Anna Jaros

Anna Jaros
Śląski Uniwersytet Medyczny
[email protected]
Wpływ simwastatyny na degradację i biozgodność polimerowych systemów
chirurgicznych z pamięcią kształtu
W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój światowego rynku biomateriałów. Jego
wartość dawno już przekroczyła 28 miliardów USD i stale rośnie. Biomateriał to substancja
zaprojektowana w celu oddziaływania z organizmem żywym, do spełnienia specyficznego
konkretnego zadania skutkującego pozytywnymi pożądanymi efektami, z akceptowalną
odpowiedzią gospodarza. Materiały przeznaczone do stosowania in-vivo muszą być
biokompatybilne. Materiał uznany w pierwszych etapach badań za biozgodny nie może
zmienić swej struktury podczas przetwórstwa oraz sterylizacji [1]. Zapotrzebowanie na nowe
biozgodne biomateriały o określonych właściwościach fizykochemicznych i mechanicznych
ciągle rośnie. Wśród biomateriałów coraz większą rolę odgrywają degradowalne materiały
polimerowe [2]. Przedstawione w pracy polimery bioresorbowalne: terpolimery L-laktydu,
glikolidu i węglanu trimetylenu, otrzymywane przy użyciu acetyloacetonianu cyrkonu jako
inicjatora są materiałami wielofunkcjonalnymi: biokompatybilnymi, zdolnymi do degradacji
w organizmach żywych, o dobrych właściwościach mechanicznych, charakteryzującymi się
efektem pamięci kształtu [3]. Dzięki możliwości kontrolowania ich mikrostruktury na etapie
syntezy można otrzymać z nich polimery o żądanych właściwościach fizycznych
(przenikalność, wytrzymałość mechaniczna), kinetyce i mechanizmie degradacji [4,5].
Materiały polimerowe z efektem pamięci kształtu (SMP) wykazują zdolność powrotu
z zaprogramowanego, „zamrożonego”, kształtu tymczasowego do kształtu trwałego,
pierwotnego w wyniku działań bodźców zewnętrznych. Bodźcem wyzwalającym zmianę
kształtu tymczasowego do trwałego, w przypadku badanych polimerów jest temperatura
zlokalizowana w pobliżu temperatury ciała ludzkiego. Dzięki tak zaprogramowanej własności
zapamiętywania kształtu terpolimery L-laktydu, glikolidu i węglanu trimetylenu mogą mieć
potencjalne zastosowanie w chirurgii małoinwazyjnej [3]. Wykonane z tych materiałów
samorozprężające się stenty, samozaciskające się klamry oraz szpilki chirurgiczne mogłyby
zastąpić dotychczas używane te ze stopów metalicznych. Produkty degradacji biomateriałów
badanych w przedstawianej pracy są resorbowane przez organizm ludzki, metabolizowane do
wody i dwutlenku węgla oraz wydalane z moczem [3-5]. W ten sposób wyeliminowana
zostaje konieczność dodatkowego zabiegu chirurgicznego celem usunięcia materiału po
spełnieniu jego funkcji w miejscu wszczepienia, co ma miejsce w wypadku stosowania
implantów metalicznych [2]. Kolejnym elementem nowatorskim jest nadanie badanym
materiałom formy miejscowego podawania leku. Implantowane do organizmu ludzkiego
narzędzie będzie podczas degradacji wywierać miejscowy efekt terapeutyczny na skutek
Na skutek tego znacznie zmniejszone zostaną działania niepożądane
uwalniania leku.
występujące przy ogólnoustrojowym działaniu leku po podaniu doustnym [2]. Simwastatyna
to lek należący do statyn, których podstawową funkcją jest hamowanie produkcji
endogennego
cholesterolu
na
skutek
inhibicji
reduktazy
3-hydroksy-3
–
metyloglutarylokoenzymu A (HMG-CoA). Obecnie dużym zainteresowaniem cieszy się
pozalipidowe działanie statyn m.in. właściwości immunosupresyjne, neuroprotekcyjne
mózgu, zwiększające osteogenezę kości, hamowanie proliferacji komórek mięśni gładkich
ściany naczyń. Biozgodne matryce z lekiem mogą stworzyć nowe możliwości terapii wielu
schorzeń [2,6].
Celem badań jest opracowanie wielofunkcyjnego biozgodnego resorbowalnego
materiału do implantacji, z efektem pamięci kształtu, uwalniającego simwastatynę.
Prowadzone prace skoncentrowane są na wytworzeniu różnymi technikami przetwórczymi
matryc terpolimerowych z lekiem i bez leku oraz sprawdzeniu wpływu przetwórstwa na
badany biomateriał. Analizowane są zmiany mikrostruktury i wybranych właściwości
terpolimerów z pamięcią kształtu wywołane w procesie otrzymywania implantów oraz ich
sterylizacji. Badany jest mechanizm degradacji polimeru in vivo i in vitro. Sprawdzany jest
wpływ simwastatyny na mechanizm degradacji terpolimerów z pamięcią kształtu. Oceniana
jest biozgodność in vivo sterylnych matryc terpolimerowych. Testowany jest in vitro wpływ
simwastatyny na biozgodność matryc z lekiem.
Główne stosowane techniki badawcze do analizy polimeru to: spektrometria
magnetycznego rezonansu jądrowego o wysokiej rozdzielczości (NMR ),chromatografia
żelowa (GPC), skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC). Do badań uwalniania leku
zastosowano spektrofotometrię UV-VIS.
Efektem pracy będzie poznanie mechanizmu degradacji i biozgodności innowacyjnego
materiału wielofunkcjonalnego przeznaczonego do wytworzenia chirurgicznych systemów
resorbowalnych
z
pamięcią
kształtu
uwalniających
simwastatynę.
Zastosowanie
przedstawionych polimerów bioresorbowalnych uwalniających lek w medycynie pozwoli na
uzyskanie nowej jakości w procesie leczenia, usprawniającej obecne metody leczenia jak
i wprowadzającej nowe technologie medyczne.
1. D. F. Williams: On the mechanisms of biocompatibility. Biomaterials 29 (2008) 29412953.
2.
A. Lendlein, M. Behl, B. Hiebl, Ch. Wischke Shape-memory polymers as a technology
platform for biomedical applications, Expert Rev. Med. Devices 7(3) (2010) 357–379.
3.
K. Gębarowska, J. Kasperczyk, P. Dobrzyński, M, Scandola , E. Zini , S. Li: NMR
analysis of the chain microstructure of biodegradable terpolymers with shape memory
properties. European Polym J 47 (2011) 1315-1327.
4. P.Dobrzyński, J.Kasperczyk, M.Bero: Acetylacetonian cyrkonu (IV) jako nowy inicjator
kopolimeryzacji TMC i DMC z laktydami i ε-kaprolaktonem. Engin. of Biomat, 8(46)
(2005) 3-5.
5.
K.Jelonek , J.Kasperczyk ,P. Dobrzyński . Biodegradowalne polimery otrzymane na
bazie glikolidu, laktydu, ε-kaprolaktonu i TMC w długo-terminowym, kontrolowanym
transporcie cyklosporyny A i sirolimusu Engin. of Biomat, 9( 58) 2006 129—132.
6. E. Kokoszka, P. Paduszyński, Z. Dzierżewicz, J. Kasperczyk: Nowe spojrzenie na
możliwości terapeutyczne simwastatyny. Farm Przegl Nauk 7 (2009) 16-20.