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嘉峪檢測網(wǎng) 2018-10-29 14:43
可降解生物聚合物,屬于聚酯類大家族,如今被越來越多地在應(yīng)用于醫(yī)療和制藥領(lǐng)域。它們主要是用于縫合操作以及接骨術(shù)所需的醫(yī)用器械,或者還用于活性化合物的控釋系統(tǒng)。
以可以自動降解的聚合物為基礎(chǔ)所制作的植入物,運用到整形外科之中具有一大優(yōu)勢:它對康復過程十分有利,因為可以避免再次進行手術(shù)以取出植入物??梢宰詣咏到獾木酆衔飼谝欢ǖ纳項l件下降解為一些無毒的天然物質(zhì)。
在生物可降解的聚合物中,以乳酸和/或乙醇酸為主要成分的聚合物的運用尤為廣泛。它們在降解后會轉(zhuǎn)化為一些天然化合物(例如水和二氧化碳),而且身體可以很容易地通過腎臟等器官將其排出體外。除此以外,這一類聚合物30多年以來得到了諸多運用,通過長時間的實踐證明了其生物無害性。
從20世紀80年代開始,可以自動降解的聚合物充當了整形外科學中很多種創(chuàng)新型產(chǎn)品的主要制作成分,例如固定韌帶的螺絲、夾板、創(chuàng)口夾子、固定骨折的錨釘和針形物等。此類聚合物在其它的醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)也表現(xiàn)出一些難得的優(yōu)勢。最近有一種非常具有創(chuàng)新性的新型治療方法問世,使用的是可以被生物降解的支架,以防止心臟動脈中發(fā)生狹窄。某些可以被植入的可生物降解聚合物也被運用到一些以3D打印機為輔助的應(yīng)用之中。
特 性
最重要的可自動降解式聚合物的化學合成是通過對應(yīng)單體(例如丙交酯、乙交酯、二氧環(huán)己酮、三亞甲基碳酸酯(TMC)等)的開環(huán)聚合來實現(xiàn)的,并且通過一種催化劑來引發(fā)開環(huán)聚合。對于這樣生成的聚合物,其特性取決于對不同單體和共聚單體的選擇、它們的組成以及分子重量的分布。
生物可降解類聚合物的大家族一直延伸到高結(jié)晶度的聚合物(例如聚乙交酯),也包括半結(jié)晶產(chǎn)品(例如聚(L-丙交酯)),甚至包括完全是無定形的聚合物(例如聚(D,L-丙交酯))。有可能合成諸如聚L-丙交酯之類自動降解非??斓木酆衔铮沁@些它們依然需要好幾年的時間才能完全消失。甚至可以通過在聚合物鏈中混加TMC而將彈性特征引入其中。
在根據(jù)目標應(yīng)用來選擇聚合物時,結(jié)晶性能是一個非常關(guān)鍵的因素。結(jié)晶的程度以及結(jié)晶區(qū)的分布能夠?qū)C械性能造成至關(guān)重要的影響,尤其是對于纖維的制作。結(jié)晶性能既是由聚合物包括單體組成在內(nèi)的具體參數(shù)確定的,同時又可以受到一些適應(yīng)性方法(例如模具設(shè)計和熱處理等)的控制和/或引發(fā)。
可自動降解的聚合物所達到的機械性質(zhì)對接骨術(shù)而言非常重要。聚合物正是憑借這些生物機械性能才能經(jīng)得起拉伸和壓縮作用力,尤其是在術(shù)后的恢復期間。在病患的痊愈過程中,隨著植入物的降解,可以觀察到固定裝置和植入物朝著骨骼組織的逐漸轉(zhuǎn)移。
降解
可自動降解的聚合物的降解,是通過聚合物鏈的酯基團的水解來實現(xiàn)的。植入物首先會吸收鄰近組織里所具有的水分。降解過程具體表現(xiàn)為整體材料的一種侵蝕現(xiàn)象。聚合物的殘塊最終會在三羧酸循環(huán)過程(Cyclede Krebs)中轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳,然后通過自然途徑排出體外(例如通過呼吸系統(tǒng)或者尿道排出)。聚合物鏈的長度以及相應(yīng)單體的支化會一直控制吸水性能,從而控制聚合體在身體內(nèi)的降解速度。
此外,可自動降解的聚合物的降解率主要依賴溫度和PH值。然而,如果酸降解產(chǎn)物的濃度高的話,也有可能發(fā)生自動催化效應(yīng)。在生理環(huán)境下,PH值可能會發(fā)生大幅度的變化,尤其是當植入物周圍出現(xiàn)發(fā)炎癥狀時。
水解過程中的酯基鏈合會對分解速度產(chǎn)生關(guān)鍵的影響。事實上,水進入聚合物中結(jié)晶度很高的區(qū)域要比進入非晶態(tài)區(qū)域要更為困難。因此,結(jié)晶區(qū)的分解速度就非常慢。相反的是,一個聚合物越是非晶態(tài)、越是親水,那么其自動降解速度就越快。
熱處理過程中的分解也是一個已知現(xiàn)象,而且可以通過在轉(zhuǎn)化步驟中使用極度純凈干燥的聚合物來避免這一情況的發(fā)生,即使不能避免,也至少可以在程度上加以控制。

聚合物向生物可吸收醫(yī)療器械的轉(zhuǎn)化
對生物可吸收聚合物采取的典型轉(zhuǎn)化方法是注射成型、壓縮成型和擠壓成型。聚合物的最初形式為粉末狀或者顆粒狀,每個程序都會在熱力或者機械力的作用下將它轉(zhuǎn)化為一種成品或者半成品。
注射成型主要用來制作整形外科用的植入物。聚合物會被融化,然后被注入到模具中,以生成高品質(zhì)的產(chǎn)品。可吸收式聚合物被設(shè)計為可以自動降解的模式,因此對濕度非常敏感。所以必須對處理過程進行控制(使用干燥的合成物),以控制分子質(zhì)量的損失。
滅菌步驟對最終植入物的使用起著至關(guān)重要的作用,可以采取伽馬射線輻射或者電子束(e-beam)輻照的方式進行,或者使用環(huán)氧乙烷進行氣體滅菌。使用伽馬射線輻射滅菌法具有一個缺點,那就是會因為所使用的能量很高而降低產(chǎn)品的分子質(zhì)量。盡管如此,因為經(jīng)濟劃算的優(yōu)點,它依然是醫(yī)療器械行業(yè)所使用的標準方法。電子束輻照是一種新方法,到目前為止很少被人們使用,它似乎具有更強的優(yōu)勢,因為它所使用的是很弱的電離能,所以造成的分子質(zhì)量損失要更少一些。使用環(huán)氧乙烷(ETO)滅菌在運用時需要遵循與氣體解吸-低溫處理相關(guān)的注意事項,其優(yōu)點是不會切斷分子鏈。

來源:AnyTesting