Cristina Delia Nechifor Rezumatul Tezei de Doctorat

8/6/2019 Cristina Delia Nechifor Rezumatul Tezei de Doctorat

1/54

UNIVERSITATEA AL. I. CUZA IAI

FACULTATEA DE FIZIC

Rezumatul tezei de doctorat

STUDIUL PROPRIETILOR FIZICO-CHIMICE ALE

UNOR ALIAJE POLIMERE CU POTENIALE

APLICAII BIOMEDICALE

Conductortiinific:

Prof. univ. dr. Dana-Ortansa Dorohoi

Doctorand:

Cristina-Delia Nechifor

IAI

* 2010 *


2/54

n atenia:

V aducem la cunotin c n data de 18.12.2010, ora 11.00, n Amfiteatrul

IV.13, doamna NECHIFOR CRISTINA-DELIA, va susine, n edin public, teza

de doctorat cu titlul: "Studiul proprietilor fizico-chimice ale unor aliaje

polimere cu poteniale aplicaii biomedicale n vederea obinerii titlului

tiinific de doctor n domeniul TIINE EXACTE-FIZIC.

Comisia de doctorat are urmatoarea componenta:

Preedinte:

Prof.univ. dr. Dumitru LUCA, Decanul Facultii de Fizic,

Universitatea Al. I. Cuza Iai

Conductor tiinific:

Prof. univ. dr. Dana-Ortansa DOROHOI,


Refereni:

Prof. univ. dr. Simion ATILEAN,

Universitatea Babe- Bolyai Cluj Napoca,

CS I dr. Anton AIRINEI,

Institutul de Chimie Macromolecular Petru Poni Iai

Prof. univ. dr. Maricel AGOP,


V invitm s participai la edina de sustinere public a tezei de doctorat.


3/54

CUPRINSUL TEZEI:

INTRODUCERE...........................................................................................5

I. TEHNICI DE CARACTERIZARE A MATERIALELORPOLIMERE................................................................................................11

I.1. Analiza suprafeei filmelor polimere...................................................11I.1.1. Microscopia de for atomic (AFM )..........................................................15

I.1.2. Spectroscopia n IR cu transformat Fourier- reflexia total atenuat(ATR -FTIR)......................................................................................................................20

I.1.3. Metoda unghiului de contact........................................................................23

I.2. Analiza proprietilor fizico-mecanice.................................................34

I.3. Birefringena filmelor polimere..........................................................40Bibliografie................................................................................................44

II. CARACTERIZAREA FILMELOR POLIMERE OBINUTE DIN ALIAJULAPV-PHU..........................................................................................................49

II.1. Materiale i metode............................................................................49

II.2.Analiza suprafeei filmelor polimere...................................................53

II.2.1. Microscopia de for atomic (AFM ) ........................................................53

II. 2. 2. Spectroscopia n IR cu transformat Fourier - reflexia total atenuat(ATR - FTIR) .....................................................................................................................58

II.2.3 Energetica suprafeei...................................................................................62

II.3. Analiza proprietilor mecanice ale aliajului APV-PHU......................65

II.4. Pierderea de ap prin uscare a aliajului APV-PHU..............................68

II.5. Evaluare indicelui de hidratare...........................................................70

II.6. Birefringena filmelor polimere de APV. ............................................73

Concluzii....................................................................................................78

Bibliografie.................................................................................................79


4/54

III. STUDIUL COMPORTAMENTULUI MATERIALELOR POLIMERE LATRATAMENTELE FIZICE...........................................................................83

III.1. Studiul comportamentului filmelor polimere la tratamentul cu radiaiidin domeniul UV........................................................................................85

III. 1.1 Materiale i metode...................................................................................87

III. 1. 2. Rezultate i discutii..................................................................................87

III.2. Studiul comportamentului filmelor polimere la tratamentul cu radiaiigamma.......................................................................................................98

III. 2.1. Materiale i metode...................................................................................99

III. 2. 2. Rezultate i discutii..................................................................................99

III.3 Studiul comportamentului filmelor polimere de APV la tratamentul cu

plasma de Argon. .....................................................................................109III. 3.1. Materiale i metode...................................................................................111

III. 3. 2. Rezultate i discutii.................................................................................112

Concluzii...................................................................................................118

Bibliografie ...............................................................................................119

IV. CARACTERIZEREA FILMELOR POLIMERE OBINUTE DIN SOLUIIALE ALIAJULUI APV-PHU N VEDEREA UTILIZRII ACESTORA PENTRUPANSAMENTE DE PIELE .........................................................................124

IV.1. Materiale i metode..........................................................................129

IV.2. Prepararea soluiilor ce pot forma filme polimere............................131

IV. 3. Testarea soluiilor polimere ce pot forma filme...............................132

V.3.1. Evaluarea vscozitii soluiilor polimere..................................................132

V.3.2. Evaluarea timpului de uscare.....................................................................132

V.3.3. Evaluarea aderenei filmelor......................................................................133

V.3.4. Atractivitatea cosmetic............................................................................134

V.3.5. Testul de integritate pe piele .....................................................................134

V.3.6. Msurtori ale unghiului de contact .........................................................138


5/54

IV.4. Evaluarea filmelor formate din soluii polimere pe ran..................140

Concluzii...................................................................................................142

Bibliografie ..............................................................................................143

V. STUDIIIN VITRO PRIVIND ELIBERAREA DE MEDICAMENTE DINMATRICEA ALIAJULUI POLIMERIC APV-PHU.......................................145

V.1. Eliberarea in vitro a acidului acetilsalicilic..............................................................153

V.2. Eliberarea in vitro a moldaminului (benzathini benzylpeniciliinum)...................159

V.3. Eliberarea in vitro a penicilinei G potasice (benzylpenicilinum)............................167

V. 4. Modelul fractal privind studiul cineticii de eliberare a medicamentelor din matricile

polimere.............................................................................................................................174

Concluzii............................................................................................................................187

Bibliografie.......................................................................................................................188

VI. CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUII PROPRII..............................192

ANEXA......................................................................................................194


6/54

Contribuii la studiul proprietilor fizico-chimice ale unor aliaje polimere cu poteniale aplicaii medicale.____________________________________________________________________

1

INTRODUCERE

Materialele destinate uzului medical au cunoscut un puternic avnt datorit progreselordin medicin, farmaceutic, biochimie i tiina materialelor.

Utilizarea polimerilor n aplicaiile medicale este tot mai des cerut deoarece acetiaprezint proprieti chimice i fizice deosebite fa de alte materiale compatibile. Polimerii, fa demetalele, ceramicile i compozitele sunt mai uor de prelucrat, prezint flexibilitate mecanicirezisten la rupere, se pot obine sub diferite forme i cu diverse proprieti, avnd un costrezonabil. Polimerii sunt utilizai n aplicaii care nu sunt supuse unor solicitri mecaniceputernice, cum ar fi suportarea greutii corpului uman, deoarece au valori ale rezistenei latraciune i ale modulului lui Young mici, dar prezint avantajul c pot fi deformai mult nainte dea se produce ruptura lor.

n toate aplicaiile medicale trebuie s se urmresc dac produsul este biostabil icompatibil cu mediul biologic specific cu care ia contact. Biostabilitatea const n raspunsul imunal gazdei, adic materialul nu trebuie s genereze produi toxici, s nu fie pirogenic, inflamator,citotoxic, antigenic, oncogenic, este sau nu biodegradabil, este sterilizabil, dar mai ales cum iimodific sau nu proprietile n timp sub aciunea anumitor factori fizici i chimici externi. Fiecare

biomaterial poate induce disfuncii biologice n esuturile nconjurtoare dup ce este implantat.Interfaa dintre material i mediul biologic, joac un rol foarte important n biocompatibilitateaacestuia deoarece la limita cu esutul viu are loc interaciunea cu elementele biologice, fiind loculcheie unde se iniiaz toate procesele ce pot da natere unor disfuncii biologice. Polimerii ausuprafaa diferit de cea a altor materiale datorit mobilitii i flexibilitii unitilorconstituionale.

Tema tezei de doctorat: Studiul proprietilor fizico-chimice ale unor aliaje polimere cupoteniale aplicaii biomedicale a fost aleas datorit importanei deosebite pe care o prezintproprietile fizico-chimice ale suprafeei i volumului unor polimeri ce pot fi utilizai n aplicaiile

medicale. Amestecul pe care l-am analizat const din alcool polivinilic (APV) i polihidroxiuretan(PHU) n diferite concentraii. Polihidoxiuretanul este un polimer din clasa poliuretanilor iprezint proprieti fizico-chimice foarte bune pentru aplicaiile medicale, dar prezintdezavantajul c este foarte moale i greu de prelucrat. Pentru a mbunti aceste aspecte amutilizat, n diferite proporii un polimer dur, alcoolul polivinilic. Ambii polimeri sunt cunoscui cafiind biocompatibili cu esutul viu, avnd numeroase aplicaii n diferite domenii inclusiv celmedical.

Scopul tezei de doctorat este de a analiza noile proprieti fizico-chimice ale acestuiamestec, de a studia modificrile proprietilor de suprafa i volum induse de anumitetratamente fizice i de a identifica aplicaia medical optim n domeniul biomedical.

Teza este structurat pe cinci capitole, n care sunt prezentate cteva noiuni teoretice i

contribuiile proprii ce constau n rezultatele obinute experimental i teoretic.Primul capitol intitulat Tehnici de caracterizare a materialelor polimere, prezint principaleletehnici i metode utilizate pentru caracterizarea filmelor polimere obinute din aliajul APV-PHU,cum ar fi: microscopia de for atomic, spectroscopia n IR cu transformat Fourier, metodaunghiului de contact, teste de ntindere utilizate n vederea analizei proprietilor mecanice ianaliza birefringenei induse prin intindere filmelor polimere.

n cel de-al doilea capitol numit Caracterizarea filmelor polimere obinute din aliajulAPV PHU, s-a analizat riguros acest compus pentru a obine ct mai multe informaii legate deproprietile fizico-chimice, n vederea identificrii aplicaiei practice n domeniul biomedical. nacest scop s-au fcut analize ATR-FTIR, AFM ale suprafeei materialului. S-a analizat din punct de

vedere energetic suprafaa filmelor cu ajutorul metodei unghiului de contact al diferitelor lichide.

Probele au fost supuse testelor de ntindere, urmrindu-se variaiile valorilor duritii, rezilienei imodulului de elasticitate cu concentraia de PHU. De asemenea s-au fcut teste care s deainformaii cu privire la pierderea de api la modul de hidratare al aliajului polimeric APV-PHU.


7/54

Contribuii la studiul proprietilor fizico-chimice ale unor aliaje polimere cu poteniale aplicaii medicale.____________________________________________________________________

2

Tot n acest capitol a fost inclus un studiu cu privire la birefringen a indus prin etirare n filmelepolimere de APV.

Capitolul al treilea Studiul comportamentului materialelor polimere la tratamentelefizice, cuprinde un studiu cu privire la tratamentele fizice aplicate asupra materialelor polimerecercetate: tratamentul cu radiaii UV, tratamentul cu radiaii gama i tratamentului cu plasma de

Argon. Aceste tratamente fizice au fost efectuate cu scopul de a urmri cum se modificproprietile fizico-chimice de suprafa i volum ale aliajului polimer APV-PHU. Scopul este

mbuntirea proprietilor fizico-chimice, dac este nevoie pentru anumite aplicaii medicale,dar i pentru a studia capacitatea materialelor de a rezista la asemenea factori fizici.

Cel de-al patrulea capitol Caracterizerea filmelor polimere obinute din soluii alealiajului APV/PHU n vederea utilizrii acestora pentru pansamente de piele, este destinatstudiului unei posibile aplicaii pe care o poate avea aliajul analizat n capitolele anterioare. Acestcapitol conine o serie de analize calitative, efectuate pe voluntari, care ofer informaii preioaselegate de posibilitatea utilizrii aliajului n formarea de preparate farmaceutice sub form desoluie ce pot fi pulverizate pe piele, n vederea obinerii unor filme foarte subiri cu rol depansamente pentru rnile superficiale ale pielii. Rezultatele foarte bune obinute n capitolul patrune-au determinat s studiem modul cum se elibereaz diferite medicamente din matricile polimereformate din aliajul APV- PHU.

Capitolul V numit Studii in vitro privind eliberarea de medicamente din matriceaaliajului polimeric APV-PHU, conine studii cu privire la modul de eliberare a aciduluiacetilsalicilic, a moldaminului i respectiv a penicilinei G potasice din matricile polimere studiate.Tot n acest capitol am tratat din punct de vedere fractalic cinetica de eliberare de medicamentedin compuii utilizai de noi, identificnd o nou ecuaie matematic, ce face corespondena ntredimensiunea fractalic a matricei polimerului ce are nglobat un agent farmaceutic i mecanismulimplicat n procesul de eliberare a medicamentului, pentru diferite structuri ale matricii polimere.

Lucrarea se ncheie prin sublinierea contribuiilor proprii i a celor mai importanteconcluzii la care am ajuns ca urmare a studiilor experimentale i teoretice efectuate. n anexa tezeide doctorat este prezentat activitatea tiinific privind subiectul tezei de doctorat. Aceasta constdintr-un numr de 5 lucrri tiinifice publicate i 2 lucrri trimise spre publicare aflate ntr-unavansat proces de analiz n reviste tiinifice cotate ISI din ari strintate, 4 lucrri n revistecotate B+ i alte 5 publicate n reviste tiinifice recunoscute CNCSIS, de categorie C i D. n aceastanex este de asemenea prezentat o list ce conine un numr de 22 de participri la conferinetiinifice internaionale i naionale la care am prezentat lucrri tiinifice privind subiectul tezeide doctorat i patru lucrri tiinifice publicate n reviste cotate ISI.


8/54

Capitolul I. Tehnici de caracterizare a materialelor polimere_____________________________________________________________

3

CAPITOLUL I

TEHNICI DE CARACTERIZARE A MATERIALELOR POLIMERE

I. 1. Analiza suprafeei filmelor polimereProprietile fizico-chimice ale moleculelor suprafeei [1] unui material sunt diferite de

proprietile acestora din volumul matricei materialului respectiv [2]. Moleculele din lanurilemacromoleculare aflate la suprafa, datorit mobilitilor i flexibilitii unitilorconstituionale [3] au libertatea de a se rearanja funcie de cum se modific potenialul chimic [2]al mediului nconjurtor. Din acest motiv ntotdeauna se face distincie ntre proprietilesuprafeei i cele din volumul unui material. Suprafaa unui material utilizat n domeniul

biomedical, joac un rol foarte important n biocompatibilitatea acestuia deoarece se afl la limitacu esutul viu, unde are loc interaciunea cu elementele biologice [1]. Proprietile suprafeei unui

polimer sunt determinate de aranjamentul spaial al gruprilor chimice [2] ce intr n compoziiaacesteia.Proprietile fizico-chimice ale suprafeei i volumului unui biomaterial trebuie s fie

foarte bine analizate nainte de introducerea sa n contact cu esutul viu. Acest lucru se poaterealiza prin corelarea mai multor metode de analiz [4] care s aduc ct mai multe informaii cuprivire la proprietile materialului.

I. 1. 1. Microscopia de for atomic (AFM )

Microscopul de for atomic (AFM), inventat in 1985 de Binnig, Quatesi i Gerberaparine grupului de microscoape de fora cu scanare (SFM), tehnici care au la baza msurarea

forelor dintre un vrfi o suprafa [5].Parametri de caracterizare a topografiei unei suprafeeiInformaiile obinute cu ajutorul tehnicii AFM cu privire la topografia suprafeei sunt

stocate i prelucrate de un computer, n format digital sub forma unei matrici Z(N, M). Numrulde linii N este numrul de puncte luate de-a lungul unei linii de scanare iar numrul de coloane Meste numrul de linii de scanare [6]. Poziia unui element (pixel) de pe suprafaa (imagine) estedat de valorile x (N) i y (M) iar nlimea medie a unui element (pixel) de pe suprafaa(imagine) este:

=

=

=1N

1k

1M

1llk)y,x(z

MN

1z (I. 1)

Minimul local este definit ca pixelul cu cea mai mic valoare fa de toi cei 8 pixeli vecini, iar maximul local ca pixelul cu valoarea cea mai mare fa de cei 8 pixeli vecini. Dupefectuarea unor operaiuni de filtrare privind planeitatea suprafeei i nlturarea zgomotului defond [7] se pot obine urmtorii parametri de suprafa:

1. Rabs(Ra) rugozitatea absolut sau medie exprimat n nm (deviaia mediearitmetic de la planul mediu al suprafeei) este un parametru folosit la exprimareagradului de rugozitate a unei suprafeei. Din punct de vedere grafic Ra este aria dintreprofilul rugozitii i linia sa central sau integrala valorii absolute a nlimii profiluluide rugozitate peste lungimea analizat.

Ra=Rabs=

=

=

1N

1k

1M

1llkz)y,x(z

MN

1(I. 2)


9/54


4

2. Rrms rugozitatea medie ptratic exprimat n nm (deviaia medie ptratic de laplanul mediu al suprafeei sau deviaia standard a suprafeei) este un parametru cedescrie gradul de rugozitate al suprafeei.

Rrms=21N

1k

1M

1l

lk]z)y,x(z[

MN

1

=

=

(I. 3)

3. Ssk skewness (mrime adimensional), parametru statistic ce descrie asimetriahistogramei distribuiei nlimii picurilor de pe suprafa. Dac Ssk=0 avem o distribuiesimetric (Gausian), dac Ssk0 avem o suprafa cupicuri. Valori >1.0 sugereaz prezena unor pori sau picuri foarte mari pe suprafa.

Ssk=31N

1k

1M

1llk3

rms

]z)y,x(z[MNR

1

=

=

(I. 4)

4. Sku Coeficientul kurtosis (mrime adimensional), un parametru statistic ce oferinformaii legate de distribuia nlimii picurilor de pe suprafa. O distribuie de

nlime gausian are Sku=3, dac Sku3 talia distribuiei este maingust comparativ cu o distribuie gaussian [13].

Sku=41N

1k

1M

1llk4

rms

]z)y,x(z[MNR

1

=

=

(I. 5)

I.1. 2. Spectroscopia n IR cu transformat Fourier reflexia total atenuat (ATR -FTIR)

Reflexia total atenuat (ATR) este o tehnic simpl utilizat n conjuncie cuspectroscopia in infrarou ce poate fi folosit n analiza probelor solide sau lichide. Principiul de

baz al spectroscopiei IR este dat de interaciunea radiaiilor din domeniul infrarou (400-4500cm-1) cu proba studiat. Un fascicul de radiaii IR este ndreptat spre proba de analizat, funcie detipul de legturi i elemente chimice din prob fasciculul va fi transmis (absorbit) diferit. n urmaabsorbiei de radiaii IR, legturile chimice ale gruprilor funcionale din prob vor ncepe s

vibreze la frecvenele caracteristice. Aceste frecvene care vor lipsi din fasciculul transmis suntprelucrate i transformate n grafice de absorbie [8].

Metoda ATR are la baz fenomenul de reflexie total atenuat a radiaiei incidente pesuprafaa probei [2]. Fa de spectroscopia IR clasic, n cazul ATR proba este aezat pe uncristal transparent n acest domeniu de radiaii [2]. Un fascicul de radiaii IR este trimis ctrecristal n aa fel nct acesta s se reflecte mcar o singur dat pe suprafaa aflat n contact cuproba. Aceast reflexie formeaz o und evanescent ce se propag pe o distan de civamicrometri (0.5 - 5 ) [2] din prob. ntre cristalul ATRi prob trebuie s existe un contactfoarte bun [16] pentru ca din unda evanescent s fie absorbite acele frecvene caracteristicefrecvenelor de vibraie ale legturilor dintre moleculelor aflate la suprafaa probei [4]. Fascicululreflectat este apoi colectat de un detector i conine doar acele frecvene care nu au fost absorbitede moleculele de pe suprafaa probei [1].

Informaiile obinute cu ajutorul acestei tehnici sunt legate de tipul legturilor chimice,de identificarea tipurilor de grupri funcionale din sistem, dar i despre reaciile chimice de lasuprafaa materialului i despre modul n care sunt orientate moleculelor absorbante.


10/54


5

I. 1. 3. Metoda unghiului de contact

Suprafaa liber a unui lichid ader la suprafaa unui solid sub un unghi bine determinat,ce depinde de natura celor dou substane aflate n contact, numit unghiul de contact [1].

Metoda unghiului de contact este o metod simpl, utili sensibil ce aduce informaiicu privire la energetica suprafeei unui material (tensiunea superficial, lucrul de adezivitate,polaritatea, tensiunea critic, Zisman).

Dac o pictur de lichid este adus n contact cu suprafaa solid a unui material,aceasta fie i va pstra forma fie se va mprtia pe aceast suprafa [4]. Unghiul de contact allichidului pe o suprafa solid este determinat de aciunea a trei fore (figura I. 2 ) :LV

- tensiunea superficial a lichidului aflat n echilibru cu vaporii saturai, aceast formpiedic pictura s se ntind pe suprafaa de contact [4];SV

- tensiunea superficial a solidului aflat n echilibru cu vaporii saturai, aceast for, dac arevaloare mare, va face ca pictura s se mprtie pe suprafa [4];SL

- tensiunea interfacial ntre solid i lichid, for ce determin ca lichidul s evite suprafaa de

contact [4].

Figura I. 2. Pictura de lichid aflat n contact cu o suprafa solid.

Hidrofilia i hidrofobicitatea suprafeei

Corelaia dintre unghiul de contact i proprietate de hidrofobicitate este urmtoarea: cuct valoarea unghiului de contact este mai mare cu att suprafaa unui material prezint ohidrofobicitate mai ridicat [9]. Dac lichidul utilizat este apa atunci:a) o90 , suprafaa este hidrofil (apa ader la suprafa);

b) o90 , suprafaa este hidrofob (apa nu ader la suprafa);

c)o0= , suprafaa este perfect hidrofil;

d) o180= , perfect hidrofob, se mai gsete i sub denumirea de superhidrofob [20].


11/54


6

I. 2. Analiza proprietilor mecanice

Metoda de baz n studiul proprietilor mecanice a unui material este testul la ntinderesub aciunea unei fore [10]. n aceast metod probele tiate n epruvete sub form de halter(figura I. 3) sunt ntinse cu o forF, msurndu-se alungirea probei, L. Forma de halter aepruvetelor folosite n testele de ntindere este recomandat datorit faptului c aria seciunii semenine aproximativ constant, pentru lungimea L0 pe parcursul aplicrii forei de ntindere.

Tensiunea este exprimat n general n MPa. Cantitativ tensiunea unitar este dat deraportul forelor interne i aria unitate, iar alungirea relativ exprim deformarea intern peunitate de lungime [11].

Figura I.3. Model de epruvet sub form de halterutilizat pentru teste mecanice.

O analiz a diagramelor tensiune vs. alungire relativ arat c acestea prezint douregiuni caracteristice materialelor (figura I. 4). Regiunea iniial sau elastic corespunde zoneipentru care dup ntindere proba i pstreaz dimensiunile iniiale. Regiunea plastic estecorespunztoare deformaiilor permanente induse de forele de ntindere. Poriunea elastic este

n general liniari respect legea lui Hooke [10].

Figura I. 4. Delimitarea regiunilor elastice i plastice pentru unmaterial liniar elastic.


12/54


7

I. 3. Birefringena filmelor polimereBirefringena polimerilor provine din asimetria structurii lor moleculare. Majoritatea

polimerilor prezint anizotropie optic intrinsec cauzat de orientarea diferit a lanurilormacromoleculare [12] n matricea polimer provenit de la asimetria structurii lor chimice. Unmaterial polimer este macroscopic izotrop i nu prezint birefringen atunci cand lanurilepolimere sunt orientate la ntmplare. Dac lanurile polimerice sunt orientate dup o anumitdirecie, materialul devine birefringent, anizotropiile optice nu se mai anuleaz una pe cealalt .

Birefringena filmelor polimerice ntinse este exprimat prin diferena dintre cei doiindici de refracie principali (extraordinar, en , ordinar, on ) msurai n lumin liniar polarizatce au vectorul intensitate electric orientat paralel i respectiv perpendicular pe direcia de

ntindere. Expresia matematic a birefringenei filmelor polimerice ntinse este dat deurmtoarea formul [13]:

)(n)(n)(n0e = (I. 11)

Unde:)(n

e - indicele de refracie pentru radiaia a crei vector cmp electric este paralel cu direcia de

ntindere;)(n

o - indicele de refracie pentru radiaia a crei vector cmp electric este perpendicular pe

direcia de ntindere [13].Birefringena filmelor ntinse poate fi considerat ca o msur a gradului de ordonare a

lanurilor macromoleculare polimere [14, 15].

Dispozitivul folosit n vederea msurrii birefringenei (figura I.5.) const din doipolarizori identici notai P (polarizor) i A (analizor). Cnd cei doi polarizori sunt aezai n crucelumina nu va trece prin dispozitiv. Dac ntre polarizori se introduce filmul anizotrop atuncilumina va trece prin dispozitiv datorit faptului c i este schimbat starea de polarizare. Prinintroducerea unui compensator Babinet, dup filmul subire, ntr-o poziie convenabil ndispozitiv se va compensa diferena de drum optic indrodus de film i atunci iluminarea n zonamedian va fi nul.

Figura. I. 5. Dispozitiv pentru msurarea birefringenei cu ajutorulCompensatorului Babinet.

Compensatorul Babinet este astfel orientat nct axele sistemului de coordonate

principale (paralele cu suprafeele de intrare i de ieire din lamel) s formeze unghiuri de 45.cu direciile de transmisie ale polarizorilor.


13/54

Capitolul II. Caracterizarea filmelor polimere obinute din aliajul APV-PHU_____________________________________________________________

10

CAPITOLUL II

CARACTERIZAREA FILMELOR POLIMERE OBINUTE DIN

ALIAJUL APV PHU

II.1. Materiale i metode

Alcoolul polivinilic (PVA) i polihidroxiuretanul (PHU) sunt polimeri ce i gsesc multeaplicaii n medicin [16]. Aceti doi polimeri sintetici prezint avantajul c au proprieti fizico-chimice de volum foarte bune sunt ieftini, capabili de modificri chimice, flexibili, uor deprocesat [17], degradabili i compatibili cu organismul uman. Alcoolul polivinilic are o structurchimic simpl prezentnd grupri hidroxil pendante. Unitatea monomer este alcoolul vinilic,obinndu-se prin polimerizarea acetatului de vinil n soluii alcoolice, cu formarea poliacetatuluide vinil, urmat de hidroliza parial a acestuia i formarea de alcool polivinilic [18].

Polihidroxiuretanul este un polimer ce face parte din clasa foarte larg de poliuretani ceau n comun gruparea uretan (-NHCOO-). Poliuretanii au o structur complex care sesintetizeaz din trei compui de baz: un diizocianat, care formeaz segmentul rigid din matriceapoliuretanic, un lan polimer flexibil care formeaz structura amorf i un produs numitalungitor de caten care permite obinerea poliuretanilor cu aceeai mas dar cu concentraii degrupri uretanice diferite [19-22]

Obinerea amestecurilor APV-PHUPentru obinerea compozitelor APV-PHU s-a folosit APV purum cu masa molar

numeric Mn=65000-87000 ( Loba Feinchemie) soluie 20% n ap distilat sau deionizat ipoli( hidroxiuretan ) sintetizat dup o metoda cunoscut [23].

Alcoolul polivinilic sub form solid s-a solvat n ap distilati deionizat prin agitareenergic la temperatura de 80 C, dup care a fost filtrat prin bumbac pentru a se obine osoluie ct mai omogen.

Sinteza polihidroxiuretanului s-a fcut astfel: la 1 mol acid acrilic dizolvat n 200 ml aps-au adugat, sub agitare energic, un mol de di-etilen amino uretan solvit n 50 ml ap i unprocent de 0.1% de persulfat de potasiu (K2S2O8) din cantitatea de acid acrilic utilizat, dizolvat n20 ml ap. Dup 2 ore de amestecare la temperatura camerei rezult o soluie de PHU vscoasitransparent. Polimerul format se precipit n alcool iar apoi se usuc la presiune sczut 1-2 mmHg timp de 24 h. Din PHU solid se fac solu ii 5% n apa distilati deionizat, pentru a obine o

vscozitate apropiat cu cea a alcoolului polivinilic solvat n ap distilati deionozat.Formulele chimice ale alcoolului polivinilic i polihidroxiuretanului sunt prezentate n

figura II. 1. a i II. 1. b.

Figura II. 1. Structura chimic pentru PHU (a) i APV (b).


14/54


11

Prin amestecarea n cantiti diferite ale acestor dou soluii de polimeri s-au realizatase amestecuri APV:PHU avnd proporiile prezentate n tabelul II.1.

Tabelul II.1. Proporiile procentuale de soluii polimere utilizate la obinerea filmelor.

ProbaConinutul de

PHU (%)Coninutul de

APV (%)P I 12 88P II 16 84P III 25 75P IV 32 68P V 50 50P VI 70 30

Prepararea filmelor:Amestecul format a fost inut la temperatura de 40 0C, timp de 8-12 minute la o presiune

de 10-15 mmHg n vederea degazrii compuilor. Soluiile obinute au fost depuse pe sticle cudimensiunile 220x240mm cu ajutorul unui paclu de tip doctor blade cu deschiderea fantei de 6mm. Filmele au fost apoi uscate la o presiune de 1-2 mmHg timp de 48 de ore. Asupra filmelor nus-a acionat n nici un fel pentru a nu le modifica suprafaa.

II.2. Analiza suprafeei materialelor obinute din aliajul APVi PHU

II.2. 1. Microscopia de for atomic (AFM )

Imaginile 2D i 3D obinute pentru proba cu 12 % PHU, profilul probei i histograma

dup nlime sunt prezentate n figura II. 2. n figurile II. 3, II. 4 i II. 5 sunt prezentateimaginile 2D, 3D, profilul probelor i histograma dup nlimi pentru probele cu concentraii de25, 50 i respectiv 70% PHU [24].

Analiznd imaginile bidimensionale i tridimensionale obinute prin tehnica AFM sepoate observa c suprafeele filmelor sunt poroase iar diametrul porilor este proporional cuconcentraia de PHU. La concentraii mari de PHU se observa pe lng porii de dimensiuni foartemari apariia de pori cu dimensiuni mai mici pe suprafaa materialului.

Putem meniona c polihidroxiuretanul face ca amestecul s prezinte pori cu dimensiunidin ce n ce mai mari cu ct concentraia acestuia este mai mare. Prezena porilor i formaacestora cu deschiderea spre suprafa sunt datorate procesului de osmoz solvent-nesolvent ceare loc la precipitarea polihidroxiuretanului n alcool n timpul preparrii acestuia [25].


15/54


10

Figura II. 2. Imaginile 2D i 3D, profilulprobei i histograma nlimilor obinute

pentru proba cu 12 % PHU [24].


pentru proba cu 25 % PHU[24].


pentru proba cu 50 % PHU [24].Figura II. 5. Imaginile 2D i 3D, profilulprobei i histograma nlimilor obinute

pentru proba cu 70 % PHU [24].


16/54


10

Tabelul II.2. Mrimile fizice ce caracterizeaz suprafaa probei din punct de vedere almorfologiei, obinute cu ajutorul tehnicii AFM [24].

Proba

(% PHU)

Medianlimilo

r

(nm)

Ra

(nm)

Rms

(nm)

Ssk Ska

APV 44,00 6,26 8,37 -1.03 1,76

12% PHU 225,28 16,00 24,22 -2,42 10,67

25% PHU 495,77 62,38 85,03 -1,79 3,63

50% PHU 264,69 42,86 57,01 -1,58 2,31

70% PHU 842,07 101,76 162,35 -2,50 6,98

II. 2. 2. Spectroscopia n IR cu transformat Fourier - reflexia totalatenuat (ATR - FTIR)

Materialul obinut din amestecul celor doi compui a fost analizat spectral cu ajutorultehnicii ATR-FTIR. Spectrele obinute pentru probele cu diferite concentraii de PHU suntprezentate n figura II.6. n tabelul II.3 este prezentat pe scurt atribuirea principalelor semnaledin spectrul ATR-FTIR al amestecului APV-PHU pentru concentraiile utilizate, precum inumerele de und corespunztoare pentru fiecare pic din spectrul de absorbie.

II. 2. 3. Energetica suprafeei filmelor obinute dinaliajul APV-PHU

Unghiurile de contact al apei pentru aliajul celor doi polimeri sunt mai mari dect pentruAPV-ul pur. Acest fenomen poate fi explicat datorit prezenei ramurei complexe a PHU ataatede lanul polietlenei. Modificarea compoziiei chimice a compuilor utilizai duce la modificareaconfiguraiei suprafeei filmelor polimerice a amestecului (Tabelul II.4 ).

Suprafaa acestor polimeri s-a analizat din punct de vedere energetic cu ajutorul metodeide determinare a unghiului de contact. n acest scop, s-au fcut msurtori cu 5 lichide diferite:aceton, etanol, ap deionizat, etilen glicol i glicerin. Pentru fiecare lichid s-a msurat unghiulde contact pentru 15 picturi dup care s-a fcut o mediere a valorii unghiului de contact. Valorileobinute pentru unghiurile de contact, tensiunea superficial a solidului n raport cu lichidul ilucrul de adezivitate sunt prezentate n tabelul II.3.

Cunoscnd unghiurile de contact pentru cel puin dou lichide se pot calcula iurmtoarele mrimi caracteristice suprafeei filmelor polimere studiate (tabelul II.5):

componenta polar a tensiunea superficiale,P

SV ; componenta dispers a tensiunea superficiale,

D

SV ; tensiunea superficial: SV i polaritatea suprafeei: P .


17/54


11

Din tabelul II. 5 se poate observa c polaritatea suprafeei scade cu cretereaconcentraiei de PHU, componenta dispers a tensiunii superficiale crete cu concentraia dePHU, iar componenta polar a tensiunii superficiale scade. Componenta dispers crete, datoritinteraciunilor dintre dipolii moleculelor care vin n contact indicnd existena unor fore deinteraciune ntre norii electronici ai moleculelor. Scderea polaritii suprafeei ar putea fiexplicat prin creterea numrului de grupri nepolare de la suprafaa filmelor polimere dinlanurile macromoleculare coninute n PHU

Figura II. 6. Spectrele ATR-FTIR ale probelor cu diferite concentraii de PHU [24].


18/54


12

TabelulII.3.Atribu

ireaprincipalelorsemnaledinspectrulATR-FTIRalaliajuluiA

PV-PHU[24].


19/54


13

Tabelul II.4. Unghiurile de contact ale diferitelor lichide pentru aliajul APV PHU

UNGHIUL DE CONTACTPROBA

% PHUS I

12%PHU

S II

16%PHU

S III

25%PHU

S IV

32%PHU

S V

50%PHU

S VI

70%PHU

Etanol 27 29 29 30 31 4

Aceton 31 33 35 37 37 39

Etilen

Glicol

56 61 64 67 69 71

Glicerin 86 87 88 88 89 89

Apdistilat

82 84 89 91 94 96

Tabelul II.5. Valorile componentei polare a tensiunea superficiale,P

SV ; componentei disperse

a tensiunii superficiale,

D

SV

; tensiunii superficiale: SV

i a polaritii suprafeei: P .

PROBAP

SV

(mN/m)

D

SV

(mN/m)

SV

(mN/m)P

PI (12% PHU) 6,514 0.0074 6,5184 0,999

PII (16% PHU) 5,803 0,387 6,19 0,937

PIII(25% PHU) 3,663 1,083 4,746 0,772

PIV(32%PHU) 1,769 2,525 4,294 0,412

PV (50% PHU) 1,999 2,135 4,134 0,484PVI(70%PHU) 1,399 2,816 4,216 0,332


20/54


14

II. 3. Analiza proprietilor mecanice alealiajului APV-PHU

Proprietile mecanice ale amestecului format din cei doi polimeri sunt dependente deconcentraia de PHU. Curbele tensiune aplicat - alungire unitar, sunt prezentate n figura II. 7.Se observ c probele rspund diferit la solicitrile mecanice funcie de concentraia de PHU.Comparnd valorile modului de elasticitate pentru probele cu PHU observ o scdere a valoriloracestuia, fenomen ce indic faptul c la adugarea PHU materialul nou format devine mai elasticdect APV pur (figura II.7). Acest comportament se poate explica prin faptul c lanurilemacromoleculare ale PHU fiind mai lungi sunt mai mobile i induc scderea forelor inter- iintramoleculare cu concentraia de PHU.

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250

10

20

30

40

50

Alungirea unitara

Tensiunea,M

Pa

P1

puncte experimentale P1

P2


P3


P4


P5


P6


Figura II. 7. Curbele tensiune aplicat alungire unitar pentru probele cudiferite concentraii de PHU.

Valoarea duritii scade la adugarea de PHU, de exemplu duritatea APV pur este de2,00MPa i scade cu un procent de 56% pn la valoarea de 0.88 MPa pentru proba cu 25% PHU,cu 63,5% pn la 0.73 MPa atunci cnd se adaug 50 % PHU i chiar cu 86,3% pn la 0,274 MPapentru proba ce conine 70% PHU.

Aliajul polimer obinut are proprieti mecanice mult mbuntite fa de APV pur, iarproprietile mecanice pot fi modelate pentru o aplicaie dat funcie cantitatea de PHU adugat[24]. Aceste rezultate sugereaz c macromoleculele celor doi polimeri interacioneaz i

formeaz structuri noi cu legturi inter i intramoleculare mai slabe.

II. 4. Pierderea de ap a aliajului APV-PHU

n vederea evalurii pierderii de ap prin deshidratare se cntresc 5 grame de soluie dinfiecare probi se pun n creuzete termostatate la temperatura de 110 C, la o presiune de 1-2mmHg, timp de 5 i 20 de ore. Dup acest timp se scot creuzetele i se in n exicator pn ajungla temperatura mediului ambiant apoi se cntresc. Procentul de ap pierdut ca urmare adeshidratrii se calculeaz conform relaiei:

100M

MM

PA i

fi

= (II. 1)Unde:


21/54


15

Mi - masa iniial;Mf- masa dup un anumit timp de deshidratare, a probei analizate.

n figura II. 9 sunt reprezentate procentual pierderile de ap ale probelor analizatefuncie de concentraia de PHU pentru 5 i 20 de ore de deshidratare.

Figura II. 9. Pierderea de ap dup 5 i 20 de ore de deshidratare funcie de concentraia dePHU.

Dup cum se poate observa din figura II.9 pierderea de ap este mai pronunat, dupcum era de ateptat, dup 20 de ore de deshidratare, ajungnd pn la un procent de 8% de appierdut prin uscare, pentru proba ce conine 70% PHU. Pentru acelai timp de deshidratare seobserv c probele cu concentraii mici de PHU pierd prin uscare o cantitate mai mic de ap fade probele ce conin cantiti mai mari de PHU.

II. 5. Evaluare indicelui de hidratare alaliajului APV-PHU

Experimentele de hidratare s-au efectuat asupra filmelor cu diferite concentraii de PHU,avnd dimensiunile iniiale de 3 3 cm2i masa iniial de 0,35 grame. Filmele au fost imersate

n ap distilat, la temperatura camerei, aproximativ 27 oC i presiune atmosferic normal. Dupun anumit timp proba a fost scoas din ap tears uor i cntrit [11]. Pentru a evitadegradarea rapid a polimerului, deoarece aceste matrici polimerice se dizolv foarte repede nap [15] timpul de imersie n ap a fost de 60 secunde (1 minut) pentru fiecare msurtoare.Temperatura la care s-a lucrat a fost apropiat de valorile raportate n literatur cu privire latemperatura pielii, ntre 28 oC i 32 oC, deoarece aplicaia propus pentru aceste materiale este depansamente ale rnilor de la nivelul pielii.

Indicii de hidratare s-au calculat cu ajutorul unei relaii bine cunoscute, ce ine cont demasa iniial a polimerului i masa polimerului dup ce a fost imersat un anumit timp n lichid[27].

La introducerea unui asemenea material n ap, lichidul ptrunde n spaiile libere dintrelanurile macromoleculare i formeaz un gel datorit rsfirrii moleculelor i formrii de legturide hidrogen cu moleculele de ap, ca rezultat grosimea i masa filmului cresc progresiv pn la unanumit nivel cnd polimerul ncepe s se dizolve n api pierde din masa sa iniial.


22/54


16

100XM

MMSI

0

0t

= (II. 2)

Unde:SI - Indicele de hidratare;

0M - Masa iniial a probei;

tM - Masa probei dup un anumit timp de imersie n ap.

Profilul de hidratare obinut pentru cele 6 preparate studiate, imersate n ap distilateste prezentat n figura II. 10.

0 100 200 300 400 500 600

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

70% PHU

50% PHU

32% PHU

25% PHU

12% PHU

Timp, secunde

Indiceledehidratar

e,

%

16% PHU

Figura II. 10. Profilul indicelui de hidratare n ap distilat

funcie de timp [27].


23/54


17

II. 6. Birefringena filmelor polimere de APV

n figura II.11 este prezentat dependena birefringenei induse funcie de gradul de ntindere pentru diferite grosimi ale filmelor polimere. Din aceast figur reiese tendinabirefringenei de a scadea cu creterea grosimii filmului [14].

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

D=2.46 mm

D=2.37 mm

D=2.09 mm

D=1.69 mm

D=1.56mm

n.1

03

D=1.3 mm

Figura II. 11. Birefringena, )(n funcie de gradul de ntindere, pentru diferite grosimi ale

filmului polimeric [14].

La grade de ntindere mai mici de 2.5, pentru o grosime dat, birefringena tinde s

creasc liniar cu gradul de ntindere. La grade de ntindere mai mari de 2.5, pantele dreptelor dinfigura II. 16 sunt mai mici, dovedind o saturare a alinierii lanurilor polimerice la grade de

ntindere mai mari de 2,5. Pentru grosimi mai mari de 2 mm procesul de ordonare intern alanurilor polimere este mai complex i dependena de gradele de ntindere mai mari de 2 nu esteliniar [14].

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

6

8

10

12

14

16

103n/D

Figura II.12. RaportulD

n

funcie de gradul de ntindere pentru APV [14].


24/54


25/54

Capitolul III. Studiul comportamentului materialelor polimere la tratamentele fizice_____________________________________________________________

19

CAPITOLUL III

STUDIUL COMPORTAMENTULUI MATERIALELOR POLIMERE LATRATAMENTELE FIZICE

Deorece nu exist un material pentru care aspectele fizico-chimice i mecanice, amintitemai sus s fie reunite ntr-o combinaie adecvat n raport cu aplicaia medical, se recurge ladiferite tratamente pentru modificarea unor proprieti de suprafa [28] i/sau de volum amaterialului, n particular a biocompatibilitii [29]. Modificrile de suprafa se efectueaz npractic pentru mbuntirea pe termen lung a unor proprieti ale polimerilor [30].

Dup un tratament specific, suprafaa unui polimer va prezenta caracteristici noi saucaracteristici mbuntite, n privina caracterului hidrofil/hidrofob, adeziunii, rugozitii,cristalinitii, conductivitii (electrice sau termice) [31].

Tehnicile de modificare a proprietilor de suprafa ale unui polimer se grupeaz ndou mari categorii [32]:

- tehnici fizice ( cu flacr, plasm, laseri, radiaii UV, X, gama, fascicule de electroni iioni, descrcare corona);

- tehnici chimice cu diveri reactivi (enzime, acizi, baze, ozon) care se leag de suprafaformndu-se o nou structur.

III.1. Studiul comportamentului filmelor polimere

la tratamentul cu radiaii UV

Filmele polimere au fost expuse, la radiaii UV obinute de la o lamp cu mercur depresiune medie, tip HQE-40 cu emisie a unui spectru policrom, n aer, la temperatura camerei.Probele au fost aezate la o distan de 20 cm fiind supuse tratamentului cu radiaii timp de 2, 4i 10 ore.

Transformrile fizico-chimice induse n matricea polimer au fost evaluate prin analizeale spectrelor ATR-FTIR nregistrate utiliznd spectrometrul Bruker Vertex 70 type Spectrometre(U.S.), msurri de unghi de contact ale apei la suprafaa filmelor polimerice, evaluat cu ajutoruldispozitivului goniometric, KSV CAM 101, utiliznd tehnica picturii de lichid depuse pesuprafai prin evaluarea proprietilor mecanice determinate prin teste de ntindere utilizndaparatul TIRA TEST 2161. Toate analizele probelor, ulterioare iradierii UV, s-au fcut n maxim oor de la ncheierea tratamentului.

n vederea evalurii ratei de fotooxidare i fotodegradare a materialului polimeric amanalizat modificrile induse n semnalele de absorbie ale gruprilor carbonil i amid II [33]. nacest sens am calculat raportul dintre aria picului corespunztor vibraiilor de valen ale gruprii

carbonil i aria picului corespunztor vibraiilor de valen ale gruprii hidroxilhidroxil

carbonil

A

A)C(R =

funcie de timpul de iradiere. Rezultatele obinute sunt reprezentate n figura III. 1. Spectrele aufost normalizate iniial.


26/54


20

0 2 4 6 8 10

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

R(C)

Timpul de expunere UV, ore

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Figura III.1. Raportul )C(R funcie de timpul de expunere

la radiaii din domeniul UV [33].

Din figura III.1 se poate observa c raportulhidroxil

carbonil

A

A)C(R = este proporional cu

concentraia de polihidroxiuretan din probe, adic proporional cu concentraia de grupricarbonil

Creterea valorii raportului dup 2 ore de tratament UV arat c numrul de grupricarbonil de la suprafa este mai mare dup 2 ore de iradiere dect numrul de grupri carbonilal probelor netratate cu radiaii UV. La 4 i 10 ore de expunere are loc scderea acestui raport ceindic o cretere a numrului de grupri hidroxil de la suprafaa filmelor polimere cu durata

tratamentului. Deci pentru durate mari de expunere apar fenomenele de fotooxidare. Creterearaportului ca urmare a tratamentului pentru 2 ore ar putea fi explicat prin prezen a unui efect defotostabilizare a suprafeei matricei polimere [33].

n figura III.2 este prezentat variaia raportului dintre aria picului corespunztor

gruprii Amid II i aria picului corespunztor gruprii hidroxil,hidroxil

AmidaII

A

A)A(R = funcie de timpul

de expunere.

Din figura III.10 se poate observa c i raportulhidroxil

AmidaII

A

A)A(R = este proporional cu

concentraia de PHU din probe, adic proporional cu concentraia de grupri Amid II,

caracteristic PHU.Se observ din aceast figur o cretere a raportului pentru 2 ore de tratament i scderea

raportului pentru 4 i 10 ore de tratament [34].


27/54


21

0 2 4 6 8 10

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

R(A)

Timpul de expunere UV, ore

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Figura III.2. Raportul )A(R funcie de timpul de expunere laradiaii din domeniul UV [33].

Valorile raportuluihidroxil

AmidaII

A

A)A(R = sunt uor mai mici dect valorile raportului

hidroxil

carbonil

A

A)C(R = ceea ce poate sugera o rezisten mai bun a gruprii uretanice la radiaiile UV

[35] dect a gruprilor esterice din compoziia alcoolului polivinilic. Rata de fotooxidare ifotodegradare este mai accentuat pentru probele ce conin cantiti mai mici de PHU.

Modificarea configuraiei chimice a suprafeei prin efectul de fotostabilizare a matriceipolimerice i apariia gruprilor polare la suprafa de tip: NH2, COOH, OH, CO, prin procesechimice de fotodegradare i fotooxidare sunt demonstrate i prin modificarea unghiului decontact al apei ca urmare a tratamentului UV. Unghiul de contact al apei scade pentru toateprobele dup expunerea UV [35].

Prin analiza curbelor tensiune deformare n domeniul elastic se constat modificrileproprietilor mecanice de ntindere ale probelor funcie de timpul de tratament cu radiaii UV,dar i de concentraia de PHU coninut n aliaj.

Valorile calculate ale duritii, rezilienei i modulului de elasticitate scad cu timpul detratament pentru toate probele. De exemplu, pentru proba cu 70 % PHU, duritate probeinetratate este 0. 2738 MPa i scade cu 74, 95 % pn la valoarea de 0.0686 MPa dup 10 ore de

expunere. Reziliena a sczut de la 0.1436 MPa la 0.0027 MPa dup tratamentul UV. Deasemenea o cretere a ntinderii pn la rupere se poate observa cu timpul de tratament dinfigura III.3, ce reprezint curbele tensiune alungire relativ pentru diferii timpi de expunere UVpentru proba ce conine 70% PHU. Pentru celelalte probe curbele tensiune alungire suntasemntoare cu cele pentru proba cu 70% PHU [27].


28/54


22

Tabelul III. 1. Unghiurile de contact ale apei funcie de timpul de expunere la radiaii din

domeniul UV.

PROBA(%PHU)

Unghiul decontact(grade)

NETRATATE


TRATATE2h


TRATATE4h


TRATATE 10h

S I (12%) 82 72 76 71S II (16%) 84 74 84 76

S III (25%) 88 86 85 78S IV (32%) 90 88 85 79S V (50%) 94 90 86 82S VI (70%) 96 95 87 89

Figura III.3. Curbele tensiune alungire funcie de timpul de expunerela radiaii din domeniul UV pentru proba cu 70% PHU.


29/54


23

III. 2. Studiul comportamentului filmelor polimere la tratamentul cu radiaii gama

Filmele obinute din aliajul APV-PHU au fost iradiate cu ajutorul unei surse 137Cs, timpde 2, 4 i 10 ore, la o distan de 20 cm, n aer, la temperatura camerei [38].

Proprietile de suprafa ale polimerului au fost evaluate din punct de vedere energeticcu ajutorul metodei unghiului de contact, metoda pictudii depuse, iar ca lichid s-a folosit apadeionizat. Unghiul de contact al filmelor a fost evaluat cu ajutorul dispozitivului goniometric,KSV CAM 101. Din punct de vedere spectral s-au efectuat analize ATR-FTIR cu ajutorulspectrometrului de tip Bruker Vertex 70 type Spectrometre (U.S.). Topografia i morfologiasuprafeei materialelor studiate a fost analizat prin microscopie de for atomic, n modul semicontact, cu ajutorul unui aparat tip SPM Solver PRO-M, Rusia, cu un cantilever de tip NSG10, latemperatura camerei i presiune atmosferic normal. Topografia a fost nregistrat pe suprafeecu dimensiunea 20 m X 20 m.

Raportulhidroxil

carbonil

A

A)C(R = prezint o scdere rapid chiar dup 2 ore de tratament cu

radiaii gama indicnd dispariia unui numr de grupri carbonil de la suprafaa matriceipolimere, probabil datorit fotooxidrii puternice ce are loc chiar din primele ore de tratament.La 4 i 10 ore de expunere valoarea acestui raport se menine aproximativ la aceleai valori,indicnd o cretere a numrului de grupri polare de la suprafaa filmelor polimere cu timpul detratament.

n figura III.4 este prezentat variaia raportului dintre aria picului corespunztor

gruprii Amid II i aria picului corespunztor gruprii hidroxil,hidroxil

AmidaII

A

A)A(R = funcie de timpul

de expunere.

Raportulhidroxil

AmidaII

A

A)A(R = prezint o scdere puternic dup 2 ore de tratament, dup care

are o uoar cretere. Acest fenomen poate fi explicat prin oxidarea gruprilor Amid II aflate lasuprafea filmelor polimere dup 2 ore de iradiere gama, ce duce la formarea speciilor polare,dup care la creterea timpului de expunere acestea ncep s se degradeze i dau natere unorspecii reactive diferite. De asemenea atunci cnd moleculele componente ale lanurilor polimereabsorb radiaii gama pot avea loc procese de rotaie i translaie inter i intra moleculare ce duc lamodificarea configuraiei suprafeei i la modificarea raportul )A(R .

0 2 4 6 8 10

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

R(C)

Timpul de expunere la radiatii

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Figura III. 4. Raportul )C(R funcie de timpul de expunere la radiaii gama.


30/54


24

0 2 4 6 8 10

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

0.045

0.050

0.055

0.060

0.065

0.070

0.075

0.080

R(A)


P1

P2

P3

P4

P5

P6

Figura III. 5. Raportul )A(R funcie de timpul de expunere la radiaii gama.

n ambele cazuri se observ c valorile celor dou rapoarte calculate sunt dependente deconcentraia de PHU din probe. Se pare ci n cazul radiaiilor gama precum i n cazul celor dindomeniul UV, gruprile uretanice sunt mai rezistente la aciunea radiaiilor.

Variaia unghiului de contact al apei cu timpul de tratament este prezentat n figura III.20 [36].

0 2 4 6 8 10

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

8688

90

92

94

96

98

12PHU

16PHU

25PHU

32PHU

50PHU

70PHU

Unghiulde

contactalapei,

grade


Figura III. 6. Variaia unghiurilor de contact ale apei funciede timpul de iradiere gama [36].

Se observ o scdere puternic a unghiului de contact al apei cu timpul de expunere laradiaii gama. Acest fenomen poate fi pus pe seama oxidrilor agresive ce au loc chiar de la 2 orede tratament i formarea de grupri polare la suprafaa materialului. Scderea puternic aunghiului de contact al apei pentru 4 i 10 ore de tratament poate fi cauzat de fenomemele defotooxidare i fotodegradare ce apar la creterea timpului de expunere [36].

n figura III. 7 sunt prezentate imaginile 2D i 3D AFM ale probei cu 12% PHU funcie deexpunerea la radiaii gama. Din aceste imagini se poate observa c profilul porilor de pe suprafaa

probei este asemntor cu cel al probei netratate, dar c rugozitatea suprafeei scade proporional


31/54


25

pentru 2 i 4 ore de iradiere gama i crete foarte mult dup 10 ore de expunere, datoritmodificrilor semnificative n topografia probei.

Figura III. 7. Imaginile AFM 2D i 3D ale probei ce conine 12% PHUfuncie de timpul de expunere


32/54


26

III. 3. Studiul comportamentului filmelor polimere la tratamentul cu plasma de

Argon

Filmul polimeric de APV a fost fixat n incint la o anumit distan fa de electrod,pentru a evita degradarea termic a acestuia. Timpii de expunere n plasma de Argon au fost 5,10, 15 i 30 min.

Spectrele ATR-FTIR ntregistrate nainte i dup tratamentul n plasm sunt prezentate n figura III. 8. Spectrul probei netratate indic existena benzilor de vibraie caracteristicealcoolului polivinilic parial hidrolizat [37].

3500 3000 1500 1000

-0.2

0.0

0.2

0.4

10881730

Absorbanta,u.a.

Numarul de unda, cm-1

5 MIN

10 MIN

15 MIN

30 MIN

33502930

Figura III. 8. Spectrele ATR-FTIR diferen ale APV tratat nplasm de Ar [38].

Pentru o mai bun evaluare a modificrilor ce apar n spectrele ATR-FTIR am analizatspectrele diferen. Aceste spectre sunt obinute prin scderea din spectrul probei netratate pe celal probei tratate n plasma de Argon. Benzile negative aprute n spectrul diferen indic apariiaunor noi grupri, iar benzile pozitive indic absena unor grupri n spectrul probei tratate fa decel al probei netratate. De exemplu, n figura III. 25 sunt redate spectrele diferen pentru 5,10, 15i 30 ore de tratament n plasma de Argon.

n urma tratamentului cu plasma de Argon unghiul de contact al apei scade cu timpul de

tratament. Este de remarcat c pentru 5 minute acesta scade aproape la jumtate dup carescderea nu mai este att de pronunati pentru 30 minute are loc o uoar cretere fa de 15minute.

Imaginile AFM indic o alterare a topografiei suprafeei ca urmare a tratamentului cuplasma (figura III. 10). Tratamentul de scurt durat, 5 minute, scade rugozitate suprafeei avndefecte pozitive asupra mbuntirii umectabilitii suprafeei polimerului [39], dar dup 15minute de tratament rugozitatea materialului ncepe s creasc.


33/54


27

0 5 10 15 20 25 30

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Unghiulde

con

tactalapei,

grad

e

Timpul de tratament, min

Figura III. 9. Variaia unghiului de contact al apei funcie de timpulde tratament n plasma de Argon.

Figura III. 10. Imagini AFM 3D, 2D i histograma dup nlimi pentru

filmele de APV tratate n plasma de Argon [38].


34/54

Capitolul IV. Caracterizarea filmelor polimere obinute din soluii ale aliajului APV-PHU n vederea utilizrii acestorasub form de pansamente de piele

_______________________________________________________________

28

CAPITOLUL IV

CARACTERIZEREA FILMELOR POLIMERE OBINUTE DIN SOLUII ALE

ALIAJULUI APV-PHU N VEDEREA UTILIZRII ACESTORA PENTRUPANSAMENTE DE PIELE

Introducerea de substane farmacologice active prin intermediul pielii reprezint ometod foarte atractiv datorit uoarei accesibiliti i ntinderii suficient de mare a pielii.Scopul administrrii de medicamente prin intermediul pielii este fie pentru terapia local a

bolilor dermatologice fie eliberarea prin intermediul pielii cu scopul de a ajunge la organeleinterne.

Protejarea rnilor de eventualii factorii externi se realizeaz prin utilizareapansamentelelor. Acestea constituie o barier de protecie ntre ran i mediul extern i

accelereaz vindecarea locului traumatizat.Pansamentele ce au capacitatea de a absorbi exudatul din ran precum i sngele i altebacterii n structura lor poroas nu trebuie s duc la proliferarea acestora peste o valoare critic,pentru c astfel ar favoriza infeciile. O soluie n acest scop este introducerea de substaneantimicrobiale i antimicotice n substratul acestora protejnd o eventual contaminare [41,43].

ncorporarea de medicamente i eliberarea acestora prin intermediul pielii este dificil deevaluat datorit proprietilor de barier pe care le are pielea i diferitelor modaliti deptrundere a substanelor active n organism prin intermediul pielii. Studiile in vitro nu pot artacu exactitate comportamentul medicamentelor i a pansamentelor, n acest caz fiind foarteimportante studiile efectuate in vivo.

Scopul studiului:

Datorit avantajelor pe care le ofer preparatele din soluii ce pot forma filme polimerice n acest studiu ne-am propus s analizm cteva soluii ce au la baz amestecul dintre cei doipolimeri analizai anterior , cu scopul de a alege materialul adecvat pentru asemenea aplicaii.Poliuretanii pot fi utilizai cu succes n asemenea aplicaii [42], fiind biocompatibili i cu uncaracter biodegradabil [44]. Amestecul dintre APV i PHU n diferite concentraii, datoritnumeroaselor sale proprieti, este propus pentru a fi utilizat n prepararea acestor produsefarmaceutice.

IV. 1. Materiale i metodeinnd cont de proprietile pe care le dein aliajele APV-PHU riguros analizate n

capitolele anterioare i innd cont de am considerat c putem propune utilizarea lor pentru

formarea de pansamente din soluii polimere.Testele efectuate au fost majoritatea in vivo datorit proprietilor speciale pe care ledeine pielea i care nu pot fi obinute artificial n condiii de laborator. Criteriile folosite n

vederea evalurii soluiilor polimere au fost urmtoarele: vscozitatea, timpul de uscare, stareaexterioar a filmelor formate n vederea utilizrii n cosmetici integritatea dup o perioad detimp de purtare a pansamentului. Aceste criterii calitative sunt considerate eseniale n aplicaiilepractice, mai ales din punctul de vedere al pacienilor. Rezultatele obinute au fost raportate lacele din literatur pentru o mai bun corelare a lor.

Vscozitatea soluiilor polimere ce au capacitatea de a forma filme ce pot fi folosite cusucces ca pansamente trebuie s fie mic pentru a putea fi utilizate sub form de spray, n vedereadistribuirii cu acuratee a unei doze flexibile necesare pacienilor funcie de tipul de ran.

n vederea evitrii timpilor mari de ateptare este necesar ca soluia s formeze repede unfilm uscat pe piele. De asemenea filmul polimer format nu trebuie s se lipeasc de hainele sau


35/54


_______________________________________________________________

29

obiectele nconjurtoare ale pacientului. Foarte muli pacieni se plng de aspectulpansamentelor clasice, deoarece ies n eviden foarte tare, fiind considerate neatractive dinpunct de vedere cosmetic, din acest motiv filmele ar trebui s fie nu fie vizibile dup aplicare.

Pe lng aceste cerine, pansamentele trebuie s mai ndeplineasc o serie de criterii cum

ar fi: rezistena acestora pe piele la o perioad mai lung necesar eliberrii unor substane activei regenerrii pielii, s formeze o barier pentru bacteriile care pot ajunge la nivelul rnii, s aderela suprafaa rnii fr a modifica sau ndeprta esutul sntos, s aib permeabilitate pentru

vaporii de ap sau capacitate de absorbie mare pentru a preveni acumularea de fluide, s nu fieinflamabil, antigenic, alergogenic, toxic sau carcinogenic, s fie elastic chiar i n stare uscat[40].

Nu exist un material care s satisfac toate aceste condiii, nici chiar pielea uman nueste ideal deoarece existena i timpul de via ale acesteia sunt limitate. Alegereapansamentului trebuie s fie funcie de rana i tipul de tratament necesar, lund n considerareavantajele i dezavantajele materialului ales.

IV. 2. Prepararea soluiilor ce pot forma filme polimereSoluiile ce formeaz filme polimere s-au obinut prin adugarea unui solvent volatilpeste polimerului uscat, soluiile au fost agitate i lsate peste noapte pentru dizolvarea completa acestora. Solventul utilizat a fost etanol (96%) i ap pentru a obine un timp bun de evaporare

n vederea folosirii materialelor sub form de spray. Polimerul n stare uscat a fost amestecat cuap distilat pentru dizolvarea iniial, apoi s-a turnat treptat etanol. Amestecurile au fost inute

n sticlue cu capac din aluminiu pentru a preveni evaporarea etanolului. Coninutul preparatelora fost n medie 10% polimer uscat, 25% api 65% alcool. Cu ct cantitatea de alcool este maimare cu att timpul de evaporare i implicit uscarea filmului este mai rapid.

Aceste proporii au fost stabilite anterior prin prepararea mai multor soluii polimere ceconin cantiti diferite de polimer uscat. S-au ales valorile optime pentru care polimerul este

solubil n etanol i ap, are o viscozitate mici poate forma filme polimere ce pot fi utilizate capansamente. O cantitate prea mare de polimer uscat duce la creterea vscozitii preparatelor, lacreterea timpului de uscare i de asemenea filmele formate sunt mai groase i inestetice.

n tabelul IV. 1 sunt date cantitativ proporiile de polimer, api etanol folosite pentruobinerea preparatelor studiate.

Tabelul IV. 1. Proporiile de polimer, api etanol coninute n preparatele studiate.CANTITATEADE POLIMERUSCAT

CANTITATEADE AP

CANTITATEADE ETANOL

PROBA(grame) (%)

(grame) (%)

(grame) (%)

P I(12%PHU) 1,01 10,03 1.51 15 7,55 74,97

P II(16%PHU) 2,03 10,09 3,00 14,92 15,04 74.99

P III(25%PHU) 2,04 10,05 3,06 15,08 15,19 74,87

P IV(32%PHU) 2,00 9,95 3,00 14,93 15,10 75,12

P V(50%PHU)

1,97 9,84 3,00 14,98 15,05 75,18

P VI

(70%PHU) 2,07 10,29 3,01 14,96 15,04 74,75


36/54


_______________________________________________________________

30

IV. 3. Testarea soluiilor polimere ce pot forma filme

IV. 3. 1 Evaluarea vscozitii soluiilor polimereVscozitatea soluiilor a fost catalogat ca fiind: mic (soluiile au aceeai vscozitate ca i

apa); medie (precum glicerolul), mare (avnd consistena ca i siropul) [8]. Soluiile cu 50% PHUi 70% PHU prezint vscozitatea cea mai mic avnd o consisten precum apa, cele cu 32%PHU i 25 % PHU sunt precum siropul avnd o vscozitate mare iar celelalte ce con in cantitimari de APV sunt foarte vscoase cu o consisten mai groas dect a siropului.

Vscozitatea este foarte important deoarece aceste preparate trebuie s poat fipulverizate pe suprafaa pielii, deci trebuie s fie de consistena apei sau cel mult s aib o

viscozitate medie, precum glicerolul.IV. 3. 2. Evaluarea timpului de uscareTimpul de uscare al preparatului pulverizat pe o ran trebuie s fie ct mai mic. n

literatur se consider c timpul de uscare minim admis pentru aceste soluii este de 5 minute[42].

n vederea evalurii timpului de uscare preparatele sub form de soluie au fost aplicatepe partea interioar a antebraului unui voluntar, ce a participat la studiu dndu-iconsimmntul pentru testul efectuat. Cu ajutorul unei pipete s-au turnat 10 L de soluie pe oarie de 1 cm2 de piele i s-a cronometrat timpul de uscare al filmelor.Conform standardelor OEDC pentru studiile de uscare efectuate pe pielea natural volumulrecomandat este ntre 5 i 10 L/ cm2 . Dup 5 minute peste filmul format s-a aezat o lam dinsticl fr s se apese, filmul se considera uscat dac nu rmn urme de lichid pe lam. Dac seconstat existena urmelor de lichid pe sticl nseamn c filmele nu sunt uscate i se refacexperimentele pentru un timp de uscare mai mare de 5 min.

Pentru preparatele studiate timpul de uscare a fost mult mai mic, cam 2 minute minim,iar maximul este de 3,10 min [45]. Testele s-au efectuat n triplicat modificnd cantitatea de

preparat i aria zonei pe care a fost aplicat. Toate preparatele s-au comportat la fel obinnd timpifoarte buni de uscare, comparativ cu valorile etalon date n literatur. Aceti timpi de uscare micise datoreaz n special coninutului mare de etanol pe care l au preparatele. Dac preparateleconin caniti mari de ap timpul necesar uscrii va fi mai mare.

IV. 3. 3. Evaluarea aderenei filmelorDup ce preparatul este administrat peste rna de la nivelul pielii i este lsat s se usuce,

acesta trebuie s formeze un film nelipicios pentru a evita aderarea de hainele sau obiectelenconjurtoare ale pacientului.

Pentru evaluarea aderenei s-a ateptat uscarea filmelor dup care s-a urmrit dacfilmele formate sunt lipicioase. Acest test s-a realizat prin presarea uoar unei buci de vatdin bumbac peste filmul format. Funcie de numrul de fire rmase pe suprafaa filmelor, acestea

au fost evaluate ca fiind foarte lipicioase (pentru un numr mare de fire rmase); mediu delipicioase (un numr mic de fire subiri rmase pe film) i nelipicioase (exist ocazional fire saunu exist deloc). Filmele nelipicioase sunt cele care pot fi folosite cu succes n astfel de aplica ii[42].

Cu ajutorul unei lupe ce mrete de 10 X s-au numrat firele rmase dup 3 minute de laadministrare. S-a constatat c filmele pe care ader cele mai multe fire de bumbac sunt cele cu 16% PHU, 25% PHU i 32% PHU pe celelalte filme s-au observat foarte rar cteva fire rmase. Dup5 minute de la administrare s-au refcut experimentele i s-a observat c nu exist deloc fire de

bumbac. Ideale din acest punct de vedere sunt preparatele ce conin 12%, 50% i 70% PHU [45].IV. 3. 4. Atractivitatea cosmetic

Atractivitatea cosmetic a fost evaluat prin examinarea vizual a filmelor uscate pe piele.

Din punctul de vedere al pacienilor pansamentele cele mai interesante sunt cele care nu seobserv pe pile. Astfel filmele transparente ce se fixeaz pe piele fr s o strng sunt


37/54


_______________________________________________________________

31

considerate mai atractive dect cele opace [42]. Toate filmele au iniial o culoare uor glbuieasemntoare cu cea a pielii, dar dup uscare soluiile cu concentraii mari de APV capt oculoare albicioasi opac.

nafara soluiilor ce conin 32% PHU, 50% PHU i 70% PHU care au un aspect lucios

imediat dup administrare iar apoi dup uscare nu se observ aproape deloc, celelalte preparatedup un interval de 10 minute strng pielea i capt un aspect neplcut [45].IV. 3. 5. Testul de integritate pe pielePansamentele din filme formate din soluii polimere trebuie s reziste un timp suficient

de mare n bun stare pentru regenerarea pielea sau dup caz pentru a eliberarea substaneiactive nglobat n matricea polimeric.

Testul de integritatea pe piele const n depunerea soluiei pe pielea antebraului a 10voluntari, n aceleai condiii ca i pentru testul de uscare. Filmele au fost inute timp de 18, 24ore (i chiar 48 de ore acolo unde filmele au permis) pe piele inclusiv pe timpul nopii. Dup acesttimp aria testat s-a examinat vizual cu ajutorul unei lupe ce mrete de 10X, urmrindu-seintegritatea filmului i eventuala apariie a fisurilor sau a exfolierii pe margine.

Preparatele ce conin 32% PHU, 50% PHU i 70% PHU s-au comportat foarte bine latestul de integritate pe piele. Dup 18 ore de la aplicarea celor trei soluii, a aprut o uoarexfoliere la margine, dar nu prezint fisuri sau deteriorri majore ale filmului. Dup 24 de orefilmele se prezint la fel, n stare foarte bun, iar preparatele ce conin 50% PHU i 70% PHU aurezistat 48 de ore pe piele, chiar i mai mult.

Probele cu concentraii mici de PHU s-au exfoliat dup aproximativ dou ore de laaplicare iar dup cinci ore acestea s-au desprins de tot. n figura V.1 se pot vizualiza filmeleformate pentru probele cu 50% PHU, 16% PHU i 70 % PHU dup 3 ore de la administrarepentru unul din voluntari.

Se poate observa c preparatele cu 50% PHU i 70 % PHU nu se observ aproape delocpe piele, fiind atractive pentru pacieni din punct de vedere cosmetic, iar preparatul cu 16% PHU

se exfoliaz dup un timp scurt [45]. Din acest punct de vedere se pare c soluiile ce conincantiti mai mari de PHU se comport cel mai bine i pot fi utilizate cu succes n aplicaiilebiomedicale. Filmele formate au fost ndeprtate de pe piele att prin exfoliere ct i prin splarecu ap, fr s provoace durere n cazul pielii sntoase

.

Figura IV. 1. Fotografii ale filmelorformate dup 3 ore de la

administrare [45].

Figura IV.2. Reacia alergicaprut dup o or de la

administrare a preparatul cu 16%PHU [45].

Trebuie pus n eviden faptul c dup aproximativ o or de la administrare la 9 din cei10 voluntari a aprut o uoar reacie alergic pentru probele cu 12% PHU, 16% PHU i 25 %PHU, manifestat prin nroirea pielii de sub filmul depus, dup cum se observ n figura IV. 2pentru proba cu 16% PHU. Pentru absolut toi voluntarii i toate probele ce au creat reacie

alergic, eritemul a disprut dup aproximativ o or de la apariie, dar pansamentele au nceputs se exfolieze pe la margine.


38/54


_______________________________________________________________

32

innd cont de aceste aspecte au fost atribuite fiecrui criteriu cte trei note de evaluareale filmelor obinute din soluiile polimerice [42] unde A reprezint cea mai bun evaluare, adicfilmele prezint caracteristici apropiate de cele ideale, C este rezultatul cel mai nesatisfctor, iarB caracterizeaz rezultatele medii.

Soluiile sunt considerate ideale cnd toate cele 5 criterii sunt evaluate cu nota A. Acesteaimplic o vscozitate sczut, timp scurt de uscare, atractivitate cosmetic foarte bun, filmelesunt nelipicioase i rmn intacte perioade lungi de timp[42]. Cazurile pentru care unul sau doucriterii au fost evaluate cu B sunt considerate acceptabile dar cu limitri n utilizare, dac celpuin un criteriu a fost evaluat cu C filmele nu au fost acceptate pentru asemenea aplicaii.

Funcie de aceste 5 criterii preparatele studiate au primit notele de evaluare redate ntabelul IV. 2. Dup cum se observ din acest tabel preparatul ce a obinut cel mai bun punctaj estecel ce conine 70% PHU. Preparatul cu 50% PHU este considerat acceptat dar cu limitri. Acesteaspecte sunt foarte importante n aplicaiile biologice, i materialele care nu se ncadreaz naceste criterii sunt eliminate.Tabelul IV.2 Notele de evaluare obinute de filmele polimerice testate pe piele [45] .

PROBA/NOTA

VscozitateaTimpuldeuscare

Aspectulexterior

Atractivitatecosmetic

Integritateape piele

PI(12%PHU) C A B C C

PII(16%PHU)

C A B C C

PIII(25%PHU) C A C C C

PIV(32%PHU)

B A C C B

PV(50%PHU)

A A A A B

PVI(70%PHU) A A A A A

IV. 4. Evaluarea filmelor formate din soluiile polimere pe ranDin cele ase preparate dou din ele sunt excelente pentru formarea unor soluii

polimerice utilizate ca pansamente. Comportamentul preparatului cu 70% PHU s-a evaluat directpe o ran, catalogat ca nu fiind foarte profund, dar nici superficial, obinut n urmazgrieturii unei pisici. Rana produs este sub form liniar cu o lungime de 6 cm, situat pe

coapsa dreapt a unui voluntar. Rana a fost iniial dezinfectat cu alcool dup care s-a aplicat peprima jumtate a acesteia soluia polimer ce conine 70% PHU, iar cea de-a doua jumtate a fostlsat s se vindece de la sine. Voluntarul ales pentru aceste teste este o femeie cu varsta de 28 deani, fr antecedente n privina bolilor dermatologice i care nu se afla sub nici un tratamentmedicamentos.

Urmrind evoluia rnii s-a observat c dup trei zile, jumtatea acoperit se regenereazmai repede dect partea neacoperit, iar dup 5 zile jumtatea acoperit este aproape vindecat[45]. Prin acest test se demonstreaz eficiena acestor preparate n tratarea i vindecarea rapid arnilor de piele. Procesul de vindecare poate fi accelerat prin utilizarea pansamentelor sub formde film obinute din soluii polimerice.

Acest studiu de caz a fost dat ca exemplu pentru a evidenia calitile preparatelor

propuse, dar pentru o mai bun evaluare a compuilor sub form de soluii polimere estenecesar testarea mai riguroas a preparatelor.


39/54

Capitolul V. Studii in vitro privind eliberarea de medicamente din matricea aliajului polimer APV-PHU______________________________________________________________________________

33

CAPITOLUL V

STUDIIIN V ITR O PRIVIND ELIBERAREA DE MEDICAMENTE DIN

MATRICEA ALIAJULUI POLIMER APV-PHU

Un medicament administrat tradiional, unui pacient va elibera toat substana activimediat dup ce acesta a fost introdus n organism, dup care are loc o scdere a concentraiei,din acest motiv periodic trebuie administrat o nou doz de medicament [46]. n general,medicamentul introdus n organism trebuie s aib un nivel minim pentru care acesta are efectulscontat i un nivel maxim peste care acesta devine toxic. Din acest motiv, se ncearc cu ajutorulsistemelelor ce elibereaz controlat ageni terapeutici, meninerea unei doze constante i optimede medicament n organism, prin eliberarea ntrziat a acestora [47]. Medicamentele

ncorporate n diferite tipuri de polimeri i direcionate spre o anumit int au o toxicitateredus ca urmare a plafonrii salturilor de substan farmaceutic activ liber, eliminnd astfelterapia discontinu [48].

V. 1. ELIBERAREAIN VITR O A ACIDULUI ACETILSALICILIC

n acest studiu ne-am propus s obinem informaii legate de modul de eliberare aacidului acetilsalicilic din filmele polimere obinute din compozitul alcool polivinilic-polihidroxiuretan prin metoda spectrofotometric, n vederea elucidrii mecanismelor ce au loc laeliberarea medicamentului din matricea polimer.

Filmele polimere au fost preparate utiliznd 2 grame de acid acetilsalicilic (AS) amestecat n 98 de grame de soluie polimer. Concentraia obinut a fost de 2 % AS. Soluiile au fostamestecate timp de 2 ore, degazate la o presiune 10-15 mmHg i apoi au fost turnate pe sticle cudimensiunile (220x240mm2). Filmele au fost uscate la temperatura de 40C n etuv la opresiune de 1-2 mmHg, timp de 48 de ore. Filmele obinute au o grosime de 1,2-1,4 mm i au fosttiate n ptrele cu dimensiunile 3 X 3 cm2 avnt masa iniial de 0, 5 grame.

Filmele cu diferite concentraii de PHU ce conin acid acetilsalicilic au fost imersate npahare ce conin 300 mL de ap distilat (pH=6) i meninute la temperatura de 26 C(1 oC). Ladiferite intervale de timp din pahar s-au scos cte 10 mL de soluie i s-a msurat absorbia lalungimea de und de 296 nm cu ajutorul unui spectrofotometru, 6505 UV/VISSpectrophotometer (Selected Science Ltd. England).

Rezultate i discuii:Profilul de eliberare a acidului acetilsalicilic in vitro din matricile polimere formate din

aliajul APV-PHU n ap distilat este prezentat n figura V. 1.Din aceste curbe se poate observa c preparatele elibereaz n primele minute o proporie

de pn la 40-45% din cantitatea iniial de medicament. Cantitatea de acid acetilsaliciliceliberat din matricea polimer depinde de proporiile PHU coninute n matricile polimere [49].n intervalul de timp urmtor, proporia de medicament eliberat este relativ constant pentru untimp destul de mare. Acest comportament indic existena n matricea polimer a aciduluiacetilsalicilic legat n proporie suficient de mare.

Cinetica de eliberare a acidului acetilsalicilc.Evaluarea cineticii de eliberare a AS din matricile polimere APV-PHU s-a fcut innd

cont de cele patru modele cinetice discutate anterior.


40/54


34

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45 70% PHU

50% PHU

32% PHU

25% PHU

12% PHU

EliberareadeAS,

%

Timp, minute

16% PHU

Figura V. 1. Profilul de eliberare a AS in vitro din matricile polimere formate din aliajul

APV-PHU n ap distilat, la temperatura camere [49].

Tabelul V. 1. Valorile constantelor cinetice (k) i a exponentului de difuzie (n) alepreparatelor ce elibereaz acid acetilsalicilic, pentru diferite modele de studiu a cineticii deeliberare.

ModelulKorsmeyer-

Peppas

Cinetica deordin zero

Cinetica deordin unu

ModelulHixson-CrowellProb

an K

R2

K(10-

4)

R2K

(10-4

)

R2KHC(10-

4

)

R2

P I 0,9260,64

30,99

0 61,7 0,976 11,760,94

8 840,94

6

P II 0,9790,59

90,98

899,5 0,984 23,4

90,98

4132,1 0,933

P III 0,789 1,96 0,981

72,7 0,950 22,57

0,957

58,7 0,888

P IV 0,996 0,989

0,993

139,7 0,932 25,66

0,982

144,8 0,923

P V 0,752 4,79 0,959

98,5 0,878 46,33

0,952

207 0,893

P VI 0,752 5,25 0,965 148,3 0,912 72,77 0,975 160,7 0,863


41/54


35

V. 2. ELIBERAREAIN VITR O A MOLDAMINULUI (BENZATHINIBENZYLPENICILLINUM)

Filmele polimere au fost preparate utiliznd moldamin (benzathini benzylpenicillinum)de la Antibiotice Iai dizolvat n ap distilat i amestecat cu soluiile polimere. Concentraiafolosit a fost de 0,375g Moldamin dizolvat n 2 ml de ap distilat, la 1g de aliaj polimer uscat.

Filmele cu diferite concentraii de PHU ce conin moldamin au fost imersate n pahare ceconin 500 mL de ap distilat (pH=6) i au fost meninute la temperatura de 29 C(1 oC). Ladiferite intervale de timp din pahar s-au scos cte 5 mL de soluie i s-a msurat unghiul de rotireal planului de polarizare al luminii medicamentului cu ajutorul unui polarimetru automat(ATAGO CO., LTD. Tokyo, Japan), la lumina galben a unei lmpi de sodiu cu lungimea de und589,44 nm.

Metoda polarimetricFenomenul de polarizare rotatorie reprezint rotirea planului de vibraie a vectorului

cmp electric dintr-o und luminoas polarizat liniar, cnd aceasta strbate anumite substane[50]. Experiena a artat c o raz de lumin monocromatic liniar-polarizat, trecnd printr-olam de cuar tiat cu feele perpendicular pe axa optic, rmne polarizat liniar, dar planul de

vibraie al vectorului electric se rotete cu un anumit unghi [51]. Mediile care au proprietatea de

a roti planul luminii polarizate liniar se numesc medii optic active. Unghiul de rotaie alplanului de polarizare al luminii este proporional cu grosimea l a substanei optic activestrbtut de lumin [12]: Aceast formul poate fi utilizat pentru determinarea concentraieiunor substane optic active n soluii lichide prin msurtori ale unghiurilor de rotire a planuluide polarizare a luminii dac se cunoate rotaia specific a medicamentului.

Puterea rotatorie specific estimat pentru moldamin, la temperatura de 29 C(1 oC),folosind lumina galben a unei lmpi de sodiu, cu lungimea de und de 589,44 nm este de 58, 570/cm.

Rezultate i discuiiProfilul de eliberare a moldaminului in vitro din matricile polimere formate din aliajul

APV-PHU n ap distilat cu pH=6 este prezentat n figura V. 2.Din aceste curbe se poate observa c preparatele elibereaz n primele minute o proporie

foarte mare din cantitatea iniial de medicament. Cantitatea de moldamin eliberat din matriceapolimer depinde de pH-ul mediului n care se realizeaz eliberarea dar i de proporiile APV-PHU coninute. n intervalul de timp urmtor, proporia de moldamin eliberat este relativconstant. Acest comportament indic existena n matricea polimer att a moldaminului legatct i a celui liber. Moldaminul liber trece uor n soluie, procesul fiind controlat doar desolubilitatea medicamentului [52].

Evaluarea cineticii de eliberare a moldaminuluiMe

Cristina Delia Nechifor Rezumatul Tezei de Doctorat

Documents

Transcript of Cristina Delia Nechifor Rezumatul Tezei de Doctorat