outras propriedades do PGA. Atualmente, o PGA modificado tem sido amplamente utilizado em suturas absorvíveis, engenharia de tecidos, sistemas de controle de drogas, unhas ósseas absorvíveis, placas ósseas e materiais de correção cirúrgica.
(2) Ácido polilático (PLA)
Em 1966, Kulkarni et al. descobriram que PLA de baixo peso molecular e alto peso molecular têm excelente biocompatibilidade. Os produtos finais de degradação são H2O e CO2. O produto intermediário ácido láctico também é um metabólito normal do açúcar no corpo, que não causa nenhum efeito adverso no organismo. Isso levou à pesquisa e aplicação do PLA como um material biomédico [29-30]. Em 1997, o PLA foi aprovado pelo FDA para uso clínico como excipientes farmacêuticos e suturas médicas. PLA é um homopolímero de monômero de ácido láctico. Como o lactídeo (LA) é uma molécula quiral, existem dois tipos de substâncias opticamente ativas, então o PLA também tem ácido L-polilático (PLLA), ácido polilático destro (PDLA), racemização Ácido polilático (PDLLA) esses três configurações dimensionais. Entre eles, PLLA e PDLA são polímeros semicristalinos com alta resistência à tração e lenta taxa de degradação. Eles são materiais ideais para materiais plásticos cirúrgicos, suturas cirúrgicas e materiais de implantes; enquanto PDLLA é um copolímero amorfo com baixa resistência e taxa de degradação. Rápido, geralmente usado em transportadores de drogas e estruturas de regeneração de tecidos de baixa resistência. No entanto, a taxa de degradação do PLA' é difícil de controlar, quebradiça e com baixa resistência ao impacto, o que limita severamente sua faixa de aplicação. Nos últimos anos, as pessoas têm usado diferentes métodos de modificação, como modificação de copolimerização, preparação de ácido polilático auto-reforçado ou formação de materiais compostos com outras substâncias para controlar a taxa de degradação e melhorar a flexibilidade do PLA, de modo a expandir continuamente sua aplicação Campos. Por exemplo, o ácido polilático é um polímero hidrofóbico, o que limita sua aplicação em carreadores de drogas. Portanto, as pessoas melhoram sua hidrofilicidade copolimerizando o ácido polilático com substâncias hidrofílicas (como polietilenoglicol, ácido poliglicólico, óxido de polietileno, etc.). Atualmente, os implantes de PLA / PLGA têm sido amplamente usados como transportadores de liberação lenta e controlada para medicamentos antitumorais, polipeptídeos, medicamentos de proteína e medicamentos chineses. Além disso, o PLA e o PLA modificado são amplamente usados em materiais oftálmicos, suturas cirúrgicas, materiais de fixação interna para fraturas e reparos de engenharia de tecidos.
(3) Policaprolactona (PCL)
PCL é um poliéster linear semicristalino com baixo ponto de fusão e temperatura de transição vítrea, resistência à tração muito baixa (23 MPa), alto alongamento na ruptura (700%) e é facilmente solúvel em muitos solventes orgânicos. Copolimerizado com uma variedade de polímeros, possui boa termoplasticidade e boa processabilidade de moldagem; além disso, as matérias-primas do PCL estão facilmente disponíveis, a taxa de degradação é lenta e tem excelente permeabilidade e biocompatibilidade a drogas. Portanto, é amplamente utilizado como suturas cirúrgicas, dispositivos de fixação de enxerto ósseo interno, equipamentos médicos e transportadores de liberação controlada biodegradáveis. Além disso, ao modificar o PLA para melhorar sua hidrofilicidade e taxa de degradação, sua faixa de aplicação pode ser expandida ainda mais, como materiais de reparo de órgãos, pele artificial, membranas cirúrgicas anti-adesão e engenharia de tecidos e células.
3. Conclusão
Os materiais biodegradáveis apresentam boas propriedades físicas e químicas, propriedades biológicas e propriedades biomecânicas e podem ser ajustados e processados de acordo com as condições reais, o que atende às necessidades funcionais da biomedicina na maior extensão e os torna úteis em muitos campos da biomedicina. Amplamente utilizado, nesta fase, o hotspot de pesquisa de materiais biodegradáveis no campo da biomedicina começou a se transferir da sutura e fixação para campos mais complexos, como materiais de andaime de engenharia de tecidos. Porém, em aplicações práticas, o alto custo dos materiais biodegradáveis ainda tem certo impacto em sua promoção de base. Em particular, o problema de controlar a taxa de degradação adequada para diferentes objetos precisa ser resolvido com urgência. Por exemplo, como ajustar a taxa de degradação do PCL para atender às necessidades dos portadores de medicamentos de curto prazo e como ajustar a taxa de degradação do PLA para atender às necessidades da engenharia do tecido ósseo. Mas, em geral, acredita-se que com o contínuo desenvolvimento e avanço de disciplinas e tecnologias relacionadas, os problemas relacionados ao controle da taxa de degradação de materiais biodegradáveis e custos de materiais serão gradualmente resolvidos. A pesquisa e o desenvolvimento de materiais biodegradáveis na área da biomedicina O aplicativo também será desenvolvido.
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