Biologisk nedbrydelige materialer og deres anvendelse i biomedicin

Biologisk nedbrydelige materialer og deres anvendelse i biomedicin

Med den kontinuerlige udvikling af medicinsk teknologi og den stigende forbedring af folks levestandard er forskellige typer medicinske materialer begyndt at blive meget anvendt i humane væv. Kompatibilitet, blodkompatibilitet og nedbrydelighed mellem medicinske materialer og humane væv Folk lægger mere og mere vægt på andre problemer. Det følgende er en systematisk analyse og diskussion om anvendelsen af ​​biologisk nedbrydelige materialer inden for det biomedicinske område. Først foretages en foreløbig analyse af nedbrydningsprincippet for biologisk nedbrydelige materialer, og derefter analyseres de almindelige biologisk nedbrydelige materialer inden for det biomedicinske område i henhold til proces- og kildestandarder. Klassificer og introducer anvendelsen af ​​nogle typiske materialer i biomedicin.

1. Nedbrydningsprincip for biologisk nedbrydelige materialer

Biologisk nedbrydelige materialer interagerer med det biologiske miljø af forskellige faktorer såsom kropsvæsker, organiske makromolekyler, enzymer, frie radikaler, celler osv. Og nedbrydes gradvist til forbindelser med lav molekylvægt gennem en række reaktioner såsom hydrolyse, enzymolyse og oxidation. monomer. Efter absorption, fordøjelse og metaboliske reaktioner udskilles nedbrydningsprodukterne fra kroppen eller deltager i kroppens normale stofskifte, der skal absorberes af kroppen for at fuldføre nedbrydningsprocessen. Hvis kropsvæsken kommer ind i det biologiske materiale fra vævet, eller en bestemt komponent af det biologiske materiale opløses i kropsvæsken, vil materialet ekspandere på grund af volumenforøgelsen og udsondre sit eget stof. Denne proces ødelægger selve materialets hydrogenbinding og van der Waals-kraft. , Forårsager revner eller hulrum i materialet, og i sidste ende vil materialet gradvist gennemgå kemisk nedbrydning i det biologiske miljø. I klinisk praksis håber folk, at de implanterede biologisk nedbrydelige materialer også vil fuldføre differentierings- og nedbrydningsreaktionerne i løbet af den biologiske vævsbehandlingsperiode ifølge den samme procedure for at undgå kroppens' s betændelse eller stressrespons på grund af den implanterede materialer. Vi ved, at behandlingstiden for hudvæv normalt er inden for 3 til 10 dage, behandlingstiden for visceralt væv normalt er mellem 1 og 2 måneder, og behandlingstiden for store organvæv ofte tager 6 måneder eller mere. Efter at biologisk nedbrydelige biomaterialer er implanteret i menneskekroppen, har deres nedbrydningsevne og nedbrydningsprodukter stor indflydelse på det biologiske miljø, materielle reaktioner og menneskelige kropsreaktioner. Den langsomme nedbrydningshastighed eller den lange opholdstid for nedbrydningsprodukter kan let forårsage betændelse i humant væv. , Trombose og andre bivirkninger. Undersøgelser [6] har vist, at nedbrydningsprocessen og fremskridt for de fleste biologisk nedbrydelige materialer ikke er i overensstemmelse med de bedst forventede resultater. Derfor, i forbindelse med forskning og klinisk anvendelse af biologisk nedbrydelige materialer, skal nedbrydningsrelaterede problemer med biologisk nedbrydelige materialer behandles med forsigtighed, især nedbrydningshastighed og nedbrydningsprodukter.

2. Grundlæggende klassificering og anvendelse af biologisk nedbrydelige materialer

Biologisk nedbrydelige materialer bruges i menneskekroppen og skal opfylde strenge betingelser med hensyn til selve materialet og dets virkninger på menneskekroppen: let at behandle, lav pris, let at sterilisere, bestemt nedbrydningstid, biologisk stabilitet og mekaniske egenskaber for at imødekomme implantationsstedets behov, god histokompatibilitet, blodkompatibilitet og mekanisk kompatibilitet, ingen pyrogenreaktion, genetisk toksicitet, teratogenicitet og kræftfremkaldende virkning, ingen irritation og sensibilisering.

På nuværende tidspunkt kan biologisk nedbrydelige materialer klassificeres efter forskellige processer og kilder, herunder naturlige polymernedbrydelige materialer, mikrobielle syntetiske nedbrydelige polymermaterialer og kemisk syntetiserede nedbrydelige polymermaterialer [3,9]. Den specifikke klassificering og anvendelse opsummeres som følger:

1. Naturlige polymerer biologisk nedbrydelige materialer

I øjeblikket inkluderer de mest almindeligt anvendte naturlige biologiske nedbrydelige materialer inden for det biomedicinske område hovedsageligt gelatine, kollagen, polysaccharider og silkefibroin.

(1) Gelatine materiale

Gelatine stammer for det meste fra pattedyrs hud, knogle, sener, hale og andet væv. Dens mest bemærkelsesværdige træk er vandopløselig polymer, som langsomt udvides og blødgøres efter at have absorberet vand og har biokompatibilitet, gelering og bionedbrydelighed. Ved at udnytte karakteristikaene for gelatine, let at danne, nedbrydeligt af enzymer og let at blive absorberet af den menneskelige krop, kan den anvendes som et materiale med langsom frigivelse i lægemiddelbærere, excipienser eller langsom frigivelsesskaller; på grund af dens gode luftgennemtrængelighed og vandgennemtrængelighed Som et sårforbinding og kunstigt hudmateriale kan det forhindre væske fra såret eller forekomsten af ​​sekundære infektionssymptomer; derudover er gelatineplasmaerstatninger nedbrydelige, ikke-toksiske og ikke-immunogene osv. Klinisk fordel.

(2) Kollagen

Kollagen er hovedkomponenten i bindevæv, der tegner sig for ca. 1/3 af proteinindholdet i dyr. Det findes hovedsageligt i dyrevæv, hud, ledbånd og brusk. Det har funktionerne til at understøtte kropsorganer, opretholde mekanisk stabilitet, elasticitet og styrke. Som en naturlig biologisk ressource har den egenskaberne ved god biokompatibilitet, lav immunogenicitet og bionedbrydelighed; klinisk anvendelse har vist, at kollagen signifikant kan fremme reparation, regenerering og rekonstruktion af defekte væv; men den mangler tilstrækkelig. Den mekaniske styrke kan forbedres ved tværbinding modifikation eller sammensat anvendelse med andre biologiske materialer]. På nuværende tidspunkt er kollagen blevet anvendt i vid udstrækning til fremstilling af biologisk nedbrydelige suturer, hæmostatiske midler og sårforbindelser, biologiske pletter, knoglereparationsmaterialer, hæmodialysemembraner, hæmostatiske midler, lægemiddelfrigørelsesbærere og som vævstekniske stilladser, forskellige oftalmiske behandlinger Enheder og andre aspekter. I betragtning af kompleksiteten af ​​kliniske problemer og behovet for produktopgraderinger er der stadig mange problemer, der skal løses i anvendelsesundersøgelsen af ​​kollagen, såsom den potentielle immunrespons af heterolog kollagen, den mulige cytotoksicitet af resterende tværbinding agent og implantation. Den mekaniske styrke og nedbrydningskontrollerbarhed af kollagenlignende produkter.

(3) Polysaccharidmaterialer

Polysaccharidmaterialer stammer for det meste fra stivelse, hyaluronsyre, heparin, chitin og andre ingredienser, og deres biokompatibilitet og bionedbrydelighed er meget ideel. I naturen er chitin rig på indhold og er en stor klasse af vigtige polysaccharider undtagen cellulose. Det er ikke-giftigt og har ingen bivirkninger. Det har god affinitet for humane celler, forårsager ikke afvisning og har god biokompatibilitet og nedbrydelighed. Derudover har den også egenskaberne antibakteriel, antiviral, antitumor, der fremmer sårheling og stærk adsorptionskapacitet. Fordi chitin indeholder mange polære grupper såsom hydrogenbindinger og har høj krystallinitet, er det uopløseligt i syre og alkali og uopløseligt i vand, så det er vanskeligt at blive brugt af kroppen. Imidlertid kan chitin opløses i fortyndet syre og kropsvæsker efter at være deacetyleret i chitosan og kan bruges af den menneskelige krop. Chitin og chitosan har høj kemisk reaktivitet, og deres derivater efter amidering, carboxylering, cyanering, forsuring og andre modifikationer anvendes i vid udstrækning inden for det medicinske område, såsom hæmostatiske midler, flokkuleringsmidler, absorberbare kirurgiske suturer, kunstig hud, sårforbindinger, langsom frigivelse midler til anticancerlægemidler eller kemoterapeutika, immobiliserede enzymbærere, separationsmembranmaterialer osv.

(4) Silkefibroin

Silkefibroin stammer for det meste fra silke og indeholder meget rige aminosyrer indeni, så det har god biokompatibilitet og har vist sig at være ikke-allergifremkaldende eller kræftfremkaldende med fremragende gennemsigtighed og luftgennemtrængelighed og god filmdannende virkning. På grund af silkefibroins molekylære struktur er silfibroins hydrofilicitet og de mekaniske egenskaber efter filmdannelse imidlertid ikke gode. Gennem blandingsmodifikationsmetoden inducerer hydrogenbindinger og andre kræfter dannet mellem de blandede makromolekyler og silkefibroin silkefibroinmolekyler til at ændre strukturen, og kan effektivt forbedre de mekaniske egenskaber, termiske egenskaber og vandopløselighed af silkefibroinmaterialer. I øjeblikket anvendes det inden for biomedicin i vid udstrækning i sårcoatingmaterialer, kunstig hud, kunstige senebånd, kontaktlinser, lægemiddelbærere, kunstige blodkarbærere og andre felter.

2. Mikrobiel syntese af nedbrydelige polymermaterialer

Mikrobiel syntese af nedbrydelige polymermaterialer refererer til brugen af ​​visse organiske stoffer (såsom glukose eller stivelse) som en fødekilde til at syntetisere organisk kulstofkilde til en polyester med differentierbare egenskaber under en række komplekse reaktioner såsom fermentering af mikroorganismer Eller polysaccharidpolymerer. På nuværende tidspunkt inkluderer mikrobielle syntetiske polymerer bionedbrydelige materialer, der i vid udstrækning anvendes i klinisk praksis, hovedsageligt to typer: biopolyester (PHA) og polyhydroxybutylester (PHB). Tag PHB som et eksempel. PHB er en højmolekylær polymer syntetiseret af mikrobielle celler. Dens struktur og ydeevne er forskellig fra naturlige makromolekylære nedbrydelige materialer, men ligner mere alifatiske polyesterpolymerer, med naturlig og kemisk syntese nedbrydeligt Fordelen ved polymer, nedbrydningsprodukter udskilles endelig som kuldioxid og vand gennem stofskifte uden nogen giftige stoffer, der kan fremstilles ved syntese af kemiske råmaterialer. Derudover har Tang Suyang og andre undersøgelser vist, at PHB har fremragende biokompatibilitet. På nuværende tidspunkt er det blevet brugt i vid udstrækning i absorberbare kirurgiske suturer, ortopædiske materialer og lægemiddelkontrolsystemer.

3. Kemisk syntese af nedbrydelige polymermaterialer

Sammenlignet med naturlige polymerer kan biologisk nedbrydelige polymermaterialer, der er syntetiseret ved kemiske metoder, vælges efter behovene for faktiske applikationer, ved at vælge passende monomerer eller ved at kontrollere reaktionsbetingelserne i synteseprocessen eller udføre enkel og billig fysisk eller kemisk modifikation osv. til at designe og justere dets struktur og ydeevne for at nå formålet med at syntetisere målmaterialet. For eksempel kan styrker, nedbrydningshastighed, mikroporøs struktur og permeabilitet af polymermaterialer forbedres gennem kemiske kontrolmetoder for at udvide anvendelsesområdet. I de kemisk syntetiserede biologisk nedbrydelige polymerer, der for øjeblikket er udviklet og undersøgt, indeholder hovedkæden generelt hydrolyserbare estergrupper, amidogrupper eller urinstofgrupper. Følgende er den mest undersøgte og mest anvendte type kemisk syntetiserede nedbrydelige polymermaterialer i den nuværende kliniske biomedicinske praksis - alifatiske polyestermaterialer, såsom polyglycolid (PGA), polymælkesyre (PLA) og polymælkesyre-glycolsyre-copolymer (PLGA) ), polycaprolacton (PCL) osv. vil blive introduceret.

(1) Polyglycolid (PGA)

PGA er den lineære alifatiske polyester med den enkleste struktur. Det bruger glykolsyre som basiskilde og har en bred vifte af råvarer, hovedsageligt sukkerroer, umoden druesaft og sukkerrør. Blandt de eksisterende biologisk nedbrydelige polymerer er nedbrydningshastigheden af ​​PGA relativt hurtig, især styrken henfalder hurtigt på kort tid. PGA er det første biologisk nedbrydelige polymermateriale, der anvendes til at absorbere kirurgiske suturer. Metabolitterne i dets nedbrydningsprodukt glykolsyre kan i sidste ende udskilles fuldstændigt fra kroppen uden at skade menneskekroppen. Nogle litteraturer viser, at efter at PGA-suturer er efterladt i kroppen i 2 uger, kan trækstyrken reduceres med halvdelen, og kroppen kan nå en tilstand med fuldstændig nedbrydning og absorption på cirka 4 måneder. PGA-materialet fremstillet af glykolsyre har en molekylvægt på mere end 10.000 og kan bruges til kirurgiske suturer. På grund af sin høje krystallinitet (46% -50%) har den imidlertid ulemperne ved vanskelig bearbejdning, lav styrke og hurtig nedbrydningshastighed, men den kan ikke opfylde ydelseskravene til implanterbare materialer. Derfor ændrer folk det gennem en række forskellige metoder for at optimere dets fysiske og kemiske egenskaber for at udvide dets anvendelsesfelt. For eksempel gennem modificering af copolymerisation til dannelse af en copolymer, der integrerer egenskaberne for de to for at forbedre nedbrydeligheden, biokompatibiliteten, mekaniske egenskaber for PGA osv .; eller implementere blandingsmodifikation for at danne en blanding ved at tilføje sine egne polymerfibre eller additiver osv. For at forbedre styrken og andre egenskaber ved PGA. I øjeblikket er modificeret PGA blevet meget anvendt i absorberbare suturer, vævsteknik, lægemiddelkontrolsystemer, absorberbare knoglesøm, knogleplader og kirurgiske korrektionsmaterialer.

(2) Polymælkesyre (PLA)

I 1966 beskrev Kulkarni et al. fundet, at PLA med lav molekylvægt og højmolekylær vægt har fremragende biokompatibilitet. De endelige nedbrydningsprodukter er H2O og CO2. Mellemproduktet mælkesyre er også en normal sukkermetabolit i kroppen, hvilket ikke vil medføre skadelige virkninger på organismen. Dette førte til forskning og anvendelse af PLA som et biomedicinsk materiale [29-30]. I 1997 blev PLA godkendt af FDA til klinisk brug som farmaceutiske hjælpestoffer og medicinske suturer. PLA er en homopolymer af mælkesyre-monomer. Fordi lactid (LA) er et chiralt molekyle, er der to slags optisk aktive stoffer, så PLA har også L-polymælkesyre (PLLA), højrehåndet polymælkesyre (PDLA), racemisering Polymælkesyre (PDLLA) disse tre tre- dimensionelle konfigurationer. Blandt dem er PLLA og PDLA semikrystallinske polymerer med høj trækstyrke og langsom nedbrydningshastighed. De er ideelle materialer til kirurgiske plastmaterialer, kirurgiske suturer og implantatmaterialer. mens PDLLA er en amorf copolymer med lav styrke og nedbrydningshastighed. Hurtig, ofte brugt i bærestoffer til lægemiddelafgivelse og stilladser til vævsregenerering med lav styrke PLA' s nedbrydningshastighed er imidlertid vanskelig at kontrollere, skør og dårlig slagfasthed, hvilket alvorligt begrænser dets anvendelsesområde. I de senere år har folk brugt forskellige modifikationsmetoder, såsom modificering af copolymerisation, fremstilling af selvforstærket polymælkesyre eller dannelse af kompositmaterialer med andre stoffer for at kontrollere nedbrydningshastigheden og forbedre fleksibiliteten af ​​PLA for kontinuerligt at udvide anvendelsen felter. For eksempel er polymælkesyre en hydrofob polymer, som begrænser dens anvendelse i lægemiddelbærere. Derfor forbedrer folk dets hydrofile egenskaber ved at copolymerisere polymælkesyre med hydrofile stoffer (såsom polyethylenglycol, polyglycolsyre, polyethylenoxid osv.). I øjeblikket er PLA / PLGA-implantater blevet brugt i vid udstrækning som bærere med langsom og kontrolleret frigivelse af antitumormedicin, polypeptider, proteinmedicin og kinesisk medicin. Derudover anvendes PLA og modificeret PLA i vid udstrækning i oftalmiske materialer, kirurgiske suturer, interne fiksationsmaterialer til brud og reparationer af vævsteknik.

(3) Polycaprolacton (PCL)

PCL er en semi-krystallinsk lineær polyester med lavt smeltepunkt og glasovergangstemperatur, meget lav trækstyrke (23 MPa), høj brudforlængelse (700%) og er let opløselig i mange organiske opløsningsmidler. Copolymeriseret med en række forskellige polymerer, den har god termoplastik og støbeprocesserbarhed; derudover er PCL-råmaterialer let tilgængelige, nedbrydningshastigheden er langsom, og den har fremragende lægemiddelpermeabilitet og biokompatibilitet. Derfor bruges det i vid udstrækning som kirurgiske suturer, interne knogleimplantatfikseringsanordninger, medicinsk udstyr og bionedbrydelige bærere med kontrolleret frigivelse. Ved at modificere PLA for at forbedre dens hydrofilicitet og nedbrydningshastighed kan dets anvendelsesområde desuden udvides yderligere, såsom organreparationsmaterialer, kunstig hud, kirurgiske anti-adhæsionsmembraner og vævs- og celleteknik.

3. Konklusion

Biologisk nedbrydelige materialer udviser gode fysiske og kemiske egenskaber, biologiske egenskaber og biomekaniske egenskaber og kan justeres og behandles i henhold til faktiske forhold, der i videst muligt omfang imødekommer biomedicinens funktionelle behov og gør dem nyttige inden for mange områder inden for biomedicin. Forskningshotspot af biologisk nedbrydelige materialer inden for biomedicin er i vid udstrækning på dette tidspunkt begyndt at overføres fra sutur og fiksering til mere komplekse områder såsom vævstekniske stilladsmaterialer. I praktiske anvendelser har de høje omkostninger ved biologisk nedbrydelige materialer dog stadig en vis indflydelse på deres promovering på græsrodsområdet. Især skal problemet med at kontrollere nedbrydningshastigheden, der er egnet til forskellige genstande, løses hurtigst muligt. For eksempel hvordan man justerer nedbrydningshastigheden af ​​PCL for at imødekomme behovene hos kortvarige lægemiddelbærere, og hvordan man justerer nedbrydningshastigheden af ​​PLA for at imødekomme behovene for knoglevævsteknik. Men generelt antages det, at med den kontinuerlige udvikling og udvikling af relaterede discipliner og teknologier, vil problemerne i forbindelse med nedbrydningshastighedskontrol af biologisk nedbrydelige materialer og materialeomkostninger gradvist blive løst. Forskning og udvikling af biologisk nedbrydelige materialer inden for biomedicin Ansøgningen vil også blive videreudviklet.

1. Nedbrydningsprincip for biologisk nedbrydelige materialer

Biologisk nedbrydelige materialer interagerer med det biologiske miljø af forskellige faktorer såsom kropsvæsker, organiske makromolekyler, enzymer, frie radikaler, celler osv. Og nedbrydes gradvist til forbindelser med lav molekylvægt gennem en række reaktioner såsom hydrolyse, enzymolyse og oxidation. monomer. Efter absorption, fordøjelse og metaboliske reaktioner udskilles nedbrydningsprodukterne fra kroppen eller deltager i kroppens normale stofskifte, der skal absorberes af kroppen for at fuldføre nedbrydningsprocessen. Hvis kropsvæsken kommer ind i det biologiske materiale fra vævet, eller en bestemt komponent af det biologiske materiale opløses i kropsvæsken, vil materialet ekspandere på grund af volumenforøgelsen og udsondre sit eget stof. Denne proces ødelægger selve materialets hydrogenbinding og van der Waals-kraft. , Forårsager revner eller hulrum i materialet, og i sidste ende vil materialet gradvist gennemgå kemisk nedbrydning i det biologiske miljø. I klinisk praksis håber folk, at de implanterede biologisk nedbrydelige materialer også vil fuldføre differentierings- og nedbrydningsreaktionerne i løbet af den biologiske vævsbehandlingsperiode ifølge den samme procedure for at undgå kroppens' s betændelse eller stressrespons på grund af den implanterede materialer. Vi ved, at behandlingstiden for hudvæv normalt er inden for 3 til 10 dage, behandlingstiden for visceralt væv normalt er mellem 1 og 2 måneder, og behandlingstiden for store organvæv ofte tager 6 måneder eller mere. Efter at biologisk nedbrydelige biomaterialer er implanteret i menneskekroppen, har deres nedbrydningsevne og nedbrydningsprodukter stor indflydelse på det biologiske miljø, materielle reaktioner og menneskelige kropsreaktioner. Den langsomme nedbrydningshastighed eller den lange opholdstid for nedbrydningsprodukter kan let forårsage betændelse i humant væv. , Trombose og andre bivirkninger. Undersøgelser [6] har vist, at nedbrydningsprocessen og fremskridt for de fleste biologisk nedbrydelige materialer ikke er i overensstemmelse med de bedst forventede resultater. Derfor, i forbindelse med forskning og klinisk anvendelse af biologisk nedbrydelige materialer, skal nedbrydningsrelaterede problemer med biologisk nedbrydelige materialer behandles med forsigtighed, især nedbrydningshastighed og nedbrydningsprodukter.

2. Grundlæggende klassificering og anvendelse af biologisk nedbrydelige materialer

Biologisk nedbrydelige materialer bruges i menneskekroppen og skal opfylde strenge betingelser med hensyn til selve materialet og dets virkninger på menneskekroppen: let at behandle, lav pris, let at sterilisere, bestemt nedbrydningstid, biologisk stabilitet og mekaniske egenskaber for at imødekomme implantationsstedets behov, god histokompatibilitet, blodkompatibilitet og mekanisk kompatibilitet, ingen pyrogenreaktion, genetisk toksicitet, teratogenicitet og kræftfremkaldende virkning, ingen irritation og sensibilisering.

På nuværende tidspunkt kan biologisk nedbrydelige materialer klassificeres efter forskellige processer og kilder, herunder naturlige polymernedbrydelige materialer, mikrobielle syntetiske nedbrydelige polymermaterialer og kemisk syntetiserede nedbrydelige polymermaterialer [3,9]. Den specifikke klassificering og anvendelse opsummeres som følger:

1. Naturlige polymerer biologisk nedbrydelige materialer

I øjeblikket inkluderer de mest almindeligt anvendte naturlige biologiske nedbrydelige materialer inden for det biomedicinske område hovedsageligt gelatine, kollagen, polysaccharider og silkefibroin.

(1) Gelatine materiale

Gelatine stammer for det meste fra pattedyrs hud, knogle, sener, hale og andet væv. Dens mest bemærkelsesværdige træk er vandopløselig polymer, som langsomt udvides og blødgøres efter at have absorberet vand og har biokompatibilitet, gelering og bionedbrydelighed. Ved at udnytte karakteristikaene for gelatine, let at danne, nedbrydeligt af enzymer og let at blive absorberet af den menneskelige krop, kan den anvendes som et materiale med langsom frigivelse i lægemiddelbærere, excipienser eller langsom frigivelsesskaller; på grund af dens gode luftgennemtrængelighed og vandgennemtrængelighed Som et sårforbinding og kunstigt hudmateriale kan det forhindre væske fra såret eller forekomsten af ​​sekundære infektionssymptomer; derudover er gelatineplasmaerstatninger nedbrydelige, ikke-toksiske og ikke-immunogene osv. Klinisk fordel.

(2) Kollagen

Kollagen er hovedkomponenten i bindevæv, der tegner sig for ca. 1/3 af proteinindholdet i dyr. Det findes hovedsageligt i dyrevæv, hud, ledbånd og brusk. Det har funktionerne til at understøtte kropsorganer, opretholde mekanisk stabilitet, elasticitet og styrke. Som en naturlig biologisk ressource har den egenskaberne ved god biokompatibilitet, lav immunogenicitet og bionedbrydelighed; klinisk anvendelse har vist, at kollagen signifikant kan fremme reparation, regenerering og rekonstruktion af defekte væv; men den mangler tilstrækkelig. Den mekaniske styrke kan forbedres ved tværbinding modifikation eller sammensat anvendelse med andre biologiske materialer]. På nuværende tidspunkt er kollagen blevet anvendt i vid udstrækning til fremstilling af biologisk nedbrydelige suturer, hæmostatiske midler og sårforbindelser, biologiske pletter, knoglereparationsmaterialer, hæmodialysemembraner, hæmostatiske midler, lægemiddelfrigørelsesbærere og som vævstekniske stilladser, forskellige oftalmiske behandlinger Enheder og andre aspekter. I betragtning af kompleksiteten af ​​kliniske problemer og behovet for produktopgraderinger er der stadig mange problemer, der skal løses i anvendelsesundersøgelsen af ​​kollagen, såsom den potentielle immunrespons af heterolog kollagen, den mulige cytotoksicitet af resterende tværbinding agent og implantation. Den mekaniske styrke og nedbrydningskontrollerbarhed af kollagenlignende produkter.

(3) Polysaccharidmaterialer

Polysaccharidmaterialer stammer for det meste fra stivelse, hyaluronsyre, heparin, chitin og andre ingredienser, og deres biokompatibilitet og bionedbrydelighed er meget ideel. I naturen er chitin rig på indhold og er en stor klasse af vigtige polysaccharider undtagen cellulose. Det er ikke-giftigt og har ingen bivirkninger. Det har god affinitet for humane celler, forårsager ikke afvisning og har god biokompatibilitet og nedbrydelighed. Derudover har den også egenskaberne antibakteriel, antiviral, antitumor, der fremmer sårheling og stærk adsorptionskapacitet. Fordi chitin indeholder mange polære grupper såsom hydrogenbindinger og har høj krystallinitet, er det uopløseligt i syre og alkali og uopløseligt i vand, så det er vanskeligt at blive brugt af kroppen. Imidlertid kan chitin opløses i fortyndet syre og kropsvæsker efter at være deacetyleret i chitosan og kan bruges af den menneskelige krop. Chitin og chitosan har høj kemisk reaktivitet, og deres derivater efter amidering, carboxylering, cyanering, forsuring og andre modifikationer anvendes i vid udstrækning inden for det medicinske område, såsom hæmostatiske midler, flokkuleringsmidler, absorberbare kirurgiske suturer, kunstig hud, sårforbindinger, langsom frigivelse midler til anticancerlægemidler eller kemoterapeutika, immobiliserede enzymbærere, separationsmembranmaterialer osv.

(4) Silkefibroin

Silkefibroin stammer for det meste fra silke og indeholder meget rige aminosyrer indeni, så det har god biokompatibilitet og har vist sig at være ikke-allergifremkaldende eller kræftfremkaldende med fremragende gennemsigtighed og luftgennemtrængelighed og god filmdannende virkning. På grund af silkefibroins molekylære struktur er silfibroins hydrofilicitet og de mekaniske egenskaber efter filmdannelse imidlertid ikke gode. Gennem blandingsmodifikationsmetoden inducerer hydrogenbindinger og andre kræfter dannet mellem de blandede makromolekyler og silkefibroin silkefibroinmolekyler til at ændre strukturen, og kan effektivt forbedre de mekaniske egenskaber, termiske egenskaber og vandopløselighed af silkefibroinmaterialer. I øjeblikket anvendes det inden for biomedicin i vid udstrækning i sårcoatingmaterialer, kunstig hud, kunstige senebånd, kontaktlinser, lægemiddelbærere, kunstige blodkarbærere og andre felter.

2. Mikrobiel syntese af nedbrydelige polymermaterialer

Mikrobiel syntese af nedbrydelige polymermaterialer refererer til brugen af ​​visse organiske stoffer (såsom glukose eller stivelse) som en fødekilde til at syntetisere organisk kulstofkilde til en polyester med differentierbare egenskaber under en række komplekse reaktioner såsom fermentering af mikroorganismer Eller polysaccharidpolymerer. På nuværende tidspunkt inkluderer mikrobielle syntetiske polymerer bionedbrydelige materialer, der i vid udstrækning anvendes i klinisk praksis, hovedsageligt to typer: biopolyester (PHA) og polyhydroxybutylester (PHB). Tag PHB som et eksempel. PHB er en højmolekylær polymer syntetiseret af mikrobielle celler. Dens struktur og ydeevne er forskellig fra naturlige makromolekylære nedbrydelige materialer, men ligner mere alifatiske polyesterpolymerer, med naturlig og kemisk syntese nedbrydeligt Fordelen ved polymer, nedbrydningsprodukter udskilles endelig som kuldioxid og vand gennem stofskifte uden nogen giftige stoffer, der kan fremstilles ved syntese af kemiske råmaterialer. Derudover har Tang Suyang og andre undersøgelser vist, at PHB har fremragende biokompatibilitet. På nuværende tidspunkt er det blevet brugt i vid udstrækning i absorberbare kirurgiske suturer, ortopædiske materialer og lægemiddelkontrolsystemer.

3. Kemisk syntese af nedbrydelige polymermaterialer

Sammenlignet med naturlige polymerer kan biologisk nedbrydelige polymermaterialer, der er syntetiseret ved kemiske metoder, vælges efter behovene for faktiske applikationer, ved at vælge passende monomerer eller ved at kontrollere reaktionsbetingelserne i synteseprocessen eller udføre enkel og billig fysisk eller kemisk modifikation osv. til at designe og justere dets struktur og ydeevne for at nå formålet med at syntetisere målmaterialet. For eksempel kan styrker, nedbrydningshastighed, mikroporøs struktur og permeabilitet af polymermaterialer forbedres gennem kemiske kontrolmetoder for at udvide anvendelsesområdet. I de kemisk syntetiserede biologisk nedbrydelige polymerer, der for øjeblikket er udviklet og undersøgt, indeholder hovedkæden generelt hydrolyserbare estergrupper, amidogrupper eller urinstofgrupper. Følgende er den mest undersøgte og mest anvendte type kemisk syntetiserede nedbrydelige polymermaterialer i den nuværende kliniske biomedicinske praksis - alifatiske polyestermaterialer, såsom polyglycolid (PGA), polymælkesyre (PLA) og polymælkesyre-glycolsyre-copolymer (PLGA) ), polycaprolacton (PCL) osv. vil blive introduceret.

(1) Polyglycolid (PGA)

PGA er den lineære alifatiske polyester med den enkleste struktur. Det bruger glykolsyre som basiskilde og har en bred vifte af råvarer, hovedsageligt sukkerroer, umoden druesaft og sukkerrør. Blandt de eksisterende biologisk nedbrydelige polymerer er nedbrydningshastigheden af ​​PGA relativt hurtig, især styrken henfalder hurtigt på kort tid. PGA er det første biologisk nedbrydelige polymermateriale, der anvendes til at absorbere kirurgiske suturer. Metabolitterne i dets nedbrydningsprodukt glykolsyre kan i sidste ende udskilles fuldstændigt fra kroppen uden at skade menneskekroppen. Nogle litteraturer viser, at efter at PGA-suturer er efterladt i kroppen i 2 uger, kan trækstyrken reduceres med halvdelen, og kroppen kan nå en tilstand med fuldstændig nedbrydning og absorption på cirka 4 måneder. PGA-materialet fremstillet af glykolsyre har en molekylvægt på mere end 10.000 og kan bruges til kirurgiske suturer. På grund af sin høje krystallinitet (46% -50%) har den imidlertid ulemperne ved vanskelig bearbejdning, lav styrke og hurtig nedbrydningshastighed, men den kan ikke opfylde ydelseskravene til implanterbare materialer. Derfor ændrer folk det gennem en række forskellige metoder for at optimere dets fysiske og kemiske egenskaber for at udvide dets anvendelsesfelt. For eksempel gennem modificering af copolymerisation til dannelse af en copolymer, der integrerer egenskaberne for de to for at forbedre nedbrydeligheden, biokompatibiliteten, mekaniske egenskaber for PGA osv .; eller implementere blandingsmodifikation for at danne en blanding ved at tilføje sine egne polymerfibre eller additiver osv. For at forbedre styrken og andre egenskaber ved PGA. I øjeblikket er modificeret PGA blevet meget anvendt i absorberbare suturer, vævsteknik, lægemiddelkontrolsystemer, absorberbare knoglesøm, knogleplader og kirurgiske korrektionsmaterialer.

(2) Polymælkesyre (PLA)

I 1966 beskrev Kulkarni et al. fundet, at PLA med lav molekylvægt og højmolekylær vægt har fremragende biokompatibilitet. De endelige nedbrydningsprodukter er H2O og CO2. Mellemproduktet mælkesyre er også en normal sukkermetabolit i kroppen, hvilket ikke vil medføre skadelige virkninger på organismen. Dette førte til forskning og anvendelse af PLA som et biomedicinsk materiale [29-30]. I 1997 blev PLA godkendt af FDA til klinisk brug som farmaceutiske hjælpestoffer og medicinske suturer. PLA er en homopolymer af mælkesyre-monomer. Fordi lactid (LA) er et chiralt molekyle, er der to slags optisk aktive stoffer, så PLA har også L-polymælkesyre (PLLA), højrehåndet polymælkesyre (PDLA), racemisering Polymælkesyre (PDLLA) disse tre tre- dimensionelle konfigurationer. Blandt dem er PLLA og PDLA semikrystallinske polymerer med høj trækstyrke og langsom nedbrydningshastighed. De er ideelle materialer til kirurgiske plastmaterialer, kirurgiske suturer og implantatmaterialer. mens PDLLA er en amorf copolymer med lav styrke og nedbrydningshastighed. Hurtig, ofte brugt i bærestoffer til lægemiddelafgivelse og stilladser til vævsregenerering med lav styrke PLA' s nedbrydningshastighed er imidlertid vanskelig at kontrollere, skør og dårlig slagfasthed, hvilket alvorligt begrænser dets anvendelsesområde. I de senere år har folk brugt forskellige modifikationsmetoder, såsom modificering af copolymerisation, fremstilling af selvforstærket polymælkesyre eller dannelse af kompositmaterialer med andre stoffer for at kontrollere nedbrydningshastigheden og forbedre fleksibiliteten af ​​PLA for kontinuerligt at udvide anvendelsen felter. For eksempel er polymælkesyre en hydrofob polymer, som begrænser dens anvendelse i lægemiddelbærere. Derfor forbedrer folk dets hydrofile egenskaber ved at copolymerisere polymælkesyre med hydrofile stoffer (såsom polyethylenglycol, polyglycolsyre, polyethylenoxid osv.). I øjeblikket er PLA / PLGA-implantater blevet brugt i vid udstrækning som bærere med langsom og kontrolleret frigivelse af antitumormedicin, polypeptider, proteinmedicin og kinesisk medicin. Derudover anvendes PLA og modificeret PLA i vid udstrækning i oftalmiske materialer, kirurgiske suturer, interne fiksationsmaterialer til brud og reparationer af vævsteknik.

(3) Polycaprolacton (PCL)

PCL er en semi-krystallinsk lineær polyester med lavt smeltepunkt og glasovergangstemperatur, meget lav trækstyrke (23 MPa), høj brudforlængelse (700%) og er let opløselig i mange organiske opløsningsmidler. Copolymeriseret med en række forskellige polymerer, den har god termoplastik og støbeprocesserbarhed; derudover er PCL-råmaterialer let tilgængelige, nedbrydningshastigheden er langsom, og den har fremragende lægemiddelpermeabilitet og biokompatibilitet. Derfor bruges det i vid udstrækning som kirurgiske suturer, interne knogleimplantatfikseringsanordninger, medicinsk udstyr og bionedbrydelige bærere med kontrolleret frigivelse. Ved at modificere PLA for at forbedre dens hydrofilicitet og nedbrydningshastighed kan dets anvendelsesområde desuden udvides yderligere, såsom organreparationsmaterialer, kunstig hud, kirurgiske anti-adhæsionsmembraner og vævs- og celleteknik.

3. Konklusion

Biologisk nedbrydelige materialer udviser gode fysiske og kemiske egenskaber, biologiske egenskaber og biomekaniske egenskaber og kan justeres og behandles i henhold til faktiske forhold, der i videst muligt omfang imødekommer biomedicinens funktionelle behov og gør dem nyttige inden for mange områder inden for biomedicin. Forskningshotspot af biologisk nedbrydelige materialer inden for biomedicin er i vid udstrækning på dette tidspunkt begyndt at overføres fra sutur og fiksering til mere komplekse områder såsom vævstekniske stilladsmaterialer. I praktiske anvendelser har de høje omkostninger ved biologisk nedbrydelige materialer dog stadig en vis indflydelse på deres promovering på græsrodsområdet. Især skal problemet med at kontrollere nedbrydningshastigheden, der er egnet til forskellige genstande, løses hurtigst muligt. For eksempel hvordan man justerer nedbrydningshastigheden af ​​PCL for at imødekomme behovene hos kortvarige lægemiddelbærere, og hvordan man justerer nedbrydningshastigheden af ​​PLA for at imødekomme behovene for knoglevævsteknik. Men generelt antages det, at med den kontinuerlige udvikling og udvikling af relaterede discipliner og teknologier, vil problemerne i forbindelse med nedbrydningshastighedskontrol af biologisk nedbrydelige materialer og materialeomkostninger gradvist blive løst. Forskning og udvikling af biologisk nedbrydelige materialer inden for biomedicin Ansøgningen vil også blive videreudviklet.

1. Nedbrydningsprincip for biologisk nedbrydelige materialer

Biologisk nedbrydelige materialer interagerer med det biologiske miljø af forskellige faktorer såsom kropsvæsker, organiske makromolekyler, enzymer, frie radikaler, celler osv. Og nedbrydes gradvist til forbindelser med lav molekylvægt gennem en række reaktioner såsom hydrolyse, enzymolyse og oxidation. monomer. Efter absorption, fordøjelse og metaboliske reaktioner udskilles nedbrydningsprodukterne fra kroppen eller deltager i kroppens normale stofskifte, der skal absorberes af kroppen for at fuldføre nedbrydningsprocessen. Hvis kropsvæsken kommer ind i det biologiske materiale fra vævet, eller en bestemt komponent af det biologiske materiale opløses i kropsvæsken, vil materialet ekspandere på grund af volumenforøgelsen og udsondre sit eget stof. Denne proces ødelægger selve materialets hydrogenbinding og van der Waals-kraft. , Forårsager revner eller hulrum i materialet, og i sidste ende vil materialet gradvist gennemgå kemisk nedbrydning i det biologiske miljø. I klinisk praksis håber folk, at de implanterede biologisk nedbrydelige materialer også vil fuldføre differentierings- og nedbrydningsreaktionerne i løbet af den biologiske vævsbehandlingsperiode ifølge den samme procedure for at undgå kroppens' s betændelse eller stressrespons på grund af den implanterede materialer. Vi ved, at behandlingstiden for hudvæv normalt er inden for 3 til 10 dage, behandlingstiden for visceralt væv normalt er mellem 1 og 2 måneder, og behandlingstiden for store organvæv ofte tager 6 måneder eller mere. Efter at biologisk nedbrydelige biomaterialer er implanteret i menneskekroppen, har deres nedbrydningsevne og nedbrydningsprodukter stor indflydelse på det biologiske miljø, materielle reaktioner og menneskelige kropsreaktioner. Den langsomme nedbrydningshastighed eller den lange opholdstid for nedbrydningsprodukter kan let forårsage betændelse i humant væv. , Trombose og andre bivirkninger. Undersøgelser [6] har vist, at nedbrydningsprocessen og fremskridt for de fleste biologisk nedbrydelige materialer ikke er i overensstemmelse med de bedst forventede resultater. Derfor, i forbindelse med forskning og klinisk anvendelse af biologisk nedbrydelige materialer, skal nedbrydningsrelaterede problemer med biologisk nedbrydelige materialer behandles med forsigtighed, især nedbrydningshastighed og nedbrydningsprodukter.

2. Grundlæggende klassificering og anvendelse af biologisk nedbrydelige materialer

Biologisk nedbrydelige materialer bruges i menneskekroppen og skal opfylde strenge betingelser med hensyn til selve materialet og dets virkninger på menneskekroppen: let at behandle, lav pris, let at sterilisere, bestemt nedbrydningstid, biologisk stabilitet og mekaniske egenskaber for at imødekomme implantationsstedets behov, god histokompatibilitet, blodkompatibilitet og mekanisk kompatibilitet, ingen pyrogenreaktion, genetisk toksicitet, teratogenicitet og kræftfremkaldende virkning, ingen irritation og sensibilisering.

På nuværende tidspunkt kan biologisk nedbrydelige materialer klassificeres efter forskellige processer og kilder, herunder naturlige polymernedbrydelige materialer, mikrobielle syntetiske nedbrydelige polymermaterialer og kemisk syntetiserede nedbrydelige polymermaterialer [3,9]. Den specifikke klassificering og anvendelse opsummeres som følger:

1. Naturlige polymerer biologisk nedbrydelige materialer

I øjeblikket inkluderer de mest almindeligt anvendte naturlige biologiske nedbrydelige materialer inden for det biomedicinske område hovedsageligt gelatine, kollagen, polysaccharider og silkefibroin.

(1) Gelatine materiale

Gelatine stammer for det meste fra pattedyrs hud, knogle, sener, hale og andet væv. Dens mest bemærkelsesværdige træk er vandopløselig polymer, som langsomt udvides og blødgøres efter at have absorberet vand og har biokompatibilitet, gelering og bionedbrydelighed. Ved at udnytte karakteristikaene for gelatine, let at danne, nedbrydeligt af enzymer og let at blive absorberet af den menneskelige krop, kan den anvendes som et materiale med langsom frigivelse i lægemiddelbærere, excipienser eller langsom frigivelsesskaller; på grund af dens gode luftgennemtrængelighed og vandgennemtrængelighed Som et sårforbinding og kunstigt hudmateriale kan det forhindre væske fra såret eller forekomsten af ​​sekundære infektionssymptomer; derudover er gelatineplasmaerstatninger nedbrydelige, ikke-toksiske og ikke-immunogene osv. Klinisk fordel.

(2) Kollagen

Kollagen er hovedkomponenten i bindevæv, der tegner sig for ca. 1/3 af proteinindholdet i dyr. Det findes hovedsageligt i dyrevæv, hud, ledbånd og brusk. Det har funktionerne til at understøtte kropsorganer, opretholde mekanisk stabilitet, elasticitet og styrke. Som en naturlig biologisk ressource har den egenskaberne ved god biokompatibilitet, lav immunogenicitet og bionedbrydelighed; klinisk anvendelse har vist, at kollagen signifikant kan fremme reparation, regenerering og rekonstruktion af defekte væv; men den mangler tilstrækkelig. Den mekaniske styrke kan forbedres ved tværbinding modifikation eller sammensat anvendelse med andre biologiske materialer]. På nuværende tidspunkt er kollagen blevet anvendt i vid udstrækning til fremstilling af biologisk nedbrydelige suturer, hæmostatiske midler og sårforbindelser, biologiske pletter, knoglereparationsmaterialer, hæmodialysemembraner, hæmostatiske midler, lægemiddelfrigørelsesbærere og som vævstekniske stilladser, forskellige oftalmiske behandlinger Enheder og andre aspekter. I betragtning af kompleksiteten af ​​kliniske problemer og behovet for produktopgraderinger er der stadig mange problemer, der skal løses i anvendelsesundersøgelsen af ​​kollagen, såsom den potentielle immunrespons af heterolog kollagen, den mulige cytotoksicitet af resterende tværbinding agent og implantation. Den mekaniske styrke og nedbrydningskontrollerbarhed af kollagenlignende produkter.

(3) Polysaccharidmaterialer

Polysaccharidmaterialer stammer for det meste fra stivelse, hyaluronsyre, heparin, chitin og andre ingredienser, og deres biokompatibilitet og bionedbrydelighed er meget ideel. I naturen er chitin rig på indhold og er en stor klasse af vigtige polysaccharider undtagen cellulose. Det er ikke-giftigt og har ingen bivirkninger. Det har god affinitet for humane celler, forårsager ikke afvisning og har god biokompatibilitet og nedbrydelighed. Derudover har den også egenskaberne antibakteriel, antiviral, antitumor, der fremmer sårheling og stærk adsorptionskapacitet. Fordi chitin indeholder mange polære grupper såsom hydrogenbindinger og har høj krystallinitet, er det uopløseligt i syre og alkali og uopløseligt i vand, så det er vanskeligt at blive brugt af kroppen. Imidlertid kan chitin opløses i fortyndet syre og kropsvæsker efter at være deacetyleret i chitosan og kan bruges af den menneskelige krop. Chitin og chitosan har høj kemisk reaktivitet, og deres derivater efter amidering, carboxylering, cyanering, forsuring og andre modifikationer anvendes i vid udstrækning inden for det medicinske område, såsom hæmostatiske midler, flokkuleringsmidler, absorberbare kirurgiske suturer, kunstig hud, sårforbindinger, langsom frigivelse midler til anticancerlægemidler eller kemoterapeutika, immobiliserede enzymbærere, separationsmembranmaterialer osv.

(4) Silkefibroin

Silkefibroin stammer for det meste fra silke og indeholder meget rige aminosyrer indeni, så det har god biokompatibilitet og har vist sig at være ikke-allergifremkaldende eller kræftfremkaldende med fremragende gennemsigtighed og luftgennemtrængelighed og god filmdannende virkning. På grund af silkefibroins molekylære struktur er silfibroins hydrofilicitet og de mekaniske egenskaber efter filmdannelse imidlertid ikke gode. Gennem blandingsmodifikationsmetoden inducerer hydrogenbindinger og andre kræfter dannet mellem de blandede makromolekyler og silkefibroin silkefibroinmolekyler til at ændre strukturen, og kan effektivt forbedre de mekaniske egenskaber, termiske egenskaber og vandopløselighed af silkefibroinmaterialer. I øjeblikket anvendes det inden for biomedicin i vid udstrækning i sårcoatingmaterialer, kunstig hud, kunstige senebånd, kontaktlinser, lægemiddelbærere, kunstige blodkarbærere og andre felter.

2. Mikrobiel syntese af nedbrydelige polymermaterialer

Mikrobiel syntese af nedbrydelige polymermaterialer refererer til brugen af ​​visse organiske stoffer (såsom glukose eller stivelse) som en fødekilde til at syntetisere organisk kulstofkilde til en polyester med differentierbare egenskaber under en række komplekse reaktioner såsom fermentering af mikroorganismer Eller polysaccharidpolymerer. På nuværende tidspunkt inkluderer mikrobielle syntetiske polymerer bionedbrydelige materialer, der i vid udstrækning anvendes i klinisk praksis, hovedsageligt to typer: biopolyester (PHA) og polyhydroxybutylester (PHB). Tag PHB som et eksempel. PHB er en højmolekylær polymer syntetiseret af mikrobielle celler. Dens struktur og ydeevne er forskellig fra naturlige makromolekylære nedbrydelige materialer, men ligner mere alifatiske polyesterpolymerer, med naturlig og kemisk syntese nedbrydeligt Fordelen ved polymer, nedbrydningsprodukter udskilles endelig som kuldioxid og vand gennem stofskifte uden nogen giftige stoffer, der kan fremstilles ved syntese af kemiske råmaterialer. Derudover har Tang Suyang og andre undersøgelser vist, at PHB har fremragende biokompatibilitet. På nuværende tidspunkt er det blevet brugt i vid udstrækning i absorberbare kirurgiske suturer, ortopædiske materialer og lægemiddelkontrolsystemer.

3. Kemisk syntese af nedbrydelige polymermaterialer

Sammenlignet med naturlige polymerer kan biologisk nedbrydelige polymermaterialer, der er syntetiseret ved kemiske metoder, vælges efter behovene for faktiske applikationer, ved at vælge passende monomerer eller ved at kontrollere reaktionsbetingelserne i synteseprocessen eller udføre enkel og billig fysisk eller kemisk modifikation osv. til at designe og justere dets struktur og ydeevne for at nå formålet med at syntetisere målmaterialet. For eksempel kan styrker, nedbrydningshastighed, mikroporøs struktur og permeabilitet af polymermaterialer forbedres gennem kemiske kontrolmetoder for at udvide anvendelsesområdet. I de kemisk syntetiserede biologisk nedbrydelige polymerer, der for øjeblikket er udviklet og undersøgt, indeholder hovedkæden generelt hydrolyserbare estergrupper, amidogrupper eller urinstofgrupper. Følgende er den mest undersøgte og mest anvendte type kemisk syntetiserede nedbrydelige polymermaterialer i den nuværende kliniske biomedicinske praksis - alifatiske polyestermaterialer, såsom polyglycolid (PGA), polymælkesyre (PLA) og polymælkesyre-glycolsyre-copolymer (PLGA) ), polycaprolacton (PCL) osv. vil blive introduceret.

(1) Polyglycolid (PGA)

PGA er den lineære alifatiske polyester med den enkleste struktur. Det bruger glykolsyre som basiskilde og har en bred vifte af råvarer, hovedsageligt sukkerroer, umoden druesaft og sukkerrør. Blandt de eksisterende biologisk nedbrydelige polymerer er nedbrydningshastigheden af ​​PGA relativt hurtig, især styrken henfalder hurtigt på kort tid. PGA er det første biologisk nedbrydelige polymermateriale, der anvendes til at absorbere kirurgiske suturer. Metabolitterne i dets nedbrydningsprodukt glykolsyre kan i sidste ende udskilles fuldstændigt fra kroppen uden at skade menneskekroppen. Nogle litteraturer viser, at efter at PGA-suturer er efterladt i kroppen i 2 uger, kan trækstyrken reduceres med halvdelen, og kroppen kan nå en tilstand med fuldstændig nedbrydning og absorption på cirka 4 måneder. PGA-materialet fremstillet af glykolsyre har en molekylvægt på mere end 10.000 og kan bruges til kirurgiske suturer. På grund af sin høje krystallinitet (46% -50%) har den imidlertid ulemperne ved vanskelig bearbejdning, lav styrke og hurtig nedbrydningshastighed, men den kan ikke opfylde ydelseskravene til implanterbare materialer. Derfor ændrer folk det gennem en række forskellige metoder for at optimere dets fysiske og kemiske egenskaber for at udvide dets anvendelsesfelt. For eksempel gennem modificering af copolymerisation til dannelse af en copolymer, der integrerer egenskaberne for de to for at forbedre nedbrydeligheden, biokompatibiliteten, mekaniske egenskaber for PGA osv .; eller implementere blandingsmodifikation for at danne en blanding ved at tilføje sine egne polymerfibre eller additiver osv. For at forbedre styrken og andre egenskaber ved PGA. I øjeblikket er modificeret PGA blevet meget anvendt i absorberbare suturer, vævsteknik, lægemiddelkontrolsystemer, absorberbare knoglesøm, knogleplader og kirurgiske korrektionsmaterialer.

(2) Polymælkesyre (PLA)

I 1966 beskrev Kulkarni et al. fundet, at PLA med lav molekylvægt og højmolekylær vægt har fremragende biokompatibilitet. De endelige nedbrydningsprodukter er H2O og CO2. Mellemproduktet mælkesyre er også en normal sukkermetabolit i kroppen, hvilket ikke vil medføre skadelige virkninger på organismen. Dette førte til forskning og anvendelse af PLA som et biomedicinsk materiale [29-30]. I 1997 blev PLA godkendt af FDA til klinisk brug som farmaceutiske hjælpestoffer og medicinske suturer. PLA er en homopolymer af mælkesyre-monomer. Fordi lactid (LA) er et chiralt molekyle, er der to slags optisk aktive stoffer, så PLA har også L-polymælkesyre (PLLA), højrehåndet polymælkesyre (PDLA), racemisering Polymælkesyre (PDLLA) disse tre tre- dimensionelle konfigurationer. Blandt dem er PLLA og PDLA semikrystallinske polymerer med høj trækstyrke og langsom nedbrydningshastighed. De er ideelle materialer til kirurgiske plastmaterialer, kirurgiske suturer og implantatmaterialer. mens PDLLA er en amorf copolymer med lav styrke og nedbrydningshastighed. Hurtig, ofte brugt i bærestoffer til lægemiddelafgivelse og stilladser til vævsregenerering med lav styrke PLA' s nedbrydningshastighed er imidlertid vanskelig at kontrollere, skør og dårlig slagfasthed, hvilket alvorligt begrænser dets anvendelsesområde. I de senere år har folk brugt forskellige modifikationsmetoder, såsom modificering af copolymerisation, fremstilling af selvforstærket polymælkesyre eller dannelse af kompositmaterialer med andre stoffer for at kontrollere nedbrydningshastigheden og forbedre fleksibiliteten af ​​PLA for kontinuerligt at udvide anvendelsen felter. For eksempel er polymælkesyre en hydrofob polymer, som begrænser dens anvendelse i lægemiddelbærere. Derfor forbedrer folk dets hydrofile egenskaber ved at copolymerisere polymælkesyre med hydrofile stoffer (såsom polyethylenglycol, polyglycolsyre, polyethylenoxid osv.). I øjeblikket er PLA / PLGA-implantater blevet brugt i vid udstrækning som bærere med langsom og kontrolleret frigivelse af antitumormedicin, polypeptider, proteinmedicin og kinesisk medicin. Derudover anvendes PLA og modificeret PLA i vid udstrækning i oftalmiske materialer, kirurgiske suturer, interne fiksationsmaterialer til brud og reparationer af vævsteknik.

(3) Polycaprolacton (PCL)

PCL er en semi-krystallinsk lineær polyester med lavt smeltepunkt og glasovergangstemperatur, meget lav trækstyrke (23 MPa), høj brudforlængelse (700%) og er let opløselig i mange organiske opløsningsmidler. Copolymeriseret med en række forskellige polymerer, den har god termoplastik og støbeprocesserbarhed; derudover er PCL-råmaterialer let tilgængelige, nedbrydningshastigheden er langsom, og den har fremragende lægemiddelpermeabilitet og biokompatibilitet. Derfor bruges det i vid udstrækning som kirurgiske suturer, interne knogleimplantatfikseringsanordninger, medicinsk udstyr og bionedbrydelige bærere med kontrolleret frigivelse. Ved at modificere PLA for at forbedre dens hydrofilicitet og nedbrydningshastighed kan dets anvendelsesområde desuden udvides yderligere, såsom organreparationsmaterialer, kunstig hud, kirurgiske anti-adhæsionsmembraner og vævs- og celleteknik.

3. Konklusion

Biologisk nedbrydelige materialer udviser gode fysiske og kemiske egenskaber, biologiske egenskaber og biomekaniske egenskaber og kan justeres og behandles i henhold til faktiske forhold, der i videst muligt omfang imødekommer biomedicinens funktionelle behov og gør dem nyttige inden for mange områder inden for biomedicin. Forskningshotspot af biologisk nedbrydelige materialer inden for biomedicin er i vid udstrækning på dette tidspunkt begyndt at overføres fra sutur og fiksering til mere komplekse områder såsom vævstekniske stilladsmaterialer. I praktiske anvendelser har de høje omkostninger ved biologisk nedbrydelige materialer dog stadig en vis indflydelse på deres promovering på græsrodsområdet. Især skal problemet med at kontrollere nedbrydningshastigheden, der er egnet til forskellige genstande, løses hurtigst muligt. For eksempel hvordan man justerer nedbrydningshastigheden af ​​PCL for at imødekomme behovene hos kortvarige lægemiddelbærere, og hvordan man justerer nedbrydningshastigheden af ​​PLA for at imødekomme behovene for knoglevævsteknik. Men generelt antages det, at med den kontinuerlige udvikling og udvikling af relaterede discipliner og teknologier, vil problemerne i forbindelse med nedbrydningshastighedskontrol af biologisk nedbrydelige materialer og materialeomkostninger gradvist blive løst. Forskning og udvikling af biologisk nedbrydelige materialer inden for biomedicin Ansøgningen vil også blive videreudviklet.

Vi tilbyder patenteret fuld biologisk nedbrydelig film og PVA-taske, alle produkter er lavet af støbeudstyr, det er forskelligt fra traditionelle blæsestøbningsprodukter, alle blæsestøbeprodukter er ikke fuldt biologisk nedbrydelige. Vi kan producere pva film og poser i fuld gennemsigtig og forskellige farver. og PVA-filmen er mere glat end de traditionelle blæsestøbeprodukter.

Vi tilbyder også organisk materiale fuld biologisk nedbrydelig film og poser med patenteret råmateriale og produktionsproces.

For flere PVA film- og poseprodukter, besøg os:

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

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