Anna Jaros
Transkrypt
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.