Materiales biodegradables y sus aplicaciones en biomedicina
Con el desarrollo continuo de la tecnología médica y la mejora cada vez mayor de los niveles de vida de las personas, se han comenzado a utilizar ampliamente varios tipos de materiales médicos en los tejidos humanos. La compatibilidad, compatibilidad sanguínea y degradabilidad entre materiales médicos y tejidos humanos Las personas prestan cada vez más atención a otras cuestiones. El siguiente es un análisis y discusión sistemáticos sobre la aplicación de materiales biodegradables en el campo biomédico. Primero, se hace un análisis preliminar sobre el principio de degradación de los materiales biodegradables, y luego se analizan los materiales biodegradables comunes en el campo biomédico de acuerdo con los estándares de proceso y fuente. Clasificar e introducir la aplicación de algunos materiales típicos en biomedicina.
1. Principio de degradación de los materiales biodegradables
Los materiales biodegradables interactúan con el entorno biológico de diversos factores como fluidos corporales, macromoléculas orgánicas, enzimas, radicales libres, células, etc., y gradualmente se degradan en compuestos de bajo peso molecular a través de una serie de reacciones como la hidrólisis, enzimólisis y oxidación. monómero. Después de la absorción, la digestión y las reacciones metabólicas, los productos de degradación se excretan del cuerpo o participan en el metabolismo normal del cuerpo para ser absorbidos por el cuerpo para completar el proceso de degradación. Si el fluido corporal entra en el material biológico del tejido o un determinado componente del material biológico se disuelve en el fluido corporal, el material se expandirá debido al aumento de volumen y exudará su propia sustancia. Este proceso destruye el enlace de hidrógeno y la fuerza de van der Waals del propio material. Causará grietas o huecos en el material y, finalmente, el material sufrirá gradualmente una degradación química en el entorno biológico. En la práctica clínica, las personas esperan que los materiales biodegradables implantados también completen las reacciones de diferenciación y degradación durante el período de tratamiento biológico del tejido de acuerdo con el mismo procedimiento, para evitar la inflamación del cuerpo&o la respuesta al estrés debido al implante. materiales. Sabemos que el tiempo de tratamiento para el tejido cutáneo suele ser de 3 a 10 días, el tiempo de tratamiento para el tejido visceral suele ser de 1 a 2 meses, y el tiempo de tratamiento para tejidos de órganos grandes suele ser de 6 meses o más. Después de que los biomateriales biodegradables se implantan en el cuerpo humano, su comportamiento de degradación y los productos de degradación tienen un gran impacto en el entorno biológico, las reacciones de los materiales y las reacciones del cuerpo humano. La lenta tasa de degradación o el largo tiempo de residencia de los productos de degradación pueden causar fácilmente inflamación en los tejidos humanos. , Trombosis y otras reacciones adversas. Los estudios [6] han demostrado que el proceso de degradación y el progreso de la mayoría de los materiales biodegradables son incompatibles con los mejores resultados esperados. Por lo tanto, en la investigación y aplicación clínica de materiales biodegradables, los problemas relacionados con la degradación de los materiales biodegradables deben tratarse con precaución, especialmente la tasa de degradación y los productos de degradación.
2. Clasificación básica y aplicación de materiales biodegradables
Los materiales biodegradables se utilizan en el cuerpo humano y deben cumplir condiciones estrictas en cuanto al material en sí y sus efectos en el cuerpo humano: fácil de procesar, precio bajo, fácil de esterilizar, tiempo de degradación definido, estabilidad biológica y propiedades mecánicas para cumplir con necesidades del lugar de implantación, buena histocompatibilidad, compatibilidad sanguínea y mecánica, sin reacción pirógena, toxicidad genética, teratogenicidad y carcinogenicidad, sin irritación ni sensibilización.
En la actualidad, los materiales biodegradables se pueden clasificar de acuerdo con diferentes procesos y fuentes, incluidos materiales poliméricos degradables naturales, materiales poliméricos degradables sintéticos microbianos y materiales poliméricos degradables sintetizados químicamente [3,9]. La clasificación y aplicación específicas se resumen a continuación:
1. Materiales biodegradables de polímeros naturales
Actualmente, los materiales biodegradables poliméricos naturales más comúnmente utilizados en el campo biomédico incluyen principalmente gelatina, colágeno, polisacáridos y fibroína de seda.
(1) Material de gelatina
La gelatina se deriva principalmente de piel, huesos, tendones, cola y otros tejidos de mamíferos. Su característica más notable es el polímero soluble en agua, que se expande y ablanda lentamente después de absorber agua, y tiene biocompatibilidad, gelificación y biodegradabilidad. Utilizando las características de la gelatina, fácil de formar, degradable por enzimas y fácil de ser absorbido por el cuerpo humano, se puede utilizar como material de liberación lenta en portadores de fármacos, excipientes o cubiertas de liberación lenta; debido a su buena permeabilidad al aire y al agua. Como apósito para heridas y material de piel artificial, puede evitar que salga líquido de la herida o la aparición de síntomas de infección secundaria; además, los sustitutos del plasma de gelatina son degradables, no tóxicos, no inmunogénicos, etc. Ventaja clínica.
(2) Colágeno
El colágeno es el componente principal del tejido conectivo, que representa aproximadamente 1/3 del contenido de proteínas en los animales. Se encuentra principalmente en tejidos animales, piel, ligamentos y cartílagos. Tiene las funciones de apoyar los órganos del cuerpo, manteniendo la estabilidad mecánica, la elasticidad y la fuerza. Como recurso biológico natural, tiene las características de buena biocompatibilidad, baja inmunogenicidad y biodegradabilidad; el uso clínico ha demostrado que el colágeno puede promover significativamente la reparación, regeneración y reconstrucción de tejidos defectuosos; pero carece de suficiente. La resistencia mecánica se puede mejorar mediante la modificación de reticulación o el uso de compuestos con otros materiales biológicos]. En la actualidad, el colágeno se ha utilizado ampliamente en la preparación de suturas biodegradables, agentes hemostáticos y apósitos para heridas, parches biológicos, materiales de reparación ósea, membranas de hemodiálisis, agentes hemostáticos, portadores de liberación de fármacos y como andamios de ingeniería de tejidos, diversos tratamientos oftálmicos Dispositivos y otros aspectos. Sin embargo, en vista de la complejidad de los problemas clínicos y la necesidad de actualizaciones del producto, todavía quedan muchos problemas por resolver en la investigación de la aplicación del colágeno, como la respuesta inmune potencial del colágeno heterólogo, la posible citotoxicidad de la reticulación residual. agente e implantación. La resistencia mecánica y la capacidad de control de la degradación de productos similares al colágeno.
(3) Materiales polisacáridos
Los materiales polisacáridos se derivan principalmente de almidón, ácido hialurónico, heparina, quitina y otros ingredientes, y su biocompatibilidad y biodegradabilidad son ideales. En la naturaleza, la quitina es rica en contenido y es una gran clase de polisacáridos importantes, excepto la celulosa. No es tóxico y no tiene efectos secundarios. Tiene buena afinidad por las células humanas, no causa rechazo y tiene buena biocompatibilidad y degradabilidad. Además, también tiene las características de antibacteriano, antiviral, antitumoral, favorece la cicatrización de heridas y una fuerte capacidad de adsorción. Debido a que la quitina contiene muchos grupos polares, como enlaces de hidrógeno, y tiene una alta cristalinidad, es insoluble en ácidos y álcalis e insoluble en agua, por lo que es difícil de usar por el cuerpo. Sin embargo, la quitina se puede disolver en ácido diluido y en líquidos corporales después de desacetilarse en quitosano, y puede ser utilizada por el cuerpo humano. La quitina y el quitosano tienen una alta reactividad química, y sus derivados después de la amidación, carboxilación, cianación, acidificación y otras modificaciones se utilizan ampliamente en el campo médico, como agentes hemostáticos, floculantes, suturas quirúrgicas absorbibles, piel artificial, apósitos para heridas, liberación lenta. agentes de fármacos anticancerosos o quimioterapéuticos, portadores de enzimas inmovilizados, materiales de membrana de separación, etc.
(4) Fibroína de seda
La fibroína de seda se deriva principalmente de la seda y contiene aminoácidos muy ricos en su interior, por lo que tiene una buena biocompatibilidad y se ha demostrado que es no alergénica o cancerígena, con excelente transparencia y permeabilidad al aire, y buen efecto formador de película. Sin embargo, debido a la estructura molecular de la fibroína de seda, la hidrofilia de la fibroína de seda y las propiedades mecánicas después de la formación de la película no son buenas. A través del método de modificación de mezcla, los enlaces de hidrógeno y otras fuerzas formadas entre las macromoléculas mezcladas y la fibroína de seda están induciendo moléculas de fibroína de seda para cambiar la estructura que pueden mejorar eficazmente las propiedades mecánicas, las propiedades térmicas y la solubilidad en agua de los materiales de fibroína de seda. En la actualidad, en el campo de la biomedicina, se utiliza ampliamente en materiales de recubrimiento de heridas, piel artificial, ligamentos de tendones artificiales, lentes de contacto, portadores de fármacos, portadores de vasos sanguíneos artificiales y otros campos.
2. Síntesis microbiana de materiales poliméricos degradables
La síntesis microbiana de materiales poliméricos degradables se refiere al uso de cierta materia orgánica (como glucosa o almidón) como fuente de alimento para sintetizar materia orgánica de fuente de carbono en un poliéster con características diferenciables bajo una serie de reacciones complejas como la fermentación de microorganismos. O polímeros de polisacáridos. En la actualidad, los materiales biodegradables de polímeros sintéticos microbianos ampliamente utilizados en la práctica clínica incluyen principalmente dos tipos: biopoliéster (PHA) y éster polihidroxibutílico (PHB). Tome PHB como ejemplo. PHB es un polímero de alto peso molecular sintetizado por células microbianas. Su estructura y desempeño son diferentes a los materiales degradables macromoleculares naturales, pero más similares a los polímeros de poliéster alifático, con síntesis química y natural degradable La ventaja del polímero, los productos de degradación finalmente se excretan como dióxido de carbono y agua a través del metabolismo, sin sustancias tóxicas que puede producirse por síntesis de materias primas químicas. Además, Tang Suyang y otros estudios han demostrado que PHB tiene una excelente biocompatibilidad. En la actualidad, se ha utilizado ampliamente en suturas quirúrgicas absorbibles, materiales ortopédicos y sistemas de control de fármacos.
3. Síntesis química de materiales poliméricos degradables
En comparación con los polímeros naturales, los materiales poliméricos biodegradables sintetizados por métodos químicos pueden seleccionarse de acuerdo con las necesidades de las aplicaciones reales, seleccionando los monómeros apropiados o controlando las condiciones de reacción en el proceso de síntesis, o realizando una modificación física o química simple y de bajo costo. , etc., para diseñar y ajustar su estructura y desempeño para lograr el propósito de sintetizar el material objetivo. Por ejemplo, mediante métodos de control químico, la resistencia, la tasa de degradación, la estructura microporosa y la permeabilidad de los materiales poliméricos pueden mejorarse para ampliar el campo de aplicación. En los polímeros biodegradables químicamente sintetizados actualmente desarrollados e investigados, la cadena principal generalmente contiene grupos éster hidrolizables, grupos amido o grupos urea. El siguiente es el tipo más investigado y más ampliamente utilizado de materiales poliméricos degradables sintetizados químicamente en la práctica clínica biomédica actual: materiales de poliéster alifático, como poliglicólido (PGA), ácido poliláctico (PLA) y copolímero de ácido poliláctico-ácido glicólico (PLGA). ), policaprolactona (PCL), etc.
(1) Poliglicólido (PGA)
PGA es el poliéster alifático lineal con la estructura más simple. Utiliza ácido glicólico como fuente básica y tiene una amplia gama de materias primas, principalmente remolacha azucarera, jugo de uva inmadura y caña de azúcar. Entre los polímeros biodegradables existentes, la tasa de degradación del PGA es relativamente rápida, especialmente la resistencia decae rápidamente en poco tiempo. PGA es el primer material polimérico biodegradable que se aplica para absorber suturas quirúrgicas. Los metabolitos de su producto de degradación, el ácido glicólico, pueden eventualmente excretarse completamente del cuerpo sin causar daño al cuerpo humano. Algunas publicaciones muestran que después de dejar las suturas PGA en el cuerpo durante 2 semanas, la resistencia a la tracción se puede reducir a la mitad y el cuerpo puede alcanzar un estado de degradación y absorción completa en aproximadamente 4 meses. El material de PGA preparado con ácido glicólico tiene un peso molecular de más de 10.000 y se puede utilizar para suturas quirúrgicas. Sin embargo, debido a su alta cristalinidad (46% -50%), tiene las desventajas de un procesamiento difícil, baja resistencia y rápida tasa de degradación, pero no puede cumplir con los requisitos de rendimiento de los materiales implantables. Por lo tanto, la gente lo modifica a través de una variedad de métodos para optimizar sus propiedades físicas y químicas para expandir su campo de aplicación. Por ejemplo, mediante modificación por copolimerización para formar un copolímero que integre las propiedades de los dos para mejorar la degradabilidad, biocompatibilidad, propiedades mecánicas del PGA, etc .; o implementar la modificación de la mezcla para formar una mezcla agregando sus propias fibras de polímero o aditivos, etc., para mejorar la resistencia y otras propiedades de PGA. Actualmente, la PGA modificada se ha utilizado ampliamente en suturas absorbibles, ingeniería de tejidos, sistemas de control de fármacos, uñas óseas absorbibles, placas óseas y materiales de corrección quirúrgica.
(2) Ácido poliláctico (PLA)
En 1966, Kulkarni et al. encontró que el PLA de bajo y alto peso molecular tiene una excelente biocompatibilidad. Los productos finales de degradación son H2O y CO2. El producto intermedio ácido láctico también es un metabolito normal del azúcar en el cuerpo, que no causará ningún efecto adverso en el organismo. Esto llevó a la investigación y aplicación de PLA como material biomédico [29-30]. En 1997, la FDA aprobó el PLA para uso clínico como excipientes farmacéuticos y suturas médicas. PLA es un homopolímero de monómero de ácido láctico. Debido a que la lactida (LA) es una molécula quiral, hay dos tipos de sustancias ópticamente activas, por lo que el PLA también tiene ácido L-poliláctico (PLLA), ácido poliláctico diestro (PDLA), ácido poliláctico racemizado (PDLLA) estos tres tres- configuraciones dimensionales. Entre ellos, PLLA y PDLA son polímeros semicristalinos con alta resistencia a la tracción y tasa de degradación lenta. Son materiales ideales para materiales plásticos quirúrgicos, suturas quirúrgicas y materiales de implantes; mientras que PDLLA es un copolímero amorfo con baja resistencia y tasa de degradación. Rápido, de uso frecuente en portadores de administración de fármacos y andamios de regeneración de tejidos de baja resistencia. Sin embargo, la tasa de degradación de PLA&es difícil de controlar, frágil y con poca resistencia al impacto, lo que limita severamente su rango de aplicación. En los últimos años, las personas han utilizado diferentes métodos de modificación como la modificación por copolimerización, la preparación de ácido poliláctico autorreforzado o la formación de materiales compuestos con otras sustancias para controlar la tasa de degradación y mejorar la flexibilidad del PLA, con el fin de expandir continuamente su aplicación. campos. Por ejemplo, el ácido poliláctico es un polímero hidrófobo, lo que limita su aplicación en los portadores de fármacos. Por lo tanto, las personas mejoran su hidrofilia copolimerizando ácido poliláctico con sustancias hidrófilas (como polietilenglicol, ácido poliglicólico, óxido de polietileno, etc.). Actualmente, los implantes PLA / PLGA se han utilizado ampliamente como vehículos de liberación lenta y controlada para fármacos antitumorales, polipéptidos, fármacos proteicos y medicinas chinas. Además, el PLA y el PLA modificado se utilizan ampliamente en materiales oftálmicos, suturas quirúrgicas, materiales de fijación interna para fracturas y reparaciones de ingeniería de tejidos.
(3) Policaprolactona (PCL)
PCL es un poliéster lineal semicristalino con bajo punto de fusión y temperatura de transición vítrea, muy baja resistencia a la tracción (23 MPa), alto alargamiento a la rotura (700%) y es fácilmente soluble en muchos disolventes orgánicos. Copolimerizado con una variedad de polímeros, tiene buena termoplasticidad y procesabilidad de moldeo; Además, las materias primas de PCL están fácilmente disponibles, la tasa de degradación es lenta y tiene una excelente permeabilidad y biocompatibilidad del fármaco. Por lo tanto, se usa ampliamente como suturas quirúrgicas, dispositivos de fijación de injertos óseos internos, equipos médicos y portadores de liberación controlada biodegradables. Además, al modificar el PLA para mejorar su hidrofilicidad y tasa de degradación, su rango de aplicación se puede ampliar aún más, como materiales para la reparación de órganos, piel artificial, membranas quirúrgicas anti-adherencia e ingeniería de tejidos y células.
3. Conclusión
Los materiales biodegradables muestran buenas propiedades físicas y químicas, propiedades biológicas y propiedades biomecánicas, y pueden ajustarse y procesarse de acuerdo con las condiciones reales, lo que satisface en mayor medida las necesidades funcionales de la biomedicina y las hace útiles en muchos campos de la biomedicina. Ampliamente utilizado, en esta etapa, el foco de investigación de materiales biodegradables en el campo de la biomedicina ha comenzado a transferirse de la sutura y la fijación a campos más complejos como los materiales de andamio de ingeniería de tejidos. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el alto costo de los materiales biodegradables todavía tiene un cierto impacto en su promoción de base. En particular, el problema de controlar la tasa de degradación adecuada para diferentes objetos debe resolverse con urgencia. Por ejemplo, cómo ajustar la tasa de degradación de PCL para satisfacer las necesidades de los portadores de fármacos a corto plazo y cómo ajustar la tasa de degradación de PLA para satisfacer las necesidades de la ingeniería de tejidos óseos. Pero, en general, se cree que con el continuo desarrollo y avance de las disciplinas y tecnologías relacionadas, los problemas relacionados con el control de la tasa de degradación de los materiales biodegradables y los costos de los materiales se irán resolviendo gradualmente. La investigación y el desarrollo de materiales biodegradables en el campo de la biomedicina La aplicación también se seguirá desarrollando.
1. Principio de degradación de los materiales biodegradables
Los materiales biodegradables interactúan con el entorno biológico de diversos factores como fluidos corporales, macromoléculas orgánicas, enzimas, radicales libres, células, etc., y gradualmente se degradan en compuestos de bajo peso molecular a través de una serie de reacciones como la hidrólisis, enzimólisis y oxidación. monómero. Después de la absorción, la digestión y las reacciones metabólicas, los productos de degradación se excretan del cuerpo o participan en el metabolismo normal del cuerpo para ser absorbidos por el cuerpo para completar el proceso de degradación. Si el fluido corporal entra en el material biológico del tejido o un determinado componente del material biológico se disuelve en el fluido corporal, el material se expandirá debido al aumento de volumen y exudará su propia sustancia. Este proceso destruye el enlace de hidrógeno y la fuerza de van der Waals del propio material. Causará grietas o huecos en el material y, finalmente, el material sufrirá gradualmente una degradación química en el entorno biológico. En la práctica clínica, las personas esperan que los materiales biodegradables implantados también completen las reacciones de diferenciación y degradación durante el período de tratamiento biológico del tejido de acuerdo con el mismo procedimiento, para evitar la inflamación del cuerpo&o la respuesta al estrés debido al implante. materiales. Sabemos que el tiempo de tratamiento para el tejido cutáneo suele ser de 3 a 10 días, el tiempo de tratamiento para el tejido visceral suele ser de 1 a 2 meses, y el tiempo de tratamiento para tejidos de órganos grandes suele ser de 6 meses o más. Después de que los biomateriales biodegradables se implantan en el cuerpo humano, su comportamiento de degradación y los productos de degradación tienen un gran impacto en el entorno biológico, las reacciones de los materiales y las reacciones del cuerpo humano. La lenta tasa de degradación o el largo tiempo de residencia de los productos de degradación pueden causar fácilmente inflamación en los tejidos humanos. , Trombosis y otras reacciones adversas. Los estudios [6] han demostrado que el proceso de degradación y el progreso de la mayoría de los materiales biodegradables son incompatibles con los mejores resultados esperados. Por lo tanto, en la investigación y aplicación clínica de materiales biodegradables, los problemas relacionados con la degradación de los materiales biodegradables deben tratarse con precaución, especialmente la tasa de degradación y los productos de degradación.
2. Clasificación básica y aplicación de materiales biodegradables
Los materiales biodegradables se utilizan en el cuerpo humano y deben cumplir condiciones estrictas en cuanto al material en sí y sus efectos en el cuerpo humano: fácil de procesar, precio bajo, fácil de esterilizar, tiempo de degradación definido, estabilidad biológica y propiedades mecánicas para cumplir con necesidades del lugar de implantación, buena histocompatibilidad, compatibilidad sanguínea y mecánica, sin reacción pirógena, toxicidad genética, teratogenicidad y carcinogenicidad, sin irritación ni sensibilización.
En la actualidad, los materiales biodegradables se pueden clasificar de acuerdo con diferentes procesos y fuentes, incluidos materiales poliméricos degradables naturales, materiales poliméricos degradables sintéticos microbianos y materiales poliméricos degradables sintetizados químicamente [3,9]. La clasificación y aplicación específicas se resumen a continuación:
1. Materiales biodegradables de polímeros naturales
Actualmente, los materiales biodegradables poliméricos naturales más comúnmente utilizados en el campo biomédico incluyen principalmente gelatina, colágeno, polisacáridos y fibroína de seda.
(1) Material de gelatina
La gelatina se deriva principalmente de piel, huesos, tendones, cola y otros tejidos de mamíferos. Su característica más notable es el polímero soluble en agua, que se expande y ablanda lentamente después de absorber agua, y tiene biocompatibilidad, gelificación y biodegradabilidad. Utilizando las características de la gelatina, fácil de formar, degradable por enzimas y fácil de ser absorbido por el cuerpo humano, se puede utilizar como material de liberación lenta en portadores de fármacos, excipientes o cubiertas de liberación lenta; debido a su buena permeabilidad al aire y al agua. Como apósito para heridas y material de piel artificial, puede evitar que salga líquido de la herida o la aparición de síntomas de infección secundaria; además, los sustitutos del plasma de gelatina son degradables, no tóxicos, no inmunogénicos, etc. Ventaja clínica.
(2) Colágeno
El colágeno es el componente principal del tejido conectivo, que representa aproximadamente 1/3 del contenido de proteínas en los animales. Se encuentra principalmente en tejidos animales, piel, ligamentos y cartílagos. Tiene las funciones de apoyar los órganos del cuerpo, manteniendo la estabilidad mecánica, la elasticidad y la fuerza. Como recurso biológico natural, tiene las características de buena biocompatibilidad, baja inmunogenicidad y biodegradabilidad; el uso clínico ha demostrado que el colágeno puede promover significativamente la reparación, regeneración y reconstrucción de tejidos defectuosos; pero carece de suficiente. La resistencia mecánica se puede mejorar mediante la modificación de reticulación o el uso de compuestos con otros materiales biológicos]. En la actualidad, el colágeno se ha utilizado ampliamente en la preparación de suturas biodegradables, agentes hemostáticos y apósitos para heridas, parches biológicos, materiales de reparación ósea, membranas de hemodiálisis, agentes hemostáticos, portadores de liberación de fármacos y como andamios de ingeniería de tejidos, diversos tratamientos oftálmicos Dispositivos y otros aspectos. Sin embargo, en vista de la complejidad de los problemas clínicos y la necesidad de actualizaciones del producto, todavía quedan muchos problemas por resolver en la investigación de la aplicación del colágeno, como la respuesta inmune potencial del colágeno heterólogo, la posible citotoxicidad de la reticulación residual. agente e implantación. La resistencia mecánica y la capacidad de control de la degradación de productos similares al colágeno.
(3) Materiales polisacáridos
Los materiales polisacáridos se derivan principalmente de almidón, ácido hialurónico, heparina, quitina y otros ingredientes, y su biocompatibilidad y biodegradabilidad son ideales. En la naturaleza, la quitina es rica en contenido y es una gran clase de polisacáridos importantes, excepto la celulosa. No es tóxico y no tiene efectos secundarios. Tiene buena afinidad por las células humanas, no causa rechazo y tiene buena biocompatibilidad y degradabilidad. Además, también tiene las características de antibacteriano, antiviral, antitumoral, favorece la cicatrización de heridas y una fuerte capacidad de adsorción. Debido a que la quitina contiene muchos grupos polares, como enlaces de hidrógeno, y tiene una alta cristalinidad, es insoluble en ácidos y álcalis e insoluble en agua, por lo que es difícil de usar por el cuerpo. Sin embargo, la quitina se puede disolver en ácido diluido y en líquidos corporales después de desacetilarse en quitosano, y puede ser utilizada por el cuerpo humano. La quitina y el quitosano tienen una alta reactividad química, y sus derivados después de la amidación, carboxilación, cianación, acidificación y otras modificaciones se utilizan ampliamente en el campo médico, como agentes hemostáticos, floculantes, suturas quirúrgicas absorbibles, piel artificial, apósitos para heridas, liberación lenta. agentes de fármacos anticancerosos o quimioterapéuticos, portadores de enzimas inmovilizados, materiales de membrana de separación, etc.
(4) Fibroína de seda
La fibroína de seda se deriva principalmente de la seda y contiene aminoácidos muy ricos en su interior, por lo que tiene una buena biocompatibilidad y se ha demostrado que es no alergénica o cancerígena, con excelente transparencia y permeabilidad al aire, y buen efecto formador de película. Sin embargo, debido a la estructura molecular de la fibroína de seda, la hidrofilia de la fibroína de seda y las propiedades mecánicas después de la formación de la película no son buenas. A través del método de modificación de mezcla, los enlaces de hidrógeno y otras fuerzas formadas entre las macromoléculas mezcladas y la fibroína de seda están induciendo moléculas de fibroína de seda para cambiar la estructura que pueden mejorar eficazmente las propiedades mecánicas, las propiedades térmicas y la solubilidad en agua de los materiales de fibroína de seda. En la actualidad, en el campo de la biomedicina, se utiliza ampliamente en materiales de recubrimiento de heridas, piel artificial, ligamentos de tendones artificiales, lentes de contacto, portadores de fármacos, portadores de vasos sanguíneos artificiales y otros campos.
2. Síntesis microbiana de materiales poliméricos degradables
La síntesis microbiana de materiales poliméricos degradables se refiere al uso de cierta materia orgánica (como glucosa o almidón) como fuente de alimento para sintetizar materia orgánica de fuente de carbono en un poliéster con características diferenciables bajo una serie de reacciones complejas como la fermentación de microorganismos. O polímeros de polisacáridos. En la actualidad, los materiales biodegradables de polímeros sintéticos microbianos ampliamente utilizados en la práctica clínica incluyen principalmente dos tipos: biopoliéster (PHA) y éster polihidroxibutílico (PHB). Tome PHB como ejemplo. PHB es un polímero de alto peso molecular sintetizado por células microbianas. Su estructura y desempeño son diferentes a los materiales degradables macromoleculares naturales, pero más similares a los polímeros de poliéster alifático, con síntesis química y natural degradable La ventaja del polímero, los productos de degradación finalmente se excretan como dióxido de carbono y agua a través del metabolismo, sin sustancias tóxicas que puede producirse por síntesis de materias primas químicas. Además, Tang Suyang y otros estudios han demostrado que PHB tiene una excelente biocompatibilidad. En la actualidad, se ha utilizado ampliamente en suturas quirúrgicas absorbibles, materiales ortopédicos y sistemas de control de fármacos.
3. Síntesis química de materiales poliméricos degradables
En comparación con los polímeros naturales, los materiales poliméricos biodegradables sintetizados por métodos químicos pueden seleccionarse de acuerdo con las necesidades de las aplicaciones reales, seleccionando los monómeros apropiados o controlando las condiciones de reacción en el proceso de síntesis, o realizando una modificación física o química simple y de bajo costo. , etc., para diseñar y ajustar su estructura y desempeño para lograr el propósito de sintetizar el material objetivo. Por ejemplo, mediante métodos de control químico, la resistencia, la tasa de degradación, la estructura microporosa y la permeabilidad de los materiales poliméricos pueden mejorarse para ampliar el campo de aplicación. En los polímeros biodegradables químicamente sintetizados actualmente desarrollados e investigados, la cadena principal generalmente contiene grupos éster hidrolizables, grupos amido o grupos urea. El siguiente es el tipo más investigado y más ampliamente utilizado de materiales poliméricos degradables sintetizados químicamente en la práctica clínica biomédica actual: materiales de poliéster alifático, como poliglicólido (PGA), ácido poliláctico (PLA) y copolímero de ácido poliláctico-ácido glicólico (PLGA). ), policaprolactona (PCL), etc.
(1) Poliglicólido (PGA)
PGA es el poliéster alifático lineal con la estructura más simple. Utiliza ácido glicólico como fuente básica y tiene una amplia gama de materias primas, principalmente remolacha azucarera, jugo de uva inmadura y caña de azúcar. Entre los polímeros biodegradables existentes, la tasa de degradación del PGA es relativamente rápida, especialmente la resistencia decae rápidamente en poco tiempo. PGA es el primer material polimérico biodegradable que se aplica para absorber suturas quirúrgicas. Los metabolitos de su producto de degradación, el ácido glicólico, pueden eventualmente excretarse completamente del cuerpo sin causar daño al cuerpo humano. Algunas publicaciones muestran que después de dejar las suturas PGA en el cuerpo durante 2 semanas, la resistencia a la tracción se puede reducir a la mitad y el cuerpo puede alcanzar un estado de degradación y absorción completa en aproximadamente 4 meses. El material de PGA preparado con ácido glicólico tiene un peso molecular de más de 10.000 y se puede utilizar para suturas quirúrgicas. Sin embargo, debido a su alta cristalinidad (46% -50%), tiene las desventajas de un procesamiento difícil, baja resistencia y rápida tasa de degradación, pero no puede cumplir con los requisitos de rendimiento de los materiales implantables. Por lo tanto, la gente lo modifica a través de una variedad de métodos para optimizar sus propiedades físicas y químicas para expandir su campo de aplicación. Por ejemplo, mediante modificación por copolimerización para formar un copolímero que integre las propiedades de los dos para mejorar la degradabilidad, biocompatibilidad, propiedades mecánicas del PGA, etc .; o implementar la modificación de la mezcla para formar una mezcla agregando sus propias fibras de polímero o aditivos, etc., para mejorar la resistencia y otras propiedades de PGA. Actualmente, la PGA modificada se ha utilizado ampliamente en suturas absorbibles, ingeniería de tejidos, sistemas de control de fármacos, uñas óseas absorbibles, placas óseas y materiales de corrección quirúrgica.
(2) Ácido poliláctico (PLA)
En 1966, Kulkarni et al. encontró que el PLA de bajo y alto peso molecular tiene una excelente biocompatibilidad. Los productos finales de degradación son H2O y CO2. El producto intermedio ácido láctico también es un metabolito normal del azúcar en el cuerpo, que no causará ningún efecto adverso en el organismo. Esto llevó a la investigación y aplicación de PLA como material biomédico [29-30]. En 1997, la FDA aprobó el PLA para uso clínico como excipientes farmacéuticos y suturas médicas. PLA es un homopolímero de monómero de ácido láctico. Debido a que la lactida (LA) es una molécula quiral, hay dos tipos de sustancias ópticamente activas, por lo que el PLA también tiene ácido L-poliláctico (PLLA), ácido poliláctico diestro (PDLA), ácido poliláctico racemizado (PDLLA) estos tres tres- configuraciones dimensionales. Entre ellos, PLLA y PDLA son polímeros semicristalinos con alta resistencia a la tracción y tasa de degradación lenta. Son materiales ideales para materiales plásticos quirúrgicos, suturas quirúrgicas y materiales de implantes; mientras que PDLLA es un copolímero amorfo con baja resistencia y tasa de degradación. Rápido, de uso frecuente en portadores de administración de fármacos y andamios de regeneración de tejidos de baja resistencia. Sin embargo, la tasa de degradación de PLA&es difícil de controlar, frágil y con poca resistencia al impacto, lo que limita severamente su rango de aplicación. En los últimos años, las personas han utilizado diferentes métodos de modificación como la modificación por copolimerización, la preparación de ácido poliláctico autorreforzado o la formación de materiales compuestos con otras sustancias para controlar la tasa de degradación y mejorar la flexibilidad del PLA, con el fin de expandir continuamente su aplicación. campos. Por ejemplo, el ácido poliláctico es un polímero hidrófobo, lo que limita su aplicación en los portadores de fármacos. Por lo tanto, las personas mejoran su hidrofilia copolimerizando ácido poliláctico con sustancias hidrófilas (como polietilenglicol, ácido poliglicólico, óxido de polietileno, etc.). Actualmente, los implantes PLA / PLGA se han utilizado ampliamente como vehículos de liberación lenta y controlada para fármacos antitumorales, polipéptidos, fármacos proteicos y medicinas chinas. Además, el PLA y el PLA modificado se utilizan ampliamente en materiales oftálmicos, suturas quirúrgicas, materiales de fijación interna para fracturas y reparaciones de ingeniería de tejidos.
(3) Policaprolactona (PCL)
PCL es un poliéster lineal semicristalino con bajo punto de fusión y temperatura de transición vítrea, muy baja resistencia a la tracción (23 MPa), alto alargamiento a la rotura (700%) y es fácilmente soluble en muchos disolventes orgánicos. Copolimerizado con una variedad de polímeros, tiene buena termoplasticidad y procesabilidad de moldeo; Además, las materias primas de PCL están fácilmente disponibles, la tasa de degradación es lenta y tiene una excelente permeabilidad y biocompatibilidad del fármaco. Por lo tanto, se usa ampliamente como suturas quirúrgicas, dispositivos de fijación de injertos óseos internos, equipos médicos y portadores de liberación controlada biodegradables. Además, al modificar el PLA para mejorar su hidrofilicidad y tasa de degradación, su rango de aplicación se puede ampliar aún más, como materiales para la reparación de órganos, piel artificial, membranas quirúrgicas anti-adherencia e ingeniería de tejidos y células.
3. Conclusión
Los materiales biodegradables muestran buenas propiedades físicas y químicas, propiedades biológicas y propiedades biomecánicas, y pueden ajustarse y procesarse de acuerdo con las condiciones reales, lo que satisface en mayor medida las necesidades funcionales de la biomedicina y las hace útiles en muchos campos de la biomedicina. Ampliamente utilizado, en esta etapa, el foco de investigación de materiales biodegradables en el campo de la biomedicina ha comenzado a transferirse de la sutura y la fijación a campos más complejos como los materiales de andamio de ingeniería de tejidos. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el alto costo de los materiales biodegradables todavía tiene un cierto impacto en su promoción de base. En particular, el problema de controlar la tasa de degradación adecuada para diferentes objetos debe resolverse con urgencia. Por ejemplo, cómo ajustar la tasa de degradación de PCL para satisfacer las necesidades de los portadores de fármacos a corto plazo y cómo ajustar la tasa de degradación de PLA para satisfacer las necesidades de la ingeniería de tejidos óseos. Pero, en general, se cree que con el continuo desarrollo y avance de las disciplinas y tecnologías relacionadas, los problemas relacionados con el control de la tasa de degradación de los materiales biodegradables y los costos de los materiales se irán resolviendo gradualmente. La investigación y el desarrollo de materiales biodegradables en el campo de la biomedicina La aplicación también se seguirá desarrollando.
1. Principio de degradación de los materiales biodegradables
Los materiales biodegradables interactúan con el entorno biológico de diversos factores como fluidos corporales, macromoléculas orgánicas, enzimas, radicales libres, células, etc., y gradualmente se degradan en compuestos de bajo peso molecular a través de una serie de reacciones como la hidrólisis, enzimólisis y oxidación. monómero. Después de la absorción, la digestión y las reacciones metabólicas, los productos de degradación se excretan del cuerpo o participan en el metabolismo normal del cuerpo para ser absorbidos por el cuerpo para completar el proceso de degradación. Si el fluido corporal entra en el material biológico del tejido o un determinado componente del material biológico se disuelve en el fluido corporal, el material se expandirá debido al aumento de volumen y exudará su propia sustancia. Este proceso destruye el enlace de hidrógeno y la fuerza de van der Waals del propio material. Causará grietas o huecos en el material y, finalmente, el material sufrirá gradualmente una degradación química en el entorno biológico. En la práctica clínica, las personas esperan que los materiales biodegradables implantados también completen las reacciones de diferenciación y degradación durante el período de tratamiento biológico del tejido de acuerdo con el mismo procedimiento, para evitar la inflamación del cuerpo&o la respuesta al estrés debido al implante. materiales. Sabemos que el tiempo de tratamiento para el tejido cutáneo suele ser de 3 a 10 días, el tiempo de tratamiento para el tejido visceral suele ser de 1 a 2 meses, y el tiempo de tratamiento para tejidos de órganos grandes suele ser de 6 meses o más. Después de que los biomateriales biodegradables se implantan en el cuerpo humano, su comportamiento de degradación y los productos de degradación tienen un gran impacto en el entorno biológico, las reacciones de los materiales y las reacciones del cuerpo humano. La lenta tasa de degradación o el largo tiempo de residencia de los productos de degradación pueden causar fácilmente inflamación en los tejidos humanos. , Trombosis y otras reacciones adversas. Los estudios [6] han demostrado que el proceso de degradación y el progreso de la mayoría de los materiales biodegradables son incompatibles con los mejores resultados esperados. Por lo tanto, en la investigación y aplicación clínica de materiales biodegradables, los problemas relacionados con la degradación de los materiales biodegradables deben tratarse con precaución, especialmente la tasa de degradación y los productos de degradación.
2. Clasificación básica y aplicación de materiales biodegradables
Los materiales biodegradables se utilizan en el cuerpo humano y deben cumplir condiciones estrictas en cuanto al material en sí y sus efectos en el cuerpo humano: fácil de procesar, precio bajo, fácil de esterilizar, tiempo de degradación definido, estabilidad biológica y propiedades mecánicas para cumplir con necesidades del lugar de implantación, buena histocompatibilidad, compatibilidad sanguínea y mecánica, sin reacción pirógena, toxicidad genética, teratogenicidad y carcinogenicidad, sin irritación ni sensibilización.
En la actualidad, los materiales biodegradables se pueden clasificar de acuerdo con diferentes procesos y fuentes, incluidos materiales poliméricos degradables naturales, materiales poliméricos degradables sintéticos microbianos y materiales poliméricos degradables sintetizados químicamente [3,9]. La clasificación y aplicación específicas se resumen a continuación:
1. Materiales biodegradables de polímeros naturales
Actualmente, los materiales biodegradables poliméricos naturales más comúnmente utilizados en el campo biomédico incluyen principalmente gelatina, colágeno, polisacáridos y fibroína de seda.
(1) Material de gelatina
La gelatina se deriva principalmente de piel, huesos, tendones, cola y otros tejidos de mamíferos. Su característica más notable es el polímero soluble en agua, que se expande y ablanda lentamente después de absorber agua, y tiene biocompatibilidad, gelificación y biodegradabilidad. Utilizando las características de la gelatina, fácil de formar, degradable por enzimas y fácil de ser absorbido por el cuerpo humano, se puede utilizar como material de liberación lenta en portadores de fármacos, excipientes o cubiertas de liberación lenta; debido a su buena permeabilidad al aire y al agua. Como apósito para heridas y material de piel artificial, puede evitar que salga líquido de la herida o la aparición de síntomas de infección secundaria; además, los sustitutos del plasma de gelatina son degradables, no tóxicos, no inmunogénicos, etc. Ventaja clínica.
(2) Colágeno
El colágeno es el componente principal del tejido conectivo, que representa aproximadamente 1/3 del contenido de proteínas en los animales. Se encuentra principalmente en tejidos animales, piel, ligamentos y cartílagos. Tiene las funciones de apoyar los órganos del cuerpo, manteniendo la estabilidad mecánica, la elasticidad y la fuerza. Como recurso biológico natural, tiene las características de buena biocompatibilidad, baja inmunogenicidad y biodegradabilidad; el uso clínico ha demostrado que el colágeno puede promover significativamente la reparación, regeneración y reconstrucción de tejidos defectuosos; pero carece de suficiente. La resistencia mecánica se puede mejorar mediante la modificación de reticulación o el uso de compuestos con otros materiales biológicos]. En la actualidad, el colágeno se ha utilizado ampliamente en la preparación de suturas biodegradables, agentes hemostáticos y apósitos para heridas, parches biológicos, materiales de reparación ósea, membranas de hemodiálisis, agentes hemostáticos, portadores de liberación de fármacos y como andamios de ingeniería de tejidos, diversos tratamientos oftálmicos Dispositivos y otros aspectos. Sin embargo, en vista de la complejidad de los problemas clínicos y la necesidad de actualizaciones del producto, todavía quedan muchos problemas por resolver en la investigación de la aplicación del colágeno, como la respuesta inmune potencial del colágeno heterólogo, la posible citotoxicidad de la reticulación residual. agente e implantación. La resistencia mecánica y la capacidad de control de la degradación de productos similares al colágeno.
(3) Materiales polisacáridos
Los materiales polisacáridos se derivan principalmente de almidón, ácido hialurónico, heparina, quitina y otros ingredientes, y su biocompatibilidad y biodegradabilidad son ideales. En la naturaleza, la quitina es rica en contenido y es una gran clase de polisacáridos importantes, excepto la celulosa. No es tóxico y no tiene efectos secundarios. Tiene buena afinidad por las células humanas, no causa rechazo y tiene buena biocompatibilidad y degradabilidad. Además, también tiene las características de antibacteriano, antiviral, antitumoral, favorece la cicatrización de heridas y una fuerte capacidad de adsorción. Debido a que la quitina contiene muchos grupos polares, como enlaces de hidrógeno, y tiene una alta cristalinidad, es insoluble en ácidos y álcalis e insoluble en agua, por lo que es difícil de usar por el cuerpo. Sin embargo, la quitina se puede disolver en ácido diluido y en líquidos corporales después de desacetilarse en quitosano, y puede ser utilizada por el cuerpo humano. La quitina y el quitosano tienen una alta reactividad química, y sus derivados después de la amidación, carboxilación, cianación, acidificación y otras modificaciones se utilizan ampliamente en el campo médico, como agentes hemostáticos, floculantes, suturas quirúrgicas absorbibles, piel artificial, apósitos para heridas, liberación lenta. agentes de fármacos anticancerosos o quimioterapéuticos, portadores de enzimas inmovilizados, materiales de membrana de separación, etc.
(4) Fibroína de seda
La fibroína de seda se deriva principalmente de la seda y contiene aminoácidos muy ricos en su interior, por lo que tiene una buena biocompatibilidad y se ha demostrado que es no alergénica o cancerígena, con excelente transparencia y permeabilidad al aire, y buen efecto formador de película. Sin embargo, debido a la estructura molecular de la fibroína de seda, la hidrofilia de la fibroína de seda y las propiedades mecánicas después de la formación de la película no son buenas. A través del método de modificación de mezcla, los enlaces de hidrógeno y otras fuerzas formadas entre las macromoléculas mezcladas y la fibroína de seda están induciendo moléculas de fibroína de seda para cambiar la estructura que pueden mejorar eficazmente las propiedades mecánicas, las propiedades térmicas y la solubilidad en agua de los materiales de fibroína de seda. En la actualidad, en el campo de la biomedicina, se utiliza ampliamente en materiales de recubrimiento de heridas, piel artificial, ligamentos de tendones artificiales, lentes de contacto, portadores de fármacos, portadores de vasos sanguíneos artificiales y otros campos.
2. Síntesis microbiana de materiales poliméricos degradables
La síntesis microbiana de materiales poliméricos degradables se refiere al uso de cierta materia orgánica (como glucosa o almidón) como fuente de alimento para sintetizar materia orgánica de fuente de carbono en un poliéster con características diferenciables bajo una serie de reacciones complejas como la fermentación de microorganismos. O polímeros de polisacáridos. En la actualidad, los materiales biodegradables de polímeros sintéticos microbianos ampliamente utilizados en la práctica clínica incluyen principalmente dos tipos: biopoliéster (PHA) y éster polihidroxibutílico (PHB). Tome PHB como ejemplo. PHB es un polímero de alto peso molecular sintetizado por células microbianas. Su estructura y desempeño son diferentes a los materiales degradables macromoleculares naturales, pero más similares a los polímeros de poliéster alifático, con síntesis química y natural degradable La ventaja del polímero, los productos de degradación finalmente se excretan como dióxido de carbono y agua a través del metabolismo, sin sustancias tóxicas que puede producirse por síntesis de materias primas químicas. Además, Tang Suyang y otros estudios han demostrado que PHB tiene una excelente biocompatibilidad. En la actualidad, se ha utilizado ampliamente en suturas quirúrgicas absorbibles, materiales ortopédicos y sistemas de control de fármacos.
3. Síntesis química de materiales poliméricos degradables
En comparación con los polímeros naturales, los materiales poliméricos biodegradables sintetizados por métodos químicos pueden seleccionarse de acuerdo con las necesidades de las aplicaciones reales, seleccionando los monómeros apropiados o controlando las condiciones de reacción en el proceso de síntesis, o realizando una modificación física o química simple y de bajo costo. , etc., para diseñar y ajustar su estructura y desempeño para lograr el propósito de sintetizar el material objetivo. Por ejemplo, mediante métodos de control químico, la resistencia, la tasa de degradación, la estructura microporosa y la permeabilidad de los materiales poliméricos pueden mejorarse para ampliar el campo de aplicación. En los polímeros biodegradables químicamente sintetizados actualmente desarrollados e investigados, la cadena principal generalmente contiene grupos éster hidrolizables, grupos amido o grupos urea. El siguiente es el tipo más investigado y más ampliamente utilizado de materiales poliméricos degradables sintetizados químicamente en la práctica clínica biomédica actual: materiales de poliéster alifático, como poliglicólido (PGA), ácido poliláctico (PLA) y copolímero de ácido poliláctico-ácido glicólico (PLGA). ), policaprolactona (PCL), etc.
(1) Poliglicólido (PGA)
PGA es el poliéster alifático lineal con la estructura más simple. Utiliza ácido glicólico como fuente básica y tiene una amplia gama de materias primas, principalmente remolacha azucarera, jugo de uva inmadura y caña de azúcar. Entre los polímeros biodegradables existentes, la tasa de degradación del PGA es relativamente rápida, especialmente la resistencia decae rápidamente en poco tiempo. PGA es el primer material polimérico biodegradable que se aplica para absorber suturas quirúrgicas. Los metabolitos de su producto de degradación, el ácido glicólico, pueden eventualmente excretarse completamente del cuerpo sin causar daño al cuerpo humano. Algunas publicaciones muestran que después de dejar las suturas PGA en el cuerpo durante 2 semanas, la resistencia a la tracción se puede reducir a la mitad y el cuerpo puede alcanzar un estado de degradación y absorción completa en aproximadamente 4 meses. El material de PGA preparado con ácido glicólico tiene un peso molecular de más de 10.000 y se puede utilizar para suturas quirúrgicas. Sin embargo, debido a su alta cristalinidad (46% -50%), tiene las desventajas de un procesamiento difícil, baja resistencia y rápida tasa de degradación, pero no puede cumplir con los requisitos de rendimiento de los materiales implantables. Por lo tanto, la gente lo modifica a través de una variedad de métodos para optimizar sus propiedades físicas y químicas para expandir su campo de aplicación. Por ejemplo, mediante modificación por copolimerización para formar un copolímero que integre las propiedades de los dos para mejorar la degradabilidad, biocompatibilidad, propiedades mecánicas del PGA, etc .; o implementar la modificación de la mezcla para formar una mezcla agregando sus propias fibras de polímero o aditivos, etc., para mejorar la resistencia y otras propiedades de PGA. Actualmente, la PGA modificada se ha utilizado ampliamente en suturas absorbibles, ingeniería de tejidos, sistemas de control de fármacos, uñas óseas absorbibles, placas óseas y materiales de corrección quirúrgica.
(2) Ácido poliláctico (PLA)
En 1966, Kulkarni et al. encontró que el PLA de bajo y alto peso molecular tiene una excelente biocompatibilidad. Los productos finales de degradación son H2O y CO2. El producto intermedio ácido láctico también es un metabolito normal del azúcar en el cuerpo, que no causará ningún efecto adverso en el organismo. Esto llevó a la investigación y aplicación de PLA como material biomédico [29-30]. En 1997, la FDA aprobó el PLA para uso clínico como excipientes farmacéuticos y suturas médicas. PLA es un homopolímero de monómero de ácido láctico. Debido a que la lactida (LA) es una molécula quiral, hay dos tipos de sustancias ópticamente activas, por lo que el PLA también tiene ácido L-poliláctico (PLLA), ácido poliláctico diestro (PDLA), ácido poliláctico racemizado (PDLLA) estos tres tres- configuraciones dimensionales. Entre ellos, PLLA y PDLA son polímeros semicristalinos con alta resistencia a la tracción y tasa de degradación lenta. Son materiales ideales para materiales plásticos quirúrgicos, suturas quirúrgicas y materiales de implantes; mientras que PDLLA es un copolímero amorfo con baja resistencia y tasa de degradación. Rápido, de uso frecuente en portadores de administración de fármacos y andamios de regeneración de tejidos de baja resistencia. Sin embargo, la tasa de degradación de PLA&es difícil de controlar, frágil y con poca resistencia al impacto, lo que limita severamente su rango de aplicación. En los últimos años, las personas han utilizado diferentes métodos de modificación como la modificación por copolimerización, la preparación de ácido poliláctico autorreforzado o la formación de materiales compuestos con otras sustancias para controlar la tasa de degradación y mejorar la flexibilidad del PLA, con el fin de expandir continuamente su aplicación. campos. Por ejemplo, el ácido poliláctico es un polímero hidrófobo, lo que limita su aplicación en los portadores de fármacos. Por lo tanto, las personas mejoran su hidrofilia copolimerizando ácido poliláctico con sustancias hidrófilas (como polietilenglicol, ácido poliglicólico, óxido de polietileno, etc.). Actualmente, los implantes PLA / PLGA se han utilizado ampliamente como vehículos de liberación lenta y controlada para fármacos antitumorales, polipéptidos, fármacos proteicos y medicinas chinas. Además, el PLA y el PLA modificado se utilizan ampliamente en materiales oftálmicos, suturas quirúrgicas, materiales de fijación interna para fracturas y reparaciones de ingeniería de tejidos.
(3) Policaprolactona (PCL)
PCL es un poliéster lineal semicristalino con bajo punto de fusión y temperatura de transición vítrea, muy baja resistencia a la tracción (23 MPa), alto alargamiento a la rotura (700%) y es fácilmente soluble en muchos disolventes orgánicos. Copolimerizado con una variedad de polímeros, tiene buena termoplasticidad y procesabilidad de moldeo; Además, las materias primas de PCL están fácilmente disponibles, la tasa de degradación es lenta y tiene una excelente permeabilidad y biocompatibilidad del fármaco. Por lo tanto, se usa ampliamente como suturas quirúrgicas, dispositivos de fijación de injertos óseos internos, equipos médicos y portadores de liberación controlada biodegradables. Además, al modificar el PLA para mejorar su hidrofilicidad y tasa de degradación, su rango de aplicación se puede ampliar aún más, como materiales para la reparación de órganos, piel artificial, membranas quirúrgicas anti-adherencia e ingeniería de tejidos y células.
3. Conclusión
Los materiales biodegradables muestran buenas propiedades físicas y químicas, propiedades biológicas y propiedades biomecánicas, y pueden ajustarse y procesarse de acuerdo con las condiciones reales, lo que satisface en mayor medida las necesidades funcionales de la biomedicina y las hace útiles en muchos campos de la biomedicina. Ampliamente utilizado, en esta etapa, el foco de investigación de materiales biodegradables en el campo de la biomedicina ha comenzado a transferirse de la sutura y la fijación a campos más complejos como los materiales de andamio de ingeniería de tejidos. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el alto costo de los materiales biodegradables todavía tiene un cierto impacto en su promoción de base. En particular, el problema de controlar la tasa de degradación adecuada para diferentes objetos debe resolverse con urgencia. Por ejemplo, cómo ajustar la tasa de degradación de PCL para satisfacer las necesidades de los portadores de fármacos a corto plazo y cómo ajustar la tasa de degradación de PLA para satisfacer las necesidades de la ingeniería de tejidos óseos. Pero, en general, se cree que con el continuo desarrollo y avance de las disciplinas y tecnologías relacionadas, los problemas relacionados con el control de la tasa de degradación de los materiales biodegradables y los costos de los materiales se irán resolviendo gradualmente. La investigación y el desarrollo de materiales biodegradables en el campo de la biomedicina La aplicación también se seguirá desarrollando.
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