Matériaux biodégradables et leurs applications en biomédecine
Avec le développement continu de la technologie médicale et l'amélioration croissante du niveau de vie des gens, divers types de matériel médical ont commencé à être largement utilisés dans les tissus humains. La compatibilité, la compatibilité sanguine et la dégradabilité entre le matériel médical et les tissus humains Les gens accordent de plus en plus d'attention à d'autres problèmes. Ce qui suit est une analyse systématique et une discussion sur l'application des matériaux biodégradables dans le domaine biomédical. Tout d'abord, une analyse préliminaire est faite sur le principe de dégradation des matériaux biodégradables, puis les matériaux biodégradables courants dans le domaine biomédical sont analysés selon les normes de processus et de source. Classifier et introduire l'application de certains matériaux typiques en biomédecine.
1. Principe de dégradation des matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables interagissent avec l'environnement biologique de divers facteurs tels que les fluides corporels, les macromolécules organiques, les enzymes, les radicaux libres, les cellules, etc., et se dégradent progressivement en composés de faible poids moléculaire par une série de réactions telles que l'hydrolyse, l'enzymolyse et l'oxydation. monomère. Après absorption, digestion et réactions métaboliques, les produits de dégradation sont excrétés du corps ou participent au métabolisme normal du corps pour être absorbés par le corps pour compléter le processus de dégradation. Si le fluide corporel pénètre dans le matériel biologique à partir du tissu ou si un certain composant du matériel biologique est dissous dans le liquide corporel, le matériau se dilatera en raison de l'augmentation de volume et exsudera sa propre substance. Ce processus détruit la liaison hydrogène et la force de van der Waals du matériau lui-même. , Causera des fissures ou des vides dans le matériau, et éventuellement le matériau subira progressivement une dégradation chimique dans l'environnement biologique. Dans la pratique clinique, les gens espèrent que les matériaux biodégradables implantés compléteront également les réactions de différenciation et de dégradation pendant la période de traitement des tissus biologiques selon la même procédure, afin d'éviter l'inflammation du corps&ou la réponse au stress due à l'implantation. matériaux. Nous savons que la durée du traitement des tissus cutanés est généralement comprise entre 3 et 10 jours, la durée du traitement des tissus viscéraux est généralement comprise entre 1 et 2 mois et la durée du traitement des tissus de gros organes prend souvent 6 mois ou plus. Une fois que des biomatériaux biodégradables sont implantés dans le corps humain, leurs performances de dégradation et leurs produits de dégradation ont un impact important sur l'environnement biologique, les réactions des matériaux et les réactions du corps humain. La vitesse de dégradation lente ou le long temps de séjour des produits de dégradation peuvent facilement provoquer une inflammation dans les tissus humains. , Thrombose et autres effets indésirables. Des études [6] ont montré que le processus de dégradation et la progression de la plupart des matériaux biodégradables sont incompatibles avec les meilleurs résultats attendus. Par conséquent, dans la recherche et l'application clinique des matériaux biodégradables, les problèmes liés à la dégradation des matériaux biodégradables doivent être traités avec prudence, en particulier le taux de dégradation et les produits de dégradation.
2. Classification de base et application des matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables sont utilisés dans le corps humain et doivent répondre à des conditions strictes en termes de matériau lui-même et de ses effets sur le corps humain: facile à traiter, prix bas, facile à stériliser, temps de dégradation défini, stabilité biologique et propriétés mécaniques pour répondre au besoins du site d'implantation, bonne histocompatibilité, compatibilité sanguine et compatibilité mécanique, pas de réaction pyrogène, toxicité génétique, tératogénicité et cancérogénicité, pas d'irritation et de sensibilisation.
À l'heure actuelle, les matériaux biodégradables peuvent être classés selon différents processus et sources, y compris les matériaux polymères naturels dégradables, les matériaux polymères synthétiques microbiens dégradables et les matériaux polymères dégradables synthétisés chimiquement [3,9]. La classification et l'application spécifiques sont résumées comme suit:
1. Matériaux biodégradables en polymère naturel
Actuellement, les matériaux biodégradables polymères naturels les plus couramment utilisés dans le domaine biomédical comprennent principalement la gélatine, le collagène, les polysaccharides et la fibroïne de soie.
(1) matière de gélatine
La gélatine est principalement dérivée de la peau, des os, des tendons, de la queue et d'autres tissus des mammifères. Sa caractéristique la plus notable est le polymère soluble dans l'eau, qui se dilate et se ramollit lentement après avoir absorbé de l'eau, et présente une biocompatibilité, une gélification et une biodégradabilité. Utilisant les caractéristiques de la gélatine, facile à former, dégradable par des enzymes et facile à être absorbé par le corps humain, il peut être utilisé comme matériau à libération lente dans des supports de médicaments, des excipients ou des coquilles à libération lente; en raison de sa bonne perméabilité à l'air et de sa perméabilité à l'eau En tant que pansement pour plaie et matériau artificiel pour la peau, il peut empêcher le liquide de la plaie ou l'apparition de symptômes d'infection secondaire; de plus, les substituts de plasma de gélatine sont dégradables, non toxiques et non immunogènes, etc. Avantage clinique.
(2) Collagène
Le collagène est le principal composant du tissu conjonctif, qui représente environ 1/3 de la teneur en protéines chez les animaux. On le trouve principalement dans les tissus animaux, la peau, les ligaments et le cartilage. Il a pour fonctions de soutenir les organes du corps, de maintenir la stabilité mécanique, l'élasticité et la résistance. En tant que ressource biologique naturelle, il présente les caractéristiques d'une bonne biocompatibilité, d'une faible immunogénicité et d'une biodégradabilité; l'utilisation clinique a montré que le collagène peut favoriser de manière significative la réparation, la régénération et la reconstruction des tissus défectueux; mais il manque suffisamment de résistance mécanique. La résistance mécanique peut être améliorée par une modification de réticulation ou une utilisation composite avec d'autres matériaux biologiques]. À l'heure actuelle, le collagène a été largement utilisé dans la préparation de sutures biodégradables, d'agents hémostatiques et de pansements, de patchs biologiques, de matériaux de réparation osseuse, de membranes d'hémodialyse, d'agents hémostatiques, de supports de libération de médicaments et comme échafaudages d'ingénierie tissulaire, divers dispositifs de traitements ophtalmiques et autres aspects. Cependant, compte tenu de la complexité des problèmes cliniques et de la nécessité de mettre à niveau les produits, de nombreux problèmes restent à résoudre dans la recherche d'application du collagène, tels que la réponse immunitaire potentielle du collagène hétérologue, la cytotoxicité possible de la réticulation résiduelle. agent et implantation. La résistance mécanique et la contrôlabilité de la dégradation des produits de type collagène.
(3) Matériaux polysaccharidiques
Les matériaux polysaccharidiques sont principalement dérivés de l'amidon, de l'acide hyaluronique, de l'héparine, de la chitine et d'autres ingrédients, et leur biocompatibilité et biodégradabilité sont très idéales. Dans la nature, la chitine est riche en contenu et constitue une grande classe de polysaccharides importants à l'exception de la cellulose. Il est non toxique et n'a aucun effet secondaire. Il a une bonne affinité pour les cellules humaines, ne provoque pas de rejet et a une bonne biocompatibilité et dégradabilité. En outre, il présente également les caractéristiques antibactériennes, antivirales, antitumorales, favorisant la cicatrisation des plaies et une forte capacité d'adsorption. Parce que la chitine contient de nombreux groupes polaires tels que les liaisons hydrogène et a une cristallinité élevée, elle est insoluble dans l'acide et l'alcali, et insoluble dans l'eau, il est donc difficile à utiliser par le corps. Cependant, la chitine peut être dissoute dans un acide dilué et des fluides corporels après avoir été désacétylée en chitosane et peut être utilisée par le corps humain. La chitine et le chitosane ont une réactivité chimique élevée, et leurs dérivés après amidation, carboxylation, cyanation, acidification et autres modifications sont largement utilisés dans le domaine médical, tels que les agents hémostatiques, les floculants, les sutures chirurgicales résorbables, la peau artificielle, les pansements, la libération lente agents de médicaments anticancéreux ou chimiothérapeutiques, supports d'enzymes immobilisés, matériaux de membrane de séparation, etc.
(4) Fibroïne de soie
La fibroïne de soie est principalement dérivée de la soie et contient des acides aminés très riches à l'intérieur, elle a donc une bonne biocompatibilité et s'est avérée non allergène ou cancérigène, avec une excellente transparence et perméabilité à l'air, et un bon effet filmogène. Cependant, en raison de la structure moléculaire de la fibroïne de soie, l'hydrophilie de la fibroïne de soie et les propriétés mécaniques après la formation du film ne sont pas bonnes. Grâce à la méthode de modification de mélange, les liaisons hydrogène et d'autres forces formées entre les macromolécules mixtes et la fibroïne de soie induisent des molécules de fibroïne de soie pour changer la structure peuvent améliorer efficacement les propriétés mécaniques, les propriétés thermiques et la solubilité dans l'eau des matériaux de fibroïne de soie. À l'heure actuelle, dans le domaine de la biomédecine, il est largement utilisé dans les matériaux de revêtement des plaies, la peau artificielle, les ligaments tendineux artificiels, les lentilles de contact, les vecteurs de médicaments, les porteurs de vaisseaux sanguins artificiels et d'autres domaines.
2. Synthèse microbienne de matériaux polymères dégradables
La synthèse microbienne de matériaux polymères dégradables fait référence à l'utilisation de certaines matières organiques (telles que le glucose ou l'amidon) comme source alimentaire pour synthétiser la matière organique de source de carbone en un polyester aux caractéristiques différenciables sous une série de réactions complexes telles que la fermentation de micro-organismes Ou des polymères polysaccharidiques. À l'heure actuelle, les matériaux biodégradables de polymères synthétiques microbiens largement utilisés dans la pratique clinique comprennent principalement deux types: le biopolyester (PHA) et l'ester polyhydroxybutylique (PHB). Prenons PHB comme exemple. Le PHB est un polymère de poids moléculaire élevé synthétisé par des cellules microbiennes. Sa structure et ses performances sont différentes des matériaux dégradables macromoléculaires naturels, mais plus similaires aux polymères de polyester aliphatiques, avec une synthèse naturelle et chimique dégradable L'avantage du polymère, les produits de dégradation sont finalement excrétés sous forme de dioxyde de carbone et d'eau par métabolisme, sans aucune substance toxique qui peut être produit par la synthèse de matières premières chimiques. De plus, Tang Suyang et d'autres études ont montré que le PHB a une excellente biocompatibilité. À l'heure actuelle, il a été largement utilisé dans les sutures chirurgicales résorbables, les matériaux orthopédiques et les systèmes de contrôle des médicaments.
3. Synthèse chimique de matériaux polymères dégradables
Par rapport aux polymères naturels, les matériaux polymères biodégradables synthétisés par des méthodes chimiques peuvent être sélectionnés en fonction des besoins des applications réelles, en sélectionnant les monomères appropriés, ou en contrôlant les conditions de réaction dans le processus de synthèse, ou en effectuant une modification physique ou chimique simple et peu coûteuse , etc., pour concevoir et ajuster sa structure et ses performances pour atteindre l'objectif de synthèse du matériau cible. Par exemple, grâce à des procédés de contrôle chimique, la résistance, la vitesse de dégradation, la structure microporeuse et la perméabilité des matériaux polymères peuvent être améliorées pour élargir le domaine d'application. Dans les polymères biodégradables synthétisés chimiquement actuellement développés et recherchés, la chaîne principale contient généralement des groupes esters hydrolysables, des groupes amido ou des groupes urée. Ce qui suit est le type le plus recherché et le plus largement utilisé de matériaux polymères dégradables synthétisés chimiquement dans la pratique biomédicale clinique actuelle - matériaux de polyester aliphatique, tels que le polyglycolide (PGA), l'acide polylactique (PLA) et l'acide polylactique-copolymère d'acide glycolique (PLGA ), la polycaprolactone (PCL), etc. seront introduites.
(1) Polyglycolide (PGA)
Le PGA est le polyester aliphatique linéaire avec la structure la plus simple. Il utilise l'acide glycolique comme source de base et dispose d'une large gamme de matières premières, principalement de la betterave à sucre, du jus de raisin immature et de la canne à sucre. Parmi les polymères biodégradables existants, la vitesse de dégradation du PGA est relativement rapide, en particulier la résistance décroît rapidement en peu de temps. Le PGA est le premier matériau polymère biodégradable appliqué pour absorber les sutures chirurgicales. Les métabolites de son produit de dégradation, l'acide glycolique, peuvent éventuellement être complètement excrétés du corps sans causer de dommages au corps humain. Certaines littératures montrent qu'après que les sutures PGA sont laissées dans le corps pendant 2 semaines, la résistance à la traction peut être réduite de moitié et le corps peut atteindre un état de dégradation et d'absorption complète en environ 4 mois. Le matériau PGA préparé par l'acide glycolique a un poids moléculaire supérieur à 10 000 et peut être utilisé pour les sutures chirurgicales. Cependant, en raison de sa cristallinité élevée (46% -50%), il présente les inconvénients d'un traitement difficile, d'une faible résistance et d'un taux de dégradation rapide, mais il ne peut pas répondre aux exigences de performance des matériaux implantables. Par conséquent, les gens le modifient grâce à une variété de méthodes pour optimiser ses propriétés physiques et chimiques afin d'élargir son champ d'application. Par exemple, grâce à une modification de copolymérisation pour former un copolymère qui intègre les propriétés des deux pour améliorer la dégradabilité, la biocompatibilité, les propriétés mécaniques du PGA, etc. ou mettre en œuvre une modification de mélange pour former un mélange en ajoutant ses propres fibres de polymère ou additifs, etc., pour améliorer la résistance et d'autres propriétés du PGA. Actuellement, le PGA modifié a été largement utilisé dans les sutures résorbables, l'ingénierie tissulaire, les systèmes de contrôle des médicaments, les clous osseux résorbables, les plaques osseuses et les matériaux de correction chirurgicale.
(2) Acide polylactique (PLA)
En 1966, Kulkarni et al. ont découvert que le PLA de bas poids moléculaire et de haut poids moléculaire a une excellente biocompatibilité. Les produits de dégradation finaux sont H2O et CO2. L'acide lactique, produit intermédiaire, est également un métabolite normal du sucre dans l'organisme, qui n'entraînera aucun effet indésirable sur l'organisme. Cela a conduit à la recherche et à l'application du PLA en tant que matériau biomédical [29-30]. En 1997, le PLA a été approuvé par la FDA pour une utilisation clinique comme excipients pharmaceutiques et sutures médicales. Le PLA est un homopolymère de monomère d'acide lactique. Parce que le lactide (LA) est une molécule chirale, il existe deux types de substances optiquement actives, donc le PLA contient également de l'acide L-polylactique (PLLA), de l'acide polylactique droitier (PDLA), de l'acide polylactique de racémisation (PDLLA) ces trois trois- configurations dimensionnelles. Parmi eux, le PLLA et le PDLA sont des polymères semi-cristallins à haute résistance à la traction et à vitesse de dégradation lente. Ce sont des matériaux idéaux pour les matériaux plastiques chirurgicaux, les sutures chirurgicales et les matériaux d'implants; tandis que PDLLA est un copolymère amorphe à faible résistance et taux de dégradation. Rapide, souvent utilisé dans les supports d'administration de médicaments et les échafaudages de régénération tissulaire à faible résistance. Cependant, le taux de dégradation du PLA&est difficile à contrôler, fragile et faible résistance aux chocs, ce qui limite considérablement sa plage d'application. Ces dernières années, les gens ont utilisé différentes méthodes de modification telles que la modification de la copolymérisation, la préparation d'acide polylactique auto-renforcé ou la formation de matériaux composites avec d'autres substances pour contrôler le taux de dégradation et améliorer la flexibilité du PLA, afin d'étendre continuellement son application. des champs. Par exemple, l'acide polylactique est un polymère hydrophobe, ce qui limite son application dans les supports de médicaments. Par conséquent, les gens améliorent son hydrophilie en copolymérisant l'acide polylactique avec des substances hydrophiles (telles que le polyéthylène glycol, l'acide polyglycolique, l'oxyde de polyéthylène, etc.). Actuellement, les implants PLA / PLGA ont été largement utilisés comme supports à libération lente et contrôlée pour les médicaments antitumoraux, les polypeptides, les médicaments protéiques et les médicaments chinois. En outre, le PLA et le PLA modifié sont largement utilisés dans les matériaux ophtalmiques, les sutures chirurgicales, les matériaux de fixation interne pour les fractures et les réparations d'ingénierie tissulaire.
(3) Polycaprolactone (PCL)
Le PCL est un polyester linéaire semi-cristallin avec un point de fusion et une température de transition vitreuse bas, une très faible résistance à la traction (23 MPa), un allongement à la rupture élevé (700%) et est facilement soluble dans de nombreux solvants organiques. Copolymérisé avec une variété de polymères, il a une bonne thermoplasticité et une bonne aptitude au moulage; en outre, les matières premières PCL sont facilement disponibles, la vitesse de dégradation est lente et il a une excellente perméabilité aux médicaments et une excellente biocompatibilité. Par conséquent, il est largement utilisé comme sutures chirurgicales, dispositifs de fixation de greffe osseuse interne, équipement médical et supports biodégradables à libération contrôlée. De plus, en modifiant le PLA pour améliorer son hydrophilie et sa vitesse de dégradation, sa gamme d'applications peut être encore élargie, comme les matériaux de réparation d'organes, la peau artificielle, les membranes anti-adhérentes chirurgicales et l'ingénierie tissulaire et cellulaire.
3. Conclusion
Les matériaux biodégradables présentent de bonnes propriétés physiques et chimiques, des propriétés biologiques et des propriétés biomécaniques, et peuvent être ajustés et traités en fonction des conditions réelles, ce qui répond au mieux aux besoins fonctionnels de la biomédecine et les rend utiles dans de nombreux domaines de la biomédecine. Largement utilisé, à ce stade, le hotspot de recherche des matériaux biodégradables dans le domaine de la biomédecine a commencé à passer de la suture et de la fixation à des domaines plus complexes tels que les matériaux d'échafaudage d'ingénierie tissulaire. Cependant, dans les applications pratiques, le coût élevé des matériaux biodégradables a encore un certain impact sur leur promotion à la base. En particulier, le problème du contrôle du taux de dégradation adapté à différents objets doit être résolu de toute urgence. Par exemple, comment ajuster le taux de dégradation de la PCL pour répondre aux besoins des porteurs de médicaments à court terme et comment ajuster le taux de dégradation du PLA pour répondre aux besoins de l'ingénierie tissulaire osseuse. Mais en général, on pense qu'avec le développement et l'avancement continus des disciplines et technologies associées, les problèmes liés au contrôle de la vitesse de dégradation des matériaux biodégradables et des coûts des matériaux seront progressivement résolus. La recherche et le développement de matériaux biodégradables dans le domaine de la biomédecine L'application sera également développée davantage.
1. Principe de dégradation des matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables interagissent avec l'environnement biologique de divers facteurs tels que les fluides corporels, les macromolécules organiques, les enzymes, les radicaux libres, les cellules, etc., et se dégradent progressivement en composés de faible poids moléculaire par une série de réactions telles que l'hydrolyse, l'enzymolyse et l'oxydation. monomère. Après absorption, digestion et réactions métaboliques, les produits de dégradation sont excrétés du corps ou participent au métabolisme normal du corps pour être absorbés par le corps pour compléter le processus de dégradation. Si le fluide corporel pénètre dans le matériel biologique à partir du tissu ou si un certain composant du matériel biologique est dissous dans le liquide corporel, le matériau se dilatera en raison de l'augmentation de volume et exsudera sa propre substance. Ce processus détruit la liaison hydrogène et la force de van der Waals du matériau lui-même. , Causera des fissures ou des vides dans le matériau, et éventuellement le matériau subira progressivement une dégradation chimique dans l'environnement biologique. Dans la pratique clinique, les gens espèrent que les matériaux biodégradables implantés compléteront également les réactions de différenciation et de dégradation pendant la période de traitement des tissus biologiques selon la même procédure, afin d'éviter l'inflammation du corps&ou la réponse au stress due à l'implantation. matériaux. Nous savons que la durée du traitement des tissus cutanés est généralement comprise entre 3 et 10 jours, la durée du traitement des tissus viscéraux est généralement comprise entre 1 et 2 mois et la durée du traitement des tissus de gros organes prend souvent 6 mois ou plus. Une fois que des biomatériaux biodégradables sont implantés dans le corps humain, leurs performances de dégradation et leurs produits de dégradation ont un impact important sur l'environnement biologique, les réactions des matériaux et les réactions du corps humain. La vitesse de dégradation lente ou le long temps de séjour des produits de dégradation peuvent facilement provoquer une inflammation dans les tissus humains. , Thrombose et autres effets indésirables. Des études [6] ont montré que le processus de dégradation et la progression de la plupart des matériaux biodégradables sont incompatibles avec les meilleurs résultats attendus. Par conséquent, dans la recherche et l'application clinique des matériaux biodégradables, les problèmes liés à la dégradation des matériaux biodégradables doivent être traités avec prudence, en particulier le taux de dégradation et les produits de dégradation.
2. Classification de base et application des matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables sont utilisés dans le corps humain et doivent répondre à des conditions strictes en termes de matériau lui-même et de ses effets sur le corps humain: facile à traiter, prix bas, facile à stériliser, temps de dégradation défini, stabilité biologique et propriétés mécaniques pour répondre au besoins du site d'implantation, bonne histocompatibilité, compatibilité sanguine et compatibilité mécanique, pas de réaction pyrogène, toxicité génétique, tératogénicité et cancérogénicité, pas d'irritation et de sensibilisation.
À l'heure actuelle, les matériaux biodégradables peuvent être classés selon différents processus et sources, y compris les matériaux polymères naturels dégradables, les matériaux polymères synthétiques microbiens dégradables et les matériaux polymères dégradables synthétisés chimiquement [3,9]. La classification et l'application spécifiques sont résumées comme suit:
1. Matériaux biodégradables en polymère naturel
Actuellement, les matériaux biodégradables polymères naturels les plus couramment utilisés dans le domaine biomédical comprennent principalement la gélatine, le collagène, les polysaccharides et la fibroïne de soie.
(1) matière de gélatine
La gélatine est principalement dérivée de la peau, des os, des tendons, de la queue et d'autres tissus des mammifères. Sa caractéristique la plus notable est le polymère soluble dans l'eau, qui se dilate et se ramollit lentement après avoir absorbé de l'eau, et présente une biocompatibilité, une gélification et une biodégradabilité. Utilisant les caractéristiques de la gélatine, facile à former, dégradable par des enzymes et facile à être absorbé par le corps humain, il peut être utilisé comme matériau à libération lente dans des supports de médicaments, des excipients ou des coquilles à libération lente; en raison de sa bonne perméabilité à l'air et de sa perméabilité à l'eau En tant que pansement pour plaie et matériau artificiel pour la peau, il peut empêcher le liquide de la plaie ou l'apparition de symptômes d'infection secondaire; de plus, les substituts de plasma de gélatine sont dégradables, non toxiques et non immunogènes, etc. Avantage clinique.
(2) Collagène
Le collagène est le principal composant du tissu conjonctif, qui représente environ 1/3 de la teneur en protéines chez les animaux. On le trouve principalement dans les tissus animaux, la peau, les ligaments et le cartilage. Il a pour fonctions de soutenir les organes du corps, de maintenir la stabilité mécanique, l'élasticité et la résistance. En tant que ressource biologique naturelle, il présente les caractéristiques d'une bonne biocompatibilité, d'une faible immunogénicité et d'une biodégradabilité; l'utilisation clinique a montré que le collagène peut favoriser de manière significative la réparation, la régénération et la reconstruction des tissus défectueux; mais il manque suffisamment de résistance mécanique. La résistance mécanique peut être améliorée par une modification de réticulation ou une utilisation composite avec d'autres matériaux biologiques]. À l'heure actuelle, le collagène a été largement utilisé dans la préparation de sutures biodégradables, d'agents hémostatiques et de pansements, de patchs biologiques, de matériaux de réparation osseuse, de membranes d'hémodialyse, d'agents hémostatiques, de supports de libération de médicaments et comme échafaudages d'ingénierie tissulaire, divers dispositifs de traitements ophtalmiques et autres aspects. Cependant, compte tenu de la complexité des problèmes cliniques et de la nécessité de mettre à niveau les produits, de nombreux problèmes restent à résoudre dans la recherche d'application du collagène, tels que la réponse immunitaire potentielle du collagène hétérologue, la cytotoxicité possible de la réticulation résiduelle. agent et implantation. La résistance mécanique et la contrôlabilité de la dégradation des produits de type collagène.
(3) Matériaux polysaccharidiques
Les matériaux polysaccharidiques sont principalement dérivés de l'amidon, de l'acide hyaluronique, de l'héparine, de la chitine et d'autres ingrédients, et leur biocompatibilité et biodégradabilité sont très idéales. Dans la nature, la chitine est riche en contenu et constitue une grande classe de polysaccharides importants à l'exception de la cellulose. Il est non toxique et n'a aucun effet secondaire. Il a une bonne affinité pour les cellules humaines, ne provoque pas de rejet et a une bonne biocompatibilité et dégradabilité. En outre, il présente également les caractéristiques antibactériennes, antivirales, antitumorales, favorisant la cicatrisation des plaies et une forte capacité d'adsorption. Parce que la chitine contient de nombreux groupes polaires tels que les liaisons hydrogène et a une cristallinité élevée, elle est insoluble dans l'acide et l'alcali, et insoluble dans l'eau, il est donc difficile à utiliser par le corps. Cependant, la chitine peut être dissoute dans un acide dilué et des fluides corporels après avoir été désacétylée en chitosane et peut être utilisée par le corps humain. La chitine et le chitosane ont une réactivité chimique élevée, et leurs dérivés après amidation, carboxylation, cyanation, acidification et autres modifications sont largement utilisés dans le domaine médical, tels que les agents hémostatiques, les floculants, les sutures chirurgicales résorbables, la peau artificielle, les pansements, la libération lente agents de médicaments anticancéreux ou chimiothérapeutiques, supports d'enzymes immobilisés, matériaux de membrane de séparation, etc.
(4) Fibroïne de soie
La fibroïne de soie est principalement dérivée de la soie et contient des acides aminés très riches à l'intérieur, elle a donc une bonne biocompatibilité et s'est avérée non allergène ou cancérigène, avec une excellente transparence et perméabilité à l'air, et un bon effet filmogène. Cependant, en raison de la structure moléculaire de la fibroïne de soie, l'hydrophilie de la fibroïne de soie et les propriétés mécaniques après la formation du film ne sont pas bonnes. Grâce à la méthode de modification de mélange, les liaisons hydrogène et d'autres forces formées entre les macromolécules mixtes et la fibroïne de soie induisent des molécules de fibroïne de soie pour changer la structure peuvent améliorer efficacement les propriétés mécaniques, les propriétés thermiques et la solubilité dans l'eau des matériaux de fibroïne de soie. À l'heure actuelle, dans le domaine de la biomédecine, il est largement utilisé dans les matériaux de revêtement des plaies, la peau artificielle, les ligaments tendineux artificiels, les lentilles de contact, les vecteurs de médicaments, les porteurs de vaisseaux sanguins artificiels et d'autres domaines.
2. Synthèse microbienne de matériaux polymères dégradables
La synthèse microbienne de matériaux polymères dégradables fait référence à l'utilisation de certaines matières organiques (telles que le glucose ou l'amidon) comme source alimentaire pour synthétiser la matière organique de source de carbone en un polyester aux caractéristiques différenciables sous une série de réactions complexes telles que la fermentation de micro-organismes Ou des polymères polysaccharidiques. À l'heure actuelle, les matériaux biodégradables de polymères synthétiques microbiens largement utilisés dans la pratique clinique comprennent principalement deux types: le biopolyester (PHA) et l'ester polyhydroxybutylique (PHB). Prenons PHB comme exemple. Le PHB est un polymère de poids moléculaire élevé synthétisé par des cellules microbiennes. Sa structure et ses performances sont différentes des matériaux dégradables macromoléculaires naturels, mais plus similaires aux polymères de polyester aliphatiques, avec une synthèse naturelle et chimique dégradable L'avantage du polymère, les produits de dégradation sont finalement excrétés sous forme de dioxyde de carbone et d'eau par métabolisme, sans aucune substance toxique qui peut être produit par la synthèse de matières premières chimiques. De plus, Tang Suyang et d'autres études ont montré que le PHB a une excellente biocompatibilité. À l'heure actuelle, il a été largement utilisé dans les sutures chirurgicales résorbables, les matériaux orthopédiques et les systèmes de contrôle des médicaments.
3. Synthèse chimique de matériaux polymères dégradables
Par rapport aux polymères naturels, les matériaux polymères biodégradables synthétisés par des méthodes chimiques peuvent être sélectionnés en fonction des besoins des applications réelles, en sélectionnant les monomères appropriés, ou en contrôlant les conditions de réaction dans le processus de synthèse, ou en effectuant une modification physique ou chimique simple et peu coûteuse , etc., pour concevoir et ajuster sa structure et ses performances pour atteindre l'objectif de synthèse du matériau cible. Par exemple, grâce à des procédés de contrôle chimique, la résistance, la vitesse de dégradation, la structure microporeuse et la perméabilité des matériaux polymères peuvent être améliorées pour élargir le domaine d'application. Dans les polymères biodégradables synthétisés chimiquement actuellement développés et recherchés, la chaîne principale contient généralement des groupes esters hydrolysables, des groupes amido ou des groupes urée. Ce qui suit est le type le plus recherché et le plus largement utilisé de matériaux polymères dégradables synthétisés chimiquement dans la pratique biomédicale clinique actuelle - matériaux de polyester aliphatique, tels que le polyglycolide (PGA), l'acide polylactique (PLA) et l'acide polylactique-copolymère d'acide glycolique (PLGA ), la polycaprolactone (PCL), etc. seront introduites.
(1) Polyglycolide (PGA)
Le PGA est le polyester aliphatique linéaire avec la structure la plus simple. Il utilise l'acide glycolique comme source de base et dispose d'une large gamme de matières premières, principalement de la betterave à sucre, du jus de raisin immature et de la canne à sucre. Parmi les polymères biodégradables existants, la vitesse de dégradation du PGA est relativement rapide, en particulier la résistance décroît rapidement en peu de temps. Le PGA est le premier matériau polymère biodégradable appliqué pour absorber les sutures chirurgicales. Les métabolites de son produit de dégradation, l'acide glycolique, peuvent éventuellement être complètement excrétés du corps sans causer de dommages au corps humain. Certaines littératures montrent qu'après que les sutures PGA sont laissées dans le corps pendant 2 semaines, la résistance à la traction peut être réduite de moitié et le corps peut atteindre un état de dégradation et d'absorption complète en environ 4 mois. Le matériau PGA préparé par l'acide glycolique a un poids moléculaire supérieur à 10 000 et peut être utilisé pour les sutures chirurgicales. Cependant, en raison de sa cristallinité élevée (46% -50%), il présente les inconvénients d'un traitement difficile, d'une faible résistance et d'un taux de dégradation rapide, mais il ne peut pas répondre aux exigences de performance des matériaux implantables. Par conséquent, les gens le modifient grâce à une variété de méthodes pour optimiser ses propriétés physiques et chimiques afin d'élargir son champ d'application. Par exemple, grâce à une modification de copolymérisation pour former un copolymère qui intègre les propriétés des deux pour améliorer la dégradabilité, la biocompatibilité, les propriétés mécaniques du PGA, etc. ou mettre en œuvre une modification de mélange pour former un mélange en ajoutant ses propres fibres de polymère ou additifs, etc., pour améliorer la résistance et d'autres propriétés du PGA. Actuellement, le PGA modifié a été largement utilisé dans les sutures résorbables, l'ingénierie tissulaire, les systèmes de contrôle des médicaments, les clous osseux résorbables, les plaques osseuses et les matériaux de correction chirurgicale.
(2) Acide polylactique (PLA)
En 1966, Kulkarni et al. ont découvert que le PLA de bas poids moléculaire et de haut poids moléculaire a une excellente biocompatibilité. Les produits de dégradation finaux sont H2O et CO2. L'acide lactique, produit intermédiaire, est également un métabolite normal du sucre dans l'organisme, qui n'entraînera aucun effet indésirable sur l'organisme. Cela a conduit à la recherche et à l'application du PLA en tant que matériau biomédical [29-30]. En 1997, le PLA a été approuvé par la FDA pour une utilisation clinique comme excipients pharmaceutiques et sutures médicales. Le PLA est un homopolymère de monomère d'acide lactique. Parce que le lactide (LA) est une molécule chirale, il existe deux types de substances optiquement actives, donc le PLA contient également de l'acide L-polylactique (PLLA), de l'acide polylactique droitier (PDLA), de l'acide polylactique de racémisation (PDLLA) ces trois trois- configurations dimensionnelles. Parmi eux, le PLLA et le PDLA sont des polymères semi-cristallins à haute résistance à la traction et à vitesse de dégradation lente. Ce sont des matériaux idéaux pour les matériaux plastiques chirurgicaux, les sutures chirurgicales et les matériaux d'implants; tandis que PDLLA est un copolymère amorphe à faible résistance et taux de dégradation. Rapide, souvent utilisé dans les supports d'administration de médicaments et les échafaudages de régénération tissulaire à faible résistance. Cependant, le taux de dégradation du PLA&est difficile à contrôler, fragile et faible résistance aux chocs, ce qui limite considérablement sa plage d'application. Ces dernières années, les gens ont utilisé différentes méthodes de modification telles que la modification de la copolymérisation, la préparation d'acide polylactique auto-renforcé ou la formation de matériaux composites avec d'autres substances pour contrôler le taux de dégradation et améliorer la flexibilité du PLA, afin d'étendre continuellement son application. des champs. Par exemple, l'acide polylactique est un polymère hydrophobe, ce qui limite son application dans les supports de médicaments. Par conséquent, les gens améliorent son hydrophilie en copolymérisant l'acide polylactique avec des substances hydrophiles (telles que le polyéthylène glycol, l'acide polyglycolique, l'oxyde de polyéthylène, etc.). Actuellement, les implants PLA / PLGA ont été largement utilisés comme supports à libération lente et contrôlée pour les médicaments antitumoraux, les polypeptides, les médicaments protéiques et les médicaments chinois. En outre, le PLA et le PLA modifié sont largement utilisés dans les matériaux ophtalmiques, les sutures chirurgicales, les matériaux de fixation interne pour les fractures et les réparations d'ingénierie tissulaire.
(3) Polycaprolactone (PCL)
Le PCL est un polyester linéaire semi-cristallin avec un point de fusion et une température de transition vitreuse bas, une très faible résistance à la traction (23 MPa), un allongement à la rupture élevé (700%) et est facilement soluble dans de nombreux solvants organiques. Copolymérisé avec une variété de polymères, il a une bonne thermoplasticité et une bonne aptitude au moulage; en outre, les matières premières PCL sont facilement disponibles, la vitesse de dégradation est lente et il a une excellente perméabilité aux médicaments et une excellente biocompatibilité. Par conséquent, il est largement utilisé comme sutures chirurgicales, dispositifs de fixation de greffe osseuse interne, équipement médical et supports biodégradables à libération contrôlée. De plus, en modifiant le PLA pour améliorer son hydrophilie et sa vitesse de dégradation, sa gamme d'applications peut être encore élargie, comme les matériaux de réparation d'organes, la peau artificielle, les membranes anti-adhérentes chirurgicales et l'ingénierie tissulaire et cellulaire.
3. Conclusion
Les matériaux biodégradables présentent de bonnes propriétés physiques et chimiques, des propriétés biologiques et des propriétés biomécaniques, et peuvent être ajustés et traités en fonction des conditions réelles, ce qui répond au mieux aux besoins fonctionnels de la biomédecine et les rend utiles dans de nombreux domaines de la biomédecine. Largement utilisé, à ce stade, le hotspot de recherche des matériaux biodégradables dans le domaine de la biomédecine a commencé à passer de la suture et de la fixation à des domaines plus complexes tels que les matériaux d'échafaudage d'ingénierie tissulaire. Cependant, dans les applications pratiques, le coût élevé des matériaux biodégradables a encore un certain impact sur leur promotion à la base. En particulier, le problème du contrôle du taux de dégradation adapté à différents objets doit être résolu de toute urgence. Par exemple, comment ajuster le taux de dégradation de la PCL pour répondre aux besoins des porteurs de médicaments à court terme et comment ajuster le taux de dégradation du PLA pour répondre aux besoins de l'ingénierie tissulaire osseuse. Mais en général, on pense qu'avec le développement et l'avancement continus des disciplines et technologies associées, les problèmes liés au contrôle de la vitesse de dégradation des matériaux biodégradables et des coûts des matériaux seront progressivement résolus. La recherche et le développement de matériaux biodégradables dans le domaine de la biomédecine L'application sera également développée davantage.
1. Principe de dégradation des matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables interagissent avec l'environnement biologique de divers facteurs tels que les fluides corporels, les macromolécules organiques, les enzymes, les radicaux libres, les cellules, etc., et se dégradent progressivement en composés de faible poids moléculaire par une série de réactions telles que l'hydrolyse, l'enzymolyse et l'oxydation. monomère. Après absorption, digestion et réactions métaboliques, les produits de dégradation sont excrétés du corps ou participent au métabolisme normal du corps pour être absorbés par le corps pour compléter le processus de dégradation. Si le fluide corporel pénètre dans le matériel biologique à partir du tissu ou si un certain composant du matériel biologique est dissous dans le liquide corporel, le matériau se dilatera en raison de l'augmentation de volume et exsudera sa propre substance. Ce processus détruit la liaison hydrogène et la force de van der Waals du matériau lui-même. , Causera des fissures ou des vides dans le matériau, et éventuellement le matériau subira progressivement une dégradation chimique dans l'environnement biologique. Dans la pratique clinique, les gens espèrent que les matériaux biodégradables implantés compléteront également les réactions de différenciation et de dégradation pendant la période de traitement des tissus biologiques selon la même procédure, afin d'éviter l'inflammation du corps&ou la réponse au stress due à l'implantation. matériaux. Nous savons que la durée du traitement des tissus cutanés est généralement comprise entre 3 et 10 jours, la durée du traitement des tissus viscéraux est généralement comprise entre 1 et 2 mois et la durée du traitement des tissus de gros organes prend souvent 6 mois ou plus. Une fois que des biomatériaux biodégradables sont implantés dans le corps humain, leurs performances de dégradation et leurs produits de dégradation ont un impact important sur l'environnement biologique, les réactions des matériaux et les réactions du corps humain. La vitesse de dégradation lente ou le long temps de séjour des produits de dégradation peuvent facilement provoquer une inflammation dans les tissus humains. , Thrombose et autres effets indésirables. Des études [6] ont montré que le processus de dégradation et la progression de la plupart des matériaux biodégradables sont incompatibles avec les meilleurs résultats attendus. Par conséquent, dans la recherche et l'application clinique des matériaux biodégradables, les problèmes liés à la dégradation des matériaux biodégradables doivent être traités avec prudence, en particulier le taux de dégradation et les produits de dégradation.
2. Classification de base et application des matériaux biodégradables
Les matériaux biodégradables sont utilisés dans le corps humain et doivent répondre à des conditions strictes en termes de matériau lui-même et de ses effets sur le corps humain: facile à traiter, prix bas, facile à stériliser, temps de dégradation défini, stabilité biologique et propriétés mécaniques pour répondre au besoins du site d'implantation, bonne histocompatibilité, compatibilité sanguine et compatibilité mécanique, pas de réaction pyrogène, toxicité génétique, tératogénicité et cancérogénicité, pas d'irritation et de sensibilisation.
À l'heure actuelle, les matériaux biodégradables peuvent être classés selon différents processus et sources, y compris les matériaux polymères naturels dégradables, les matériaux polymères synthétiques microbiens dégradables et les matériaux polymères dégradables synthétisés chimiquement [3,9]. La classification et l'application spécifiques sont résumées comme suit:
1. Matériaux biodégradables en polymère naturel
Actuellement, les matériaux biodégradables polymères naturels les plus couramment utilisés dans le domaine biomédical comprennent principalement la gélatine, le collagène, les polysaccharides et la fibroïne de soie.
(1) matière de gélatine
La gélatine est principalement dérivée de la peau, des os, des tendons, de la queue et d'autres tissus des mammifères. Sa caractéristique la plus notable est le polymère soluble dans l'eau, qui se dilate et se ramollit lentement après avoir absorbé de l'eau, et présente une biocompatibilité, une gélification et une biodégradabilité. Utilisant les caractéristiques de la gélatine, facile à former, dégradable par des enzymes et facile à être absorbé par le corps humain, il peut être utilisé comme matériau à libération lente dans des supports de médicaments, des excipients ou des coquilles à libération lente; en raison de sa bonne perméabilité à l'air et de sa perméabilité à l'eau En tant que pansement pour plaie et matériau artificiel pour la peau, il peut empêcher le liquide de la plaie ou l'apparition de symptômes d'infection secondaire; de plus, les substituts de plasma de gélatine sont dégradables, non toxiques et non immunogènes, etc. Avantage clinique.
(2) Collagène
Le collagène est le principal composant du tissu conjonctif, qui représente environ 1/3 de la teneur en protéines chez les animaux. On le trouve principalement dans les tissus animaux, la peau, les ligaments et le cartilage. Il a pour fonctions de soutenir les organes du corps, de maintenir la stabilité mécanique, l'élasticité et la résistance. En tant que ressource biologique naturelle, il présente les caractéristiques d'une bonne biocompatibilité, d'une faible immunogénicité et d'une biodégradabilité; l'utilisation clinique a montré que le collagène peut favoriser de manière significative la réparation, la régénération et la reconstruction des tissus défectueux; mais il manque suffisamment de résistance mécanique. La résistance mécanique peut être améliorée par une modification de réticulation ou une utilisation composite avec d'autres matériaux biologiques]. À l'heure actuelle, le collagène a été largement utilisé dans la préparation de sutures biodégradables, d'agents hémostatiques et de pansements, de patchs biologiques, de matériaux de réparation osseuse, de membranes d'hémodialyse, d'agents hémostatiques, de supports de libération de médicaments et comme échafaudages d'ingénierie tissulaire, divers dispositifs de traitements ophtalmiques et autres aspects. Cependant, compte tenu de la complexité des problèmes cliniques et de la nécessité de mettre à niveau les produits, de nombreux problèmes restent à résoudre dans la recherche d'application du collagène, tels que la réponse immunitaire potentielle du collagène hétérologue, la cytotoxicité possible de la réticulation résiduelle. agent et implantation. La résistance mécanique et la contrôlabilité de la dégradation des produits de type collagène.
(3) Matériaux polysaccharidiques
Les matériaux polysaccharidiques sont principalement dérivés de l'amidon, de l'acide hyaluronique, de l'héparine, de la chitine et d'autres ingrédients, et leur biocompatibilité et biodégradabilité sont très idéales. Dans la nature, la chitine est riche en contenu et constitue une grande classe de polysaccharides importants à l'exception de la cellulose. Il est non toxique et n'a aucun effet secondaire. Il a une bonne affinité pour les cellules humaines, ne provoque pas de rejet et a une bonne biocompatibilité et dégradabilité. En outre, il présente également les caractéristiques antibactériennes, antivirales, antitumorales, favorisant la cicatrisation des plaies et une forte capacité d'adsorption. Parce que la chitine contient de nombreux groupes polaires tels que les liaisons hydrogène et a une cristallinité élevée, elle est insoluble dans l'acide et l'alcali, et insoluble dans l'eau, il est donc difficile à utiliser par le corps. Cependant, la chitine peut être dissoute dans un acide dilué et des fluides corporels après avoir été désacétylée en chitosane et peut être utilisée par le corps humain. La chitine et le chitosane ont une réactivité chimique élevée, et leurs dérivés après amidation, carboxylation, cyanation, acidification et autres modifications sont largement utilisés dans le domaine médical, tels que les agents hémostatiques, les floculants, les sutures chirurgicales résorbables, la peau artificielle, les pansements, la libération lente agents de médicaments anticancéreux ou chimiothérapeutiques, supports d'enzymes immobilisés, matériaux de membrane de séparation, etc.
(4) Fibroïne de soie
La fibroïne de soie est principalement dérivée de la soie et contient des acides aminés très riches à l'intérieur, elle a donc une bonne biocompatibilité et s'est avérée non allergène ou cancérigène, avec une excellente transparence et perméabilité à l'air, et un bon effet filmogène. Cependant, en raison de la structure moléculaire de la fibroïne de soie, l'hydrophilie de la fibroïne de soie et les propriétés mécaniques après la formation du film ne sont pas bonnes. Grâce à la méthode de modification de mélange, les liaisons hydrogène et d'autres forces formées entre les macromolécules mixtes et la fibroïne de soie induisent des molécules de fibroïne de soie pour changer la structure peuvent améliorer efficacement les propriétés mécaniques, les propriétés thermiques et la solubilité dans l'eau des matériaux de fibroïne de soie. À l'heure actuelle, dans le domaine de la biomédecine, il est largement utilisé dans les matériaux de revêtement des plaies, la peau artificielle, les ligaments tendineux artificiels, les lentilles de contact, les vecteurs de médicaments, les porteurs de vaisseaux sanguins artificiels et d'autres domaines.
2. Synthèse microbienne de matériaux polymères dégradables
La synthèse microbienne de matériaux polymères dégradables fait référence à l'utilisation de certaines matières organiques (telles que le glucose ou l'amidon) comme source alimentaire pour synthétiser la matière organique de source de carbone en un polyester aux caractéristiques différenciables sous une série de réactions complexes telles que la fermentation de micro-organismes Ou des polymères polysaccharidiques. À l'heure actuelle, les matériaux biodégradables de polymères synthétiques microbiens largement utilisés dans la pratique clinique comprennent principalement deux types: le biopolyester (PHA) et l'ester polyhydroxybutylique (PHB). Prenons PHB comme exemple. Le PHB est un polymère de poids moléculaire élevé synthétisé par des cellules microbiennes. Sa structure et ses performances sont différentes des matériaux dégradables macromoléculaires naturels, mais plus similaires aux polymères de polyester aliphatiques, avec une synthèse naturelle et chimique dégradable L'avantage du polymère, les produits de dégradation sont finalement excrétés sous forme de dioxyde de carbone et d'eau par métabolisme, sans aucune substance toxique qui peut être produit par la synthèse de matières premières chimiques. De plus, Tang Suyang et d'autres études ont montré que le PHB a une excellente biocompatibilité. À l'heure actuelle, il a été largement utilisé dans les sutures chirurgicales résorbables, les matériaux orthopédiques et les systèmes de contrôle des médicaments.
3. Synthèse chimique de matériaux polymères dégradables
Par rapport aux polymères naturels, les matériaux polymères biodégradables synthétisés par des méthodes chimiques peuvent être sélectionnés en fonction des besoins des applications réelles, en sélectionnant les monomères appropriés, ou en contrôlant les conditions de réaction dans le processus de synthèse, ou en effectuant une modification physique ou chimique simple et peu coûteuse , etc., pour concevoir et ajuster sa structure et ses performances pour atteindre l'objectif de synthèse du matériau cible. Par exemple, grâce à des procédés de contrôle chimique, la résistance, la vitesse de dégradation, la structure microporeuse et la perméabilité des matériaux polymères peuvent être améliorées pour élargir le domaine d'application. Dans les polymères biodégradables synthétisés chimiquement actuellement développés et recherchés, la chaîne principale contient généralement des groupes esters hydrolysables, des groupes amido ou des groupes urée. Ce qui suit est le type le plus recherché et le plus largement utilisé de matériaux polymères dégradables synthétisés chimiquement dans la pratique biomédicale clinique actuelle - matériaux de polyester aliphatique, tels que le polyglycolide (PGA), l'acide polylactique (PLA) et l'acide polylactique-copolymère d'acide glycolique (PLGA ), la polycaprolactone (PCL), etc. seront introduites.
(1) Polyglycolide (PGA)
Le PGA est le polyester aliphatique linéaire avec la structure la plus simple. Il utilise l'acide glycolique comme source de base et dispose d'une large gamme de matières premières, principalement de la betterave à sucre, du jus de raisin immature et de la canne à sucre. Parmi les polymères biodégradables existants, la vitesse de dégradation du PGA est relativement rapide, en particulier la résistance décroît rapidement en peu de temps. Le PGA est le premier matériau polymère biodégradable appliqué pour absorber les sutures chirurgicales. Les métabolites de son produit de dégradation, l'acide glycolique, peuvent éventuellement être complètement excrétés du corps sans causer de dommages au corps humain. Certaines littératures montrent qu'après que les sutures PGA sont laissées dans le corps pendant 2 semaines, la résistance à la traction peut être réduite de moitié et le corps peut atteindre un état de dégradation et d'absorption complète en environ 4 mois. Le matériau PGA préparé par l'acide glycolique a un poids moléculaire supérieur à 10 000 et peut être utilisé pour les sutures chirurgicales. Cependant, en raison de sa cristallinité élevée (46% -50%), il présente les inconvénients d'un traitement difficile, d'une faible résistance et d'un taux de dégradation rapide, mais il ne peut pas répondre aux exigences de performance des matériaux implantables. Par conséquent, les gens le modifient grâce à une variété de méthodes pour optimiser ses propriétés physiques et chimiques afin d'élargir son champ d'application. Par exemple, grâce à une modification de copolymérisation pour former un copolymère qui intègre les propriétés des deux pour améliorer la dégradabilité, la biocompatibilité, les propriétés mécaniques du PGA, etc. ou mettre en œuvre une modification de mélange pour former un mélange en ajoutant ses propres fibres de polymère ou additifs, etc., pour améliorer la résistance et d'autres propriétés du PGA. Actuellement, le PGA modifié a été largement utilisé dans les sutures résorbables, l'ingénierie tissulaire, les systèmes de contrôle des médicaments, les clous osseux résorbables, les plaques osseuses et les matériaux de correction chirurgicale.
(2) Acide polylactique (PLA)
En 1966, Kulkarni et al. ont découvert que le PLA de bas poids moléculaire et de haut poids moléculaire a une excellente biocompatibilité. Les produits de dégradation finaux sont H2O et CO2. L'acide lactique, produit intermédiaire, est également un métabolite normal du sucre dans l'organisme, qui n'entraînera aucun effet indésirable sur l'organisme. Cela a conduit à la recherche et à l'application du PLA en tant que matériau biomédical [29-30]. En 1997, le PLA a été approuvé par la FDA pour une utilisation clinique comme excipients pharmaceutiques et sutures médicales. Le PLA est un homopolymère de monomère d'acide lactique. Parce que le lactide (LA) est une molécule chirale, il existe deux types de substances optiquement actives, donc le PLA contient également de l'acide L-polylactique (PLLA), de l'acide polylactique droitier (PDLA), de l'acide polylactique de racémisation (PDLLA) ces trois trois- configurations dimensionnelles. Parmi eux, le PLLA et le PDLA sont des polymères semi-cristallins à haute résistance à la traction et à vitesse de dégradation lente. Ce sont des matériaux idéaux pour les matériaux plastiques chirurgicaux, les sutures chirurgicales et les matériaux d'implants; tandis que PDLLA est un copolymère amorphe à faible résistance et taux de dégradation. Rapide, souvent utilisé dans les supports d'administration de médicaments et les échafaudages de régénération tissulaire à faible résistance. Cependant, le taux de dégradation du PLA&est difficile à contrôler, fragile et faible résistance aux chocs, ce qui limite considérablement sa plage d'application. Ces dernières années, les gens ont utilisé différentes méthodes de modification telles que la modification de la copolymérisation, la préparation d'acide polylactique auto-renforcé ou la formation de matériaux composites avec d'autres substances pour contrôler le taux de dégradation et améliorer la flexibilité du PLA, afin d'étendre continuellement son application. des champs. Par exemple, l'acide polylactique est un polymère hydrophobe, ce qui limite son application dans les supports de médicaments. Par conséquent, les gens améliorent son hydrophilie en copolymérisant l'acide polylactique avec des substances hydrophiles (telles que le polyéthylène glycol, l'acide polyglycolique, l'oxyde de polyéthylène, etc.). Actuellement, les implants PLA / PLGA ont été largement utilisés comme supports à libération lente et contrôlée pour les médicaments antitumoraux, les polypeptides, les médicaments protéiques et les médicaments chinois. En outre, le PLA et le PLA modifié sont largement utilisés dans les matériaux ophtalmiques, les sutures chirurgicales, les matériaux de fixation interne pour les fractures et les réparations d'ingénierie tissulaire.
(3) Polycaprolactone (PCL)
Le PCL est un polyester linéaire semi-cristallin avec un point de fusion et une température de transition vitreuse bas, une très faible résistance à la traction (23 MPa), un allongement à la rupture élevé (700%) et est facilement soluble dans de nombreux solvants organiques. Copolymérisé avec une variété de polymères, il a une bonne thermoplasticité et une bonne aptitude au moulage; en outre, les matières premières PCL sont facilement disponibles, la vitesse de dégradation est lente et il a une excellente perméabilité aux médicaments et une excellente biocompatibilité. Par conséquent, il est largement utilisé comme sutures chirurgicales, dispositifs de fixation de greffe osseuse interne, équipement médical et supports biodégradables à libération contrôlée. De plus, en modifiant le PLA pour améliorer son hydrophilie et sa vitesse de dégradation, sa gamme d'applications peut être encore élargie, comme les matériaux de réparation d'organes, la peau artificielle, les membranes anti-adhérentes chirurgicales et l'ingénierie tissulaire et cellulaire.
3. Conclusion
Les matériaux biodégradables présentent de bonnes propriétés physiques et chimiques, des propriétés biologiques et des propriétés biomécaniques, et peuvent être ajustés et traités en fonction des conditions réelles, ce qui répond au mieux aux besoins fonctionnels de la biomédecine et les rend utiles dans de nombreux domaines de la biomédecine. Largement utilisé, à ce stade, le hotspot de recherche des matériaux biodégradables dans le domaine de la biomédecine a commencé à passer de la suture et de la fixation à des domaines plus complexes tels que les matériaux d'échafaudage d'ingénierie tissulaire. Cependant, dans les applications pratiques, le coût élevé des matériaux biodégradables a encore un certain impact sur leur promotion à la base. En particulier, le problème du contrôle du taux de dégradation adapté à différents objets doit être résolu de toute urgence. Par exemple, comment ajuster le taux de dégradation de la PCL pour répondre aux besoins des porteurs de médicaments à court terme et comment ajuster le taux de dégradation du PLA pour répondre aux besoins de l'ingénierie tissulaire osseuse. Mais en général, on pense qu'avec le développement et l'avancement continus des disciplines et technologies associées, les problèmes liés au contrôle de la vitesse de dégradation des matériaux biodégradables et des coûts des matériaux seront progressivement résolus. La recherche et le développement de matériaux biodégradables dans le domaine de la biomédecine L'application sera également développée davantage.
Nous proposons un film entièrement biodégradable breveté et un sac en PVA, tous les produits sont fabriqués à l'aide d'un équipement de moulage.Il est différent des produits de moulage par soufflage traditionnels, tous les produits de moulage par soufflage ne sont pas entièrement biodégradables. Nous pouvons produire des films et des sacs PVA en couleurs entièrement transparentes et variées. et le film PVA est plus lisse que les produits de moulage par soufflage traditionnels.
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