PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

28
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 1/28  Biomateriale pe baza de PHEMA cu aplicatii in ingineria tesuturilor dure Coordonator ştiintific : Masterand : S.L. Dr. ing. Catalin Zaharia  George Pelin Bucuresti, 2012 1 Universitatea P!"#EH$"%A din Bucure&ti 'acultatea de %(imie Aplicat) &i *tiin ța Materialelor

Transcript of PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

Page 1: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 1/28

 

Biomateriale pe baza de PHEMA cu

aplicatii in ingineria tesuturilor dure

Coordonator ştiintific : Masterand :

S.L. Dr. ing. Catalin Zaharia   George Pelin

Bucuresti, 2012

1

Universitatea P!"#EH$"%A din Bucure&ti

'acultatea de %(imie Aplicat) &i *tiința

Materialelor

Page 2: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 2/28

Cuprins

1. Introducere- Biomateriale...................................................................................................3

%lasi+icarea biomaterialelor-

Proprietatile biomaterialelor.

2. Osul ......................................................................................................................................7

'unctiile osului/

3. Polimeri pentru medicina- clasificare.................................................................................9

4. Poli (2-hidroietil metacrilat!- P"#$%...........................................................................11

Monomerul 2Hidroi Etil Metacrilat 3HEMA4 12

5erivati ai PHEMA16

Aplicatii 17

&. %cidul 2-acrilamido-2-metil propan sulfonic (%$P'%!.................................................19

8inteza AMP8A19

Proprietati19

Aplicatii ale AMP8A in medicina 21

. Conclu)ii..............................................................................................................................24

7. BIB*IO+,%I#................................................................................................................2

2

Page 3: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 3/28

1. Introducere- Biomateriale

 Ştiinta biomaterialelor   este : ştiinta care se ocupă cu interactiunile dintre

organismele vii şi materiale;, iar biomaterialele ca +iind :orice substante sintetice (metale şi

aliae! materiale ceramice! polimeri! materiale compo"ite! etc.# sau naturale (colagen!chitosan! celulo"ă# care pot fi folosite pe o perioadă de timp bine determinată! ca un $ntreg

 sau ca o parte componentă a unui sistem! capabile să interactione"e cu sistemele biologice $n

 scopul tratării! creşterii sau $nlocuirii oricărui tesut! organ sau functie a corpului%  <1=

Biomaterialele au o capacitate sporit) de a se integra &i de a +i tolerate de c)tre

organismul >n care sunt implantate, +iind capabile s) intre >n contact cu +luidele biologice

naturale &i cu tesuturile umane +)r) a provoca reactii adverse &i av?nd +oarte putine e+ecte

nedorite Biomaterialele trebuie s) aib) un grad ridicat de inertie c(imic) <2=

dat) cu dezvoltarea biomaterialelor au ap)rut &i problemele legate de tipul &i designul

materialului +olosit pentru implanturi, care au condus la pierderea prematur) a +unctiilor

implantului din cauza deterior)rilor mecanice, coroziunii sau biocompatibilit)tii insu+iciente

Biocompatibilitatea, bio+unctionalitatea &i >ndeplinirea unui anumit rol, speci+ic tesutului &i

locatiei >n care va +i implantat materialul sunt +actorii decisivi pentru utilizarea lor >n

dispozitive medicale &i implanturi <1=

"nitial, biomaterialele au +ost utilizate pentru >nlocuirea +izic) a tesuturilor dure sau

moi, degradate sau distruse >n urma unor procese patologice 5e&i tesuturile &i structurile

corpului uman +unctioneaz) pentru perioade +oarte mari de timp, acestea pot su+eri di+erite

 procese distructive precum +racturi, in+ectii, cancer, care cauzeaz) durere, des+igurare sau

 pierderea +unctiilor organismului @n aceste conditii, tesutul bolnav poate +i >ndep)rtat &i

>nlocuit cu un material sintetic adecvat <1=

5omeniile de aplicatii ale biomaterialelor sunt vaste rtopedia, c(irurgia estetica,

o+tamologia, c(irurgia maio+acial), cardiologia, urologia si neurologia &i practic toate

specialit)tile medicale nu num)r) mai putin de -00 de produse di+erite &i 10 din activit)tile

medicale necesit) utilizarea de biomateriale >n scopuri de diagnosticare, preventie &i terapie

3+igura 14 <6=

5in categoria biomaterialelor +olosite pentru realizarea implanturilor &i a

dispozitivelor medicale +ac parte urm)toarele materiale polimerii, metalele, ceramicele &i

compozitele gam) larg) de polimeri se +olosesc >n aplicatiile medicale, aceasta dator?ndu

se +aptului c) ace&tia se g)sesc sub di+erite +orme complee &i compozitii 3solide, +ibre,

+abricate, +ilme &i geluri4 Metalele sunt +olosite >n cazul implanturilor ortopedice, +iind

6

Page 4: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 4/28

cunoscute pentru rezistenta mare la uzur), ductibilitate &i duritate ridicat) Principalele

dezavantae al acestor metale sunt rigiditatea ridicat) pe care o au >n comparatie cu tesuturile

gazd), precum &i tendinta acestora de a crea arte+acte >n cazul procedeelor de diagnosticare

avansate 3investigarea cu computerul tomogra+ic &i rezonant) magnetic)4 <6=

%eramicele sunt, de asemenea, +oarte des >nt?lnite >n aplicatiile medicale datorit) unei

 biocompatibilit)ti bune cu tesutul gazd), o rezistent) ridicat) la compresiune &i coroziune

iura 1.1  &plicatii ale biomaterialelor $n medicina <6=

Clasificarea biomaterialelor 

Biomaterialele pot +i >mp)rtite >n mai multe categorii, in +unctie de di+erite criterii

/upa natura chimica

•  Biomaterialele metalice  sunt +olosite pentru aplicatii >n care implantul este supus

unor solicit)ri mecanice importante &i trebuie s) aib) o rezistent) m)rit) la oboseal) pentru a

+ace +at) activit)tilor zilnice la care este supus mers, mestecat, etc

•  Biomaterialele ceramice  sunt utilizate >n general pentru duritatea lor &i rezistenta

ridicat) la uzur) >n aplicatii precum supra+ete de articulatie pentru &old sau dinte dar &i pentru

 propriet)ti de initiatori de re+acere osoas), ca supra+ete de legare cu osul >n implanturi

-

Page 5: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 5/28

•  Biomaterialele polimerice  se +olosesc datorit) stabilit)tii &i elasticit)tii lor pentru

tendoane &i ligamente, +iind utilizate de asemenea >n supra+ete de articulatie cu +recare

sc)zut) datorit) propriet)tilor anti+rictiune &i anticoagulante Unele biomateriale polimerice

se utilizeaz) >n ultimul timp pentru propriet)tile lor biodegradabile &i bioresorbabileBiomaterialele compozite 3metaloceramice, polimerceramice, metalopolimerice,

ceramicceramice4 se utilizeaz) datorit) combinatiilor neobi&nuite de rezistent) mecanic),

duritate, greutate, stabilitate la temperaturi >nalte &i la coroziune sau conductivitate termic) &i

electric) <6=

/up0 radul de tolerare n oranism

1 temporare +ibre de sutur), proteze eso+agiene, unele atele ortopedice, sondediagostic

2  permanente sarme de sutur) si b'pass, proteze cardiace, proteze ortopedice, optolentile

oculareC

/up0 functia de reali)at

1 $nlocuire de tesut dur  >n ortopedie 3atele! capace#, dentistic) 3implanturi, coroane4 C

2 $nlocuire de tesut moale >n cardiologie 3artere4, o+talmologie 3lentile4C

6 biomateriale cu functii specifice membrane pentru industria +armaceutica, si s?nge,

membrane de dializ), stimulare cardiac), plaman arti+icial, biomateriale de diagnostic,

terapie, instrumentatieC

/up0 locali)are iomaterialele pot fi

1 intracorporale realizate sub +orm) de dispozitive complee de stimulare a proceselor

+iziologice 3 rinic(i arti+iciali pentru dializa s?ngelui, pl)m?n arti+icial de oigenare a

s?ngelui, inima arti+icial), pancreas arti+icial pentru eliberare de insulin)4, sub +orm) de

dispozitive semipermanente sau pentru dispozitive temporareC

2  paracorporale utilizate la inter+ata cu mediul biologic

6 etracorporale  utilizate pentru transportul s?ngelui si a lic(idelor trans+uzabile,

containere +armaceutice, tuburi, seringi, instrumente c(irurgicale, materiale de

>mpac(etare 3sterile si nesterile4

/up0 interactie cu oranismul se cunosc materiale

1 bioinerte  care nu provoac) r)spuns 3sau provoac) r)spuns minim4 din partea gazdei,

deci nu interactioneaz) cu tesutul viu cum ar +i portelanul dentar sau unele biosticle, >n

contact direct cu osul sau separate de acestea printrun strat subtireC

2 bioactive  care presupun interactiuni +izicoc(imice cu tesutul viu si dau r)spunsuri

 bene+ice, re+acerea >n zona de contact si stimularea cresterii de celule endoteliale

D

Page 6: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 6/28

6 biotolerate  separate de organism printro inter+at) su+icient de groas) >nc?t nu apar

 perturb)ri importante de compatibiliate cu acesteaC

- bioresorbabile  supuse unui proces de dizolvare resorbtie dup) introducere >n

organis, sunt treptat >nlocuite prin avansul tesutului viu

D hibride  care presupun asocierea unui material inert cu celule vii <-=

 Proprietatile biomaterialelor 

Un biomaterial poate s) aib) toate caracteristicile mecanice, +izice si c(imice cerute de o

aplicatie medical) dar la contactul cu mediile biologice, inclusiv cu organismul uman, el

g)seste conditii +iziologice particulare cu care interactioneaz) prin procese speci+ice,

 precum di+uzia de ioni si +luide, drena lim+atic, circulatia s?ngelui, dar si prin mecanisme

+iziologice 3locale si sistematice4 mai putin previzibile Aceste reactii speci+ice +ac ca

materialul s) +ie sau nu tolerat de mediul respectiv Mai mult, >n acelasi organism uman,

aceste conditii mecanice, +izicoc(imice si +iziologice variaz) >ntrun domeniu destul de larg

Un material care >ndeplineste la >nceput toate cerintele de biocompatibilitate poate s)

 piard) >n timp aceste calit)ti nu numai datorit) unor procese de uzur), oboseal), degradare,

dar si pentru c) tesuturile >nconur)toare, initial s)n)toase, se >mboln)vesc sau pur si simplu

>mb)tr?nesc <-=

"ndi+erent de aplicatia medical), un material biocompatibil trebuie s) >ndeplineasc)

urm)toarele cerinte

1 s) nu +ie toic si s) nu contin) produsi +iltranti

2 s) nu provoace e+ecte alergice, cancerigene, teratogene 3generate de anomalii

mor+ologice4

6 s) nu provoace +enomene de respingere de c)tre organism

- s) nu modi+ice compozitia s?ngelui si s) nu perturbe mecanismul coagul)rii 3s) +ie

(emocompatibil4

D s) nu modi+ice pHul biologic

. s) nu provoace sediment)ri >n tesuturi si biodegrad)ri

7 s) nu contin) site (idro+ile sau (idro+obe care s) +avorizeze p)trunderea si aderenta

celular) <-=

#este de biocompatibiliate, dup) recomand)ri din "8 F 10996 si E$ F 60996, cu

urm)toarele preciz)ri

.

Page 7: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 7/28

1 biocompatibilitatea materialelor >n contact cu organismul viu se stabileste prin teste

de laborator 3in vitro si e vivo4, teste preclinice 3in vivo4 pe animale, iar >n +inal prin

teste clinice 3in vivo4 pe organisme umaneC

2 testele se realizeaz) >ntro ordine +oarte precis), >n aceleasi conditii de pH 3bazicitate4,

temperatur), ca >n organismul viuC

6 anumite teste se pot realiza at?t in vitro c?t si in vivo, ele se numesc complementareC

- testele sunt di+erite, dup) cum materialele sunt >n contact cu organismul viu pe durat)

limitat) 32- (4, prelungit) 32- ( F 60 zile4 si permanent) 3peste 60 zile4C

D testele se +ac cu materiale de re+erint) 3de control4, procesate >n aceeasi manier), cu

aceeasi compozitie c(imic), sterilizate prin aceeasi te(nic)C este indicat ca materialul s)

nu +ie nici cel mai per+ormantC dar nici cel mai modest din punct de vedere al

 propriet)tilor de biocompatibilitate <6=

2. Osul

asele sunt organe rigide, cu structura complea, care constituie partea

endosc(eletronica al vertebratelor Acestea sustin si proteeaza di+erite organe ale corpului,

 produc celule albe si rosii din sange si stoc(eaza mineralele #esutul osos este un tesut

conuctiv dens <D=

Unul dintre tipurile de tesuturi care +ormeaza tesutul osos este tesutul osos mineralizat,

acesta o+erindui rigiditate si structura tridimensionala ca unui coral Alte tipuri de tesuturi

gasite in oase, includ maduva, endosteum, periostul, nervii, vasele de sange si cartilagiile !a

nastere sunt peste 270 de oase in corpul +atului 5ar multe dintre acestea se uni+ica pe masura

ce copilul creste lasand un total de 20. oase separate in corpul adultului cel mai lung os in

corpul uman este +emulrul si cele mai mici oase sunt oscioarele auditive <.=

Unitatea de baza este sistemul Haversian, care reprezinta o tia laminata, goala din

colagen si +os+at de calciu, miezul gol, canalul Haversian, +iind un canal nutritiv "n cadrul

unui os lung, multe dintre aceste sisteme Haversiene sunt combinate in paralel, +ormand osul

compact, care este optimizat sa reziste la +orte de compresiune si incovoiere !a etremitatea

oaselor, unde tensiunile devin mult mai complee, sistemele Haversiene se largesc si se

impart, pentru a +orma o retea spongioasa, sau osul spongios

5aca se taie in sectiune transversala intro regiune de os compact, se vor vedea inele din

sistemele Haversiene, +iecare dintre ele cu o gaura, in centrul canalului #aierea prin regiunea

7

Page 8: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 8/28

de os spongios, produce o sectiune complea mai mare, deoarece sistemele au numeroase

orientari di+erite <.=

i.2.1 8ectiune transversala a unui os <D,.=

Functiile osului 

asele au 11 +unctii importante in organismul uman

$ecanice

 protectie oasele pot servi la protearea organelor interne, cum ar +i craniul proteeazacreierul, sau coastele care proteeaza inima si plamanii

• structura osul o+era un cadru pentru a mentine corpul spriinit

• miscare oasele, musc(ii s(eletici, tendoanele, ligamentele, si articulatiile +unctioneaza

impreuna la generarea si trans+erarea +ortei pentru ca partile individuale ale corpului sau

intregul corp sa poate +i manipulat in spatiul tridimensional

• transductia sunetului oasele au mare importanta in aspectul mecanic al auzului

'intetice

•  producerea de sange maduva, localizata in interiorul cavitatii medulare a oaselor lungi si

intrinseci a oaselor spongioase, produce celule sanguine in procesul numit (ematopoiezei

$etaolice

• depozit de minerale oasele se comporta ca adevarate rezervoare de minerale importante

 pentru organism

/

Page 9: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 9/28

• +actorul de crestere al depozitarii matricea oaselor mineralizate stoc(eaza +actori

importanti de crestere cum ar +i insulina, +actorii de crestere, +actorul decrestere al

trans+ormarii, proteinele mor+ogenetice osoase si altele

depozit de grasimi maduva osoasa galbena actioneaza ca o rezerva de acizi grasi•  balanta acidbaza oasele proteeaza sangele in +ata sc(imbarilor de pH maore prin

absorbtia sau eliberarea de saruri alcaline

• detoi+iere tesutul osos poate de alt+el stoca metale grele si alte elemente straine,

inlaturandule din sange si reducandle e+ectele in tesutul lor Acestea pot +i ulterior

eliberate treptat pentru ecretie

• organe endocrine oasele controleaza metabolizarea +os+atului prin eliberarea +actorului

de crestere al +ibrolastelor26, care actioneaza asupra rinic(ilor pentru a reduce resorptiade +os+at %elulele oaselor pot elibera de alt+el un (ormon numit osteocalcin, care

contribuie la reglarea za(arului in sange 3glucoza4 si depunerilor de grasime

steocalcina creste secretia de insulina si sensibilitatea, pe langa cresterea numarului

celulelor care produc insulina, si reduce depozitul de grasimi <D=

3. Polimeri pentru medicina- clasificare

Polimerii sunt cele mai +olosite materiale >n cadrul aplicatiilor medicale 3tabelul 14

Aceste materiale pot +i +olosite >n realizarea de dispozitive cardiovasculare 3gre+e vasculare,

valve arti+iciale ale inimii4, implanturi mamare, lentile de contact, lentile intraoculare,

>nveli&uri pentru medicamente, ate c(irurgicale, adezivi &i substituenti pentru s?nge

aelul 3.1  )emple de polimeri utili"ati in aplicatii medicale <1,2=

P!"ME" "$#EBU"$#AEPolietilena de masa molec inalta 3PE4 "nlocuirea articulatiilor Polipropilena 3PP4 8uturiPolietilentere+talat 3PE#4 8uturi, proteze vascularePoliamide 3PA4 8uturiPolitetra+luoretilena 3P#'E4 %resterea tesutului moale, Proteze vascularePoliesteri Proteze vasculare, sisteme cu eliberare controlata

de medicamentePoliuretani 3PU4 5ispositive in contact cu sangele

Policlorura de vinil 3P%4 #ubulaturaPolimetacrilat de metal 3PMMA4 estaurari dentare, lentil intraoculare, inlocuirea

9

Page 10: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 10/28

articulatiilor 3cimenturi osoase4Poli(idroietilenmetacrilat 3PHEMA4 Patologii osoasePoliorganosiloani 3siloani4 "nlocuirea tesutului moale, o+talmologieHidrogeluri +talmologie, sisteme cu eliberare controlata de

medicamenteMA#E"A!E %MPI"#JE "$#EBU"$#AEPMMA umplutura de sticla estaurari dentare cimenturi dentareBisGMA F umplutura de 8i2 cuart estaurari dentare

aelul 3.2. Principalele domenii medicale de utilizare a polimerilor <1,2=

/omeniul #emplu

Autor in aplicarea tratamentelor #uburi de drena, canule%orectarea anomaliilor +unctionale #ia verticala Harrington

Asistarea la vindecare 8uturile, placile si suruburile la os

"mbunatatirea +uctiei 8timulator cardiac, lentile de contactAutor in stabilirea diagnosticului 8onde tuburin de drena%orectarea unor probleme estetice Mamoplastie de marire, marirea barbiei

"nlocuirea unei parti bolnave sau vatamate Articulati de sold, rinic(i arti+iciali

%omportamentul mecanic &i termic al polimerilor este in+luentat de c?tiva +actori,

incluz?nd compozitia c(imic), structura lanturilor polimerice, precum &i masa atomic) a

moleculelor 5e+ormatia plastic) >&i +ace aparitia atunci c?nd +ortele de actiune mecanice

cauzeaz) alunecarea staturilor componente, unul +at) de cel)lalt 8c(imb)rile >n structura

 polimerului, menite s) >mbun)t)teasc) rezistenta la alunecare dintre straturi, +ac ca rezistenta

mecanic) a materialului s) creasc), dar scade plasticitatea materialului 5e asemenea,

cresc?nd num)rul de macromolecule componente, se aunge tot la o mobilitate sc)zut) >ntre

straturi

Mecanismul de degradare a polimerilor cu o structur) semicristalin) se >mparte >n trei

mari etape @n prima etap), p)rtile amor+e sunt dizolvate de ap) Aceast) dizolvare nu

a+ecteaz) rezistenta mecanic) a polimerilor @n cea dea doua +az) au loc atacuri ale enzimelor

asupra polimerului, iar cea dea treia +az) const) >n eroziunea materialului 'actorii ceaccelereaz) +enomenul de degradare a polimerilor sunt

• +actorul (idro+ilic,

• cristalinitatea,

• m)rimea

Polimerii pot contine o mare varietate de aditivi, urme de catalizatori, in(ibitori, &i alte

componente c(imice necesare pentru sintezele lor %a &i >n cazul coroziunii materialelor

metalice, >n timp, >ntrun mediu +iziologic, aceste componente c(imice ale polimerilor sunt

10

Page 11: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 11/28

eliberate >n organism, &i pot produce reactii adverse din partea organismului uman Aceste

degrad)ri de material nu sunt binevenite, >n special cele ale polimerului acrilic 3un ciment de

oase +olosit >n general la +iarea implanturilor ortopedice de tesutul osos endoproteza de

&old, de genunc(i4 &i ale polivinilclor(idrelor 3polimeri cu elasticitate mare4

Propriet)tile mecanice ale materialelor polimerice depind de c?tiva +actori, &i anume

compozitia &i structura lanturilor macromoleculare precum &i masa atomic) a acestora

"n comparatie cu metalele &i ceramicele, polimerii au o rezistent) mecanic) mai mic)

 precum &i un modul de elasticitate mai mic, dar pot +i de+ormati p?n) la o valoare mai mare

>nainte de rupere <1=

4. Poli (2-hidroietil metacrilat!- P"#$%

Poli32(idroietilmetacrilatul4 este un polimer care +ormeaza un (idrogel in

apa A +ost inventat de 5ra(oslav !im pentru utilizarea la lentile de contact moi </=

  Acest polimer reprezinta, unul dintre cei mai +olositi polimeri sintetici in sectorul

 biomedical, principalele sale avantae +iind

• PHEMA este un polimer biocompatibil netoicC

• Monomerul, 2(idroietil metacrilatului 3PHEMA4, poate +i polimerizat sau

copolimerizat +ara di+icultate 3ca maoritatea polimerilor metacrilici4, iar +unctiile

alcoolice primare permit +ormarea de derivati HEMA cu legatura dubla nesc(imbataC

• PHEMA permite la randul sau asemenea substitutii, ceea ce conduce la +ormarea unei

game largi de derivati PHEMA pentru multiple aplicatii biomedicale

Aceste aspecte reprezinta argumente solide pentru eistenta unui numar +oarte mare de

cercetari asupra monomerului, (omopolimerului si copolimerului corespunzatori

5esi prima sinteza a HEMA si a (omopolimerului corespunzator PHEMA a +ost realizata

inca din 196., abia in 19DD, *ichterle si Lim identi+ica calitatile optice eceptionale ale

 polimerului, iar in 19.1 *ichterle descopera o metoda de obtinere a lentilelor din PHEMA

PHEMA si copolimerii sai au +oarte multe aplicatii ca materiale pentru imobilizarea

celulelor, a medicamentelor si enzimelor, lentilelor de contact s multe aplicatii o+talmologice,

in stomatologie, ca proteze si pentru materiale (emocompatibile, in ingineria tesuturilor

PHEMA este +olosit in multe aplicatii ortopedice datorita +aptului ca este biocompatibil si

are o duritate compatibila cu a osului atunci cand este polimerizat in masa

11

Page 12: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 12/28

HEMA este un produs comercial cu un cost relativ scazut Poate +i sintetizat prin

transesteri+icare din MMA si etilenglicol, ce duce la +ormarea dimetacrilatului de etilenglicol

3E5MA4, dar se mai obtine si un procent de acid metacrilic din (idroliza HEMA <-=

 Monomerul: 2-Hidroxi Etil Metacrilat (HEMA

i. 4.1 2Hidroietil Metacrilat

Masa moleculara 160,1D gmol%aracteristici +izice lic(id transparent incolor,usor de polimerizat, cu punct de

+ierbere 9D0%, solubil in apa, alcooli, eteri si alti solventorganici

"ntrebuintari produsul este in special utilizat la +abricarea de adezivi simaterial macromoleculare medicale, straturi termorigide,agenti de tratare a +ibrei, rasini +oto sensitive, etc

Precautii la transport siutilizare

a se evita epunerea la soare se acopera cu material isolateatunci cand sunt depozitate in aer liber a se evita contactul c apa pentru nu a se accelera

 polimerizareacoroziv pentru piele si mucoasa, se spala cu apa dupa atingere  <7=

i.4.2 btinerea HEMA si E5GMA

Mai eista si alte metode de obtinere, dar sunt mai putin +olosite <-=

'oarte multe aplicatii au nevoie de HEMA pur, de aceea puri+icarea acestui monomer

se +ace pe baza solubilitatii in apa sau in dietil eter si a insolubilitatii in eter de petrol sau

(ean 3E5MA este solubil in (ean4

12

Page 13: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 13/28

HEMA poate +i polimerizat prin initiere sau radicali liberi la +el ca derivatii de acid

metacrilic "nitiatorii anionici sunt +olositi pentru a prepara PHEMA izotactic Polimerizarea

este +oarte eoterma si ar trbui sa +ie realizata intrun mediu ce retine caldura de reactie

5eoarece pentru aplicatiile biomedicale ne intereseaza PHEMA reticulat, sa studiat

mai putin PHEMA solubila care sa contina HEMA pur Polimerii nereticulati sunt insolubili

in apa, dar sunt solubili in dimetilsul+oid, dimetil+ormamida, alcooli sau dietilglicol

Polimerii reticulati gon+leaza in apa, dar gon+leaza mai bine in solventi organici

 polari, ca alcoolul sau etilenglicol Pentru a indeparta monomerii si oligomerii reziduali din

gelurile de PHEMA, acestea sunt spalate cu apa distilata

8au studiat e+ectele toice ale HEMA si PHEMA, rezultand ca HEMA este +oarte

 putin toic, dar are e+ecte iritante 8pre eemplu, inectia intradermala de HEMA in

concentratie mica 314 in solutie salina a introdus o slaba iritatie la soareci, iar in concentratii

mari 3204 a determinat reactii pronuntate Hidrogelurile de PHEMA implantate in tesutul

musc(iului la soareci au condus la iritatii, dar +oarte slabe <-=

 !eri"ati ai PHEMA

5atorita gruparilor (idroietil ale poli32(idroietil metacrilatul4, acest polimer

 prezinta proprietati de (idro+ilie si de biocompatibilitate +oarte bune PHEMA si (idrogelurile

de PHEMA au +ost considerate ca +iind materiale ideale pentru utilizarea intro varietate mare

de aplicatii medicale

 $anocompozite 8i2pHEMA poroase, au prezentat rezistenta la tractiune si

 proprietati de gon+lare imbunatatite +ata de pHEMA, nanoparticulele 8i2 sau dovedit a +i

 bioactive si +avorizeaza +ormarea apatitei pe supra+ata (idrogelului modi+icat, atunci cand a

+ost introdus in 8B'

8au sintetizat monomaleamide ale c(itosanului, pe baza c)rora sau obKinut prin

copolimerizare cu HEMA sau $"PAM, (idrogeluri sub +orm) de +ilem cu bune propriet)Ki de

um+lare &i care prezint) un pro+il optim de eliberare al medicamentului >nglobat 3clor(idrat de

 pilocarpin)4 au prezentat adezivitate la mucoasele model &i o valoare a temperaturii tranziKiei

de +az) aproape de cea +iziologic), >n +uncKie de compoziKia nanoparticulelor </=

Hidrogelurile pe baz) p3HEMA4 au +ost +olosite pentru protezarea Kesuturilor moi,

datorit) caracteristicilor de biocompatibilitate, permeabilitate mare +aK) de moleculele mici,

(idro+ilicitate mare, consistenK) moale, &i >n plus, p3HEMA4 are un conKinut de ap) similar

cartilaului articular 8e introduc >n matricea tridimensional) comonomeri cu caracter

16

Page 14: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 14/28

 puternic (idro+il 3acid acrilicAA, acrilamid)AAm4 sau (idro+ob 3acrilat de etil AE, acrilat

de butil AB4 si ca agent de reticulare sa +olosit #EG5A Prin copolimerizarea HEMA cu

AA sau AAm, >n prezenK) de reticulant #EG5A se obKin (idrogeluri cu (idro+ilie crescut),

 prin introducerea >n structura materialului a grupelor F%H sau F$H2, materialele obKinute

+iind sensibile la variaKia pHului mediului

  5atorit) aplicaKiei ca substituent de cartila articular, (idrogelurile au +ost testate

 pentru a le caracteriza din punct de vedere tribologic #estele au +ost realizate at?t la scar)

macro c?t &i nano "n concluzie, protocolul eperimental +olosit nea permis >mbun)t)Kirea &i

controlarea (idro+iliei (idrogelurilor HEMA ast+el >nc?t ele sa aib) un comportament

(idro+ilic asem)n)tor cu cel al cartilaului articular <9=

!a +ormarea de materiale cu caracteristici de (idrogel "P$urilor prin

 polimerizare radicalic) sa utilizat un sistem de iniKiere redo constituit din persul+at

de amoniu 3AP84 si $,$,$L,$Ltetrametiletilen diamin) 3#EME54, sistem capabil s)

declanseze reacKia de polimerizare usor, >ntrun timp scurt si +)r) s) determine producerea

de produsi citotoici pe baz) de colagen modi+icat cu an(idrid) maleic) 3%AM4 si

 pHEMA aportul molar AP8#EME5 +olosit a +ost de 11 3molmol4 pentru toate

(idrogelurile preparate

Hidrogelurile constituite din %A"# si pHEMA au o stabilitate termic) mai mare

dec?t colagenul pur 32D9 o%4 sau +unctionalizat cu A"# 32/0 o%4, e+ect datorat prezentei

 polimerului sintetic >n structura "P$urilor

8au obtinut retele semi"P$ pornind de la colagenul modi+icat cu an(idride si

 polimerizarea grupei +unctionale duble atasate la biopolimer cu HEMA, >n prezenta unui

sistem initiator 3AP8, #EME54 <10=

'inte)a si proprietati

HEMA este un polimer (idrosolubil care poate polimeriza in di+erite conditii, la

temperaturi oase 3de la 200% pana la 10 0%, obtinanduse polimerul sau, PHEMA

Gruparile (idroietil ale polimerului con+era proprietati de (idro+ilie si o buna

 biocompatibilitate, acestea putand +i +olosite 3dupa modi+icarea c(imica sau gre+are4 pentru a

+orma complecsi cu numeroase tipuri de molecule si ioni 5uritatea polimerului, obtinut prin

 polimerizarea in masa depinde de cantitatea de apa utilizata pentru prepararea (idrogelului

1-

Page 15: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 15/28

utilizand o cantitate redusa de apa, rezistenta mecanica a polimerului este +oarte

asemanatoare cu cea a oaselor, sau c(iar mai mare

"ntrun brevet din 8tatele Unite, este prezentata o metoda pentru prepararea de

 polimeri poli32(idroietil metacrilat4 prin procedeul de polimerizare in precipitaresuspensie

in care amestecul de reactie care cuprinde monomer (idroil metacrilat 3HEMA4, solvent si

initiator radicali liberi, este supus la incalzire un timp adecvat pentru ca +ormarea PHEMA

"mbunatatirea adusa de acest proces, se re+era la restrictia ca HEMA sa posede mai putin de

0D masic continut de acrilat poli+unctional, incorporand un agent de suspensie in

amestecul reactiei, agitand amestecul de reactie pe perioada incalzirii, si restrictionand

solventul utilizat pentru a avea parametrul de solubilitate cuprins intre 7,D si 9, pentru a +orma

 particule de polimer PHEMA cu marimi cuprinse intre 60 si 1000 Nm si avand masa

moleculara variind de la aproimativ D00 000 la 2 000 000 <11=

Polimerizarea HEMA in suspensie a +ost utilizata si pentru a obtine microgranule

incarcate, +ie cu grupari pozitive 3obtinute prin copolimerizarea cu 2 metacriloiloi eil

acetoacetat MEAA4 +ie cu grupari negative 3prin copolimerizarea cu clorura de

dialildimetilamoniu 5A5MA%4

"n momentul polimerizarii, in interiorul microgranulelor era incorporata o vopsea

+luoresecenta Microgranulele +luoresecente au +ost inseminate pe celule endoteliale si au +ost

:acaparate; 3internalizate4 rapid

Analizele #EM si de microscopie con+ocala au ilustrat ca ambele tipuri de granule au

+ost :acaparate; de catre celulele endoteliale, dar granulele incarcate negativ au parut a +i mai

usor +agocitizate Ast+el de microgranule pot +i utilizate pentru a analiza angiogeneza

tumorala deoarece ele se pot acumula in interiorul tesuturilor datorita e+ectului EP 3retentie

de permeabilitate sporita4 <12=

Pentru a optimiza utilizarea PHEMA in aplicatiile biomedicale, sau +acut studii si

 pentru a dezvolta noi sisteme de polimerizare initiator accelerator, cu toicitate mai scazutaHEMA este adesea polimerizat +olosind radicali liberi ce sunt eliberati in timpul reactiei

redo Acceleratorul polimerizarii 3de obicei, peroidul de benzoil4 este descompus de

initiator 3de obicei, o amina substituita ca si $$dimetil anilina sau $$ dimetil paratoluidina4

si aceasta elibereaza radicali liberi adicali liberi induc desc(iderea dublei legaturi a unei

molecule de HEMA si un radical este transmis la aceasta molecula monomerica instabila,

care poate la randul ei sa reactioneze 3si sa +ie gre+ata pe4 cu noua molecula de monomer %u

toate acestea, utilizarea aminelor substituite genereaza produsi de reactie secundari, maronii,care sunt prinse in interiorul polimerului, si sau dovedit a +i iritante "n plus, sistemul

1D

Page 16: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 16/28

 peroid de benzoil amina, genereaza o cantitate mare de caldura in timpul polimerizarii, care

 poate sa avanseze +oarte +apid Unul din studiile e+ectuate propune utilizarea unui nou sistem

redo in care peroidul de benzoil este descompus de acidul ascorbic 3vitamina %4 %ineticile

de polimerizare au +ost studiate prin microscopia aman, care permite un studiu cantitativ

asupra disparitiei dublei legaturi %O% a monomerului in timp "n plus, analizele aman au

aratat ca reziduuri de F%H apar pe polimer si sar putea datora +ragmentarii acidului

ascorbic <16=

PHEMA poate +i +olosit si in aplicatii sub +orma de compozite, in care nanoparticule

 precum 8i2 sau #i2 se adauga pentru imbunatatirea proprietatilor pe care acest polimer le

are

Ast+el, nanocompozite 8i2pHEMA poroase au +ost preparate prin +otopolimerizare

radicalica la temperatura camerei, +olosind ca initiator benzoin metil eter si EG5MA ca agent

de reticulare "n comparatie cu pHEMA, compozitele au prezentat rezistenta la tractiune

imbunatatita, iar proprietatea de aderenta la trombocite a ramas la +el de buna ca cea a

 polimerului simplu, ceea ce sustine utilizarea unor ast+el de compozite pentru aplicatii

antitromobotice <1-=

 $anocompozite 8i2pHEMA au +ost sintetizate si +olosind ca initiator A"B$ prin

 polimerizare in lant, analizele asupra lor demonstrand imbunatatirea proprietatilor de

gon+lare, +ata de pHEMA 5e asemenea, nanoparticulele 8i2 sau dovedit a +i bioactive,

+avorizand +ormarea apatitei pe supra+ata (idrogelului modi+icat, atunci cand a +ost introdus

in 8B' %ompozitele bioactive obtinuite pot +i utilizate pentru a realiza substraturi bioactive

 pentru ingineria oaselor <1D=

8tudiile realizate asupra compozitelor cu #i2 au demonstrat imbunatatirea capacitatii

de calci+iere a (idrogelurilor pHEMA #i2 prin adaugarea nanoparticulelor, observanduse

in+iltrarea de +os+at de calciu pana la 1000 Nm %apacitatea de di+uzie a ionilor de calciu a

+ost in+luentata de porozitate interconectivitatea porilor in (idrogelurile polimerice, care au+ost la randul lor in+luentate de prezenta #i2 si de concentratia monomerului !a concentratii

mici, compozitele au prezentat mai multi pori si proprietati de supra+ata mai bune +avorizand

atat +ormarea de +os+at de calciu, cat si cresterea celulara !a concentratii mari de HEMA,

aditia de #i2  a avut un impact mai mare asupra cresterii rezistentei mecanice a

(idrogelurilor decat asupra capacitatii de calci+iere #estele de citotoicitatea au demonstrat

+aptul ca (idrogelurile cu continut 7D #i2 nu sunt toice pentru celulel +ibroblaste 6#6

Ast+el, aceste (idrogeluri ar putea avea ca aplicatii reconmstituiri destinate tesuturilor moisau dure <1.=

1.

Page 17: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 17/28

 Aplicatii

"n literatura de specialitate eista numeroase studii in legatura cu posibilitatea ca celulele

din clasa monocite macro+age sa se degradeze si sa resoarba pHEMA dupa implantarea invivo <17=

"n ceea ce priveste biodegradabilitatea pHEMA, sa descoperit recent adaugarea de

cantatitati mici de reactiv de reticulare 3EG5MA4 in timpul polimerizarii poate modi+ica

semni+icativ (idro+ilia polimerului 8a studiat si capacitatea in vitro a liniei de celule

macro+age 77-2 de activare atunci cand acestea sunt in contact direct cu polimerul

Activarea are loc in contact cu supra+ata polimerului, +ie ca acesta e linear sau reticulat "n

cazul polimerilor liniari, stratul peri+eric al materialului este intens (idratat, +apt care

+avorizeaza resorbtia macro+agelor 'agocitoza +ragmentelor de polimer a +ost observata prin

#EM Ast+el, pHEMA poate +i erodata de catre macro+age in special cand este polimerata

+ara agenti de reticulare <1/=

"mobilizarea de proteine in pHEMA

"mobilizarea de proteine poate +i realizata la temperaturi oase pentru a pastra structura si

activitatea biologica a proteinei Polimerizarea poate +i realizata la temperaturi scazute in

conditii controlate stricte printrun sistem redo 'os+ataza alcalina 3AlQP4 este o

+os+o(idrolaza care +oloseste esteri mono+os+orici ca substraturi la pH ridicat 3intre 7. si /D4

AlQP este sintetizat prin osteoblaste si condrocite si este implicat in procesul de mineralizare

a oaselor si cartilaelor %and granulele de pHEMAAlQP au +ost incubate inntrun +luid

sintetic asemanator corpului omenesc 3imitarea compozitiei ionice a +luidului etracelular

omenesc4, depozitele de calciu si +os+at pot +i observate pe supra+ata si in interiorul granulei

"n caz contrar, granulele de pHEMA singure nu induc calci+ierea !a microanaliza E5R sa

con+irmat ca aceste crsitale de calciu si +os+at 3cu raportul %aP +iind de 1,-74 se dezvolta

 pana la 60 de Sm in interiorul granulei cristalele cresc progresiv si continua sa se dezvolte pe

supra+ata materialului, +ormand globule calci+iate 3calcos+erite4 ce contin +os+at octacalciu

(idratat cu D molecule de apa %a/H23P-4., DH2C +os+at tricalciu (idratat %a63P-42, xH2

si (idroiapatita %a103P-4.3H42 Aceste calcos+erite au aceleasi caracteristici si dimensiuni

ca a celor observate in cartilaul de crestere al +atului uman si in osul in crestere rapida

observat in +racturi <19=

17

Page 18: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 18/28

Aderenta la celulele de tip osteoblaste

5atorita (idro+iliei avansate a pHEMA, celulele de tipul osteoblastelor au o usoara

tendinta de a se imprastia si de a uni+ormiza pe supra+ata polimerului %and granulele de

 pHEMA AlQP au +ost incubate in +luid corporal, au +ost acoperite de calcos+erite %elulele detip osteoblaste inseminate pe nodule precum %aP prezinta o aderenta pre+erential si atasare

de acesti nodule Ele se uni+ormizeaza si se leaga prin pseudopode lungi intinzanduse pana

la calcos+erite, in timp ce +ilopodele scurte si subtiri sunt directionati de la celula corporala la

supra+ata polimerului $umarul de +ilopode si pseduopode a +ost masurat prin analiza

imaginilor 8EM $umarul +ilopodelor scade iar cel al pseudopodelor creste pe celulele

inseminate pe granule de polimer acoperite cu calcos+erite <20=

Aderenta la osteoblaste sa descoperit a +i mediata de 8ialoproteina soasa 3B8P4 si

+ibronectina adsorbita la supra+ata cristalelor elementare de (idroiapatita +ormand

calcos+erite Ambele molecule au +ost identi+icate prin microscopie con+ocala cu anticorpi

marcati +luorescent sau prin intermediul 8EM B8P si +ibronectina sunt adezivi molecular

care sunt sintetizati si eliberati si de catre celule pentru a usura aderenta Ambele protein sau

adsorbit imediat pe cristalele (idro+obe de (idroiapatita, dar nu pe supra+ata

 polimerului<19=

Utilizarea biomaterialelor pe baza de pHEMA in aplicatii de ingineria tesuturilor este

studiata si in eperimentari ce implica copolimeri cu compusi precum acidul 2

metaciloilamido glutamic 3MAGA4 Un studiu recent prezinta capacitatea de mineralizare a

acestor noi copolimeri in +luide sintetice

Au +ost preparati copolimeri p3HEMAcoMAGA4 cu di+erite concentratii +olosind ca

initiator peroiduld e benzoil si ca agent de reticulare EG5MA Monomerul si polimerii au

+ost caracterizati apoi prin spectroscopie '#" A# pentru a le con+irma structura

Analizele au demonstrat capacitatea polimerilor de a initia +ormarea si cresterea cristalelor de

HA pe supra+ata lor in +luide sintetice, +ormarea calcos+eritelor +iind ilustrata de rezultatele

analizelor 8EM 3prin prezenta calciului si +os+orului pe supra+ete4 si E5R 3prin evaluarea

raportului %aP avand valori apropiate de 1.74 Aceste noi biomateriale pot +i utilizate pentru

sisteme de reconstructive osoasa <21=

1/

Page 19: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 19/28

&. %cidul 2-acrilamido-2-metil propan sulfonic (%$P'%!

i.&.1 Acidul2acrilamido2metil propan sul+onic

Acidul 2acrilamido2 metilpropan sul+onic 3AMP8A4 este un monomer reactiv,

(idro+il, +olosit pentru a modi+ica propietatile c(imice ale multor polimeri anionici !a

inceput acest monomer a +ost utilizat in domeniul +ibrelor acrilice Astazi, el este +olosit in

multe tipuri de aplicatii printer care tratarea apelor, industria petrolului, c(imicalele din

constructii, (idrogeluri pentru aplicatii medicale, produse pentru ingriire personala, acoperiri

sub +orma de emulsii, adezivi si compusi pentru modi+icarea proprietatilor reologice <22=

 #inte$a AMP#A

Acest monomer este obtinut prin reactia itter a acrilonitrilului si izobutilenei in

 prezenta de acizi sul+onici +oarte concentrate 3precum amestecuri de acid sul+uric de di+erite

concentratii4 si a apei <26=

i.&.2 Ecuatia itter de obtinere a APM8A din izobutena si acrilonitril

 Proprietati 

Masa moleculara 207,2D gmol'ormula moleculara %7H16 $-8%aracteristici +izice Pudra alba cristalina sau particule granulateC

densitate O 1,1gcm6 31D.0%4C punct de topire O 19D0%alelul &.1 Propietati AMP8A <2-=

19

Page 20: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 20/28

'tailitate hidrolitica si termica grupa geminala dimetil si grupa sul+ometil, se

combina pentru a impiedica steric +unctionalitatea amidica si sa o+ere atat stabilitate

termica cat si (idrolitica polimerilor care contin AMP8A

Polaritatea si hidrofilia grupa sul+onata con+era monomerilor un grad inalt de

(idro+ilie si caracter anionic in intervalle largi de pH "n plus, AMP8A absoarbe usor apa,

si o+era, de asemenea le asigura polimerilor caractersitici de transport si absorbtie de apa

imbunatatite

'oluilitatea AMP8A este +oarte solubila in apa si dimetil+ormamida 35M'4 si de

asemenea prezinta solubilitate limitata in maoritatea solventilor organici polari

Inhiarea precipitarii cationilor di5alenti  acidul sul+onic in AMP8A are grupe

ionice +oarte puternice si ionizeaza complet in solutii apoase "n aplicatii unde

 precipitarea de saruri de minerale este nedorita, incorporarea unui polimer care contine

c(iar si o mica cantitate de AMP8A poate in(iba semni+icativ precipitarea cationilor

divalenti ezultatul este o reducere semni+icativa in precipitarea multor saruri minerale,

incluzand cele de calciu, magneziu, +ier, aluminiu, zincu, bariu si crom

,aportul de reacti5itate AMP8A reactioneaza bine cu o varietate de monomeri

vinilici

$1 r1 r2 Caracteristicile sistemului de reactie

8tiren 116 061 5M', .0T%, A"B$2Hidroietil metacrilate 3HEMA4 0/. 090 Apa, .0T%, A"B$

2Hidroipropil metacrilate .60 00- Apa, /0T%, 3$H-4282/

 $,$5imetilacrilamide 12. 0./ Apa, 60T%,  282/

aelul &.2 eactivitatea AMP8A +ata de di+eriti monomeri 3M2O AMP8A sau sarea de

sodium a AMP8A4 <2-=

5atorita proprietatilor lor, copolimeri pe baza de AMP8A sau utilizat si pentru aplicatii

ce vizeaza electrocromatogra+ia capilara %opolimerii AMP8A cu varietati de acrilati si

derivati de acrilamida, sintetizati prin polimerizare radicalica +ormand +aze pseudostationare

au o+erit separari e+iciente in prezenta de solventi organici de concentratii mare, unii dintre ei

avand conductivitate electrica scazuta Analiza relatiei energiei de solvatare lineare 3!8E4 a

aratat di+erente semn+icative in selectivitatea copolimerilor AMP8A si micelele de dodecil

sul+at de sodiu 38584 8a aratat ca c(imia legaturii spacerului contribuie la crearea de

di+erente semni+icative de selectivitate c(imica de la polV3AMP8laurVl met(acrVlate

3!MAt44 la polV3AMP8laurVl met(acrVlamide 3!MAm44 PolV3AMP8alQVl met(acrVlate4 a

 prezentat o capacitate mai mica de crea legaturi de (idrogen si o capacitate de coeziune mai

mica decat PolV3AMP8alQVl met(acrVlate4 8au sintetizat noi P8P polimerici si prin

20

Page 21: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 21/28

copoliemrizarea AMP8 cu di(Vdroc(olesterVl acrVlate 35H%HAt4 si t octVl acrVlamide

3tAm4 si de asemenea cu un sistem mit polV3met(Vl met(acrVlateet(acrVlatemet(acrVlic

acid4<2D=

 Aplicatii ale AMP#A in medicina

Hidrogel medical cand AMP8A este introdus intrun (idrogel cu absorbtie mare de

apa si de gon+lare sunt cruciale pentru aplicatiile medicale Hidrogelurile cu AMP8A au

aratat conductivitate uni+orma, impedanta electrica oasa, putere de coeziune, aderenta

 potrivita pentru piele, biocompatibilitate si apt pentru utilizari repetate, +iind utilizat la

electrozi electrocardiogra+i 3E%G4, electrod de de+ibrilare, placute electroc(irurgicale de

impamantare si electrozi ionto+oretici de eliberare de medicamente "n plus, polimerii obtinuti

din AMP8A sunt utilizati ca (idrogeluri de absorbtie si componente de legatura la

 pansamente <2-=

"n ultimii ani, sa cercetat aplicarea compusilor precuma AMP8A si PHEMA in sisteme

de eliberare controlata de biomateriale si substraturi pentru ingineria tesuturilor

Gre+area matasei cu grupe acide poate conduce la +ormarea (idroiapatitei prin incubarea

in mediu asemanator plasmei sanguine Unul dintre studiile recente se aeaza pe dezvoltarea

ideei ca +unctiunile acide stimuleaza +ormarea de (idroiapatita Ast+el, polimerii din +ibre

natural au +ost modi+icati c(imic pentru a imita comportamentul proteinelor osoase

responsabile de mineralizare "n 2010, % Ia(aria et al a gre+at acidul 2acrilamido2

metilpropan sul+onic 3AMP8A4, 2(idroietil metacrilat acid 2acrilamido2metilpropan

sul+onic 3HEMAAMP8A4 and dietilamino etil metacrliat 35EAEMA4 pe +ibroina din

matasei prin initiere cu azotat de ceriu amoniu

Procedura de gre+are a constat in tratarea +ibrelor cu azotat de amoniu 3%e-4 in solutie de

acid sul+uric in atmos+era inerta timp de 60 de minute Apoi au +ost adaugate solutiile de

monomer AMP8A, HEMA AM8PA 3cu 10 molar AMP8A4 si 5EAEMA in mediul de

reactiei iar temperature a +ost ridicata la -D0% 5upa 2- de ore, reactiile de gre+are au +ost

aproape complete si +ibrele au +ost spalate cu apa demineralizata pentru a indeparta resturile

de sare de ceriu si apoi au +ost uscate la 670%

Polimerii obtinuri au +ost caracterizati prin analize '#" ans RP8 pentru a demonstra

 producerea reactilor de gre+are %apacitatea de biomineralizare a +ibroinei gre+ate a +ost

analizata prin incubarea in solutii ce imita +luidele corporale 38B'14 ezultatele obtinute au

21

Page 22: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 22/28

indicate +aptul ca +ibroina gra+ata cu grupe acide si amine are capacitatea de a induce

depuneri de apatite pe supra+ata sa in 8B'1 Analizele 8EM au demonstrate prezenta

depunerilor de (idroiapatita pe supra+ata probelor de +ibroina gre+ata iar valoarea raportului

%aP a +ost apropiata de cea a (idroiapatitei osoase 31.74 prezeta calcos+eritelor si a

nucleerea apatitei poate +i atribuita eistentei acestor grupe acide si aminice de pe +ibrele de

matase 'ormarea (idroiapatitei poate +i accelerate prin tratamentul anterior cu o solutie

apoasa ce contine ioni de calciu 3solutie de %a%l24 de concentratii mai mari sau egale cu 1

Qmolm6 Aceste concluzii sustin utilizarea acestor biomateriale ca potentiali inlocuitori de

oase, datorita capacitatii lor de mineralizare reala <2.=

8au sintetizat (idrogeluri superporoase +olosind monomeri vinilici, printre care si

AMP8A si HEMA, prin polimerizare in prezenta bulelor de gaz +ormate prin reactia c(imica

dintre un acid si $aH%6 8istemul de obtinere a (idrogelurilor poroase contine pe langa

monomer, un agent de reticulare, apa 3daca este necesar4 si stabilizator, acid, initiator,

catalizatori si agent de spumare pHul solutiei de monomer a +ost men inut la valoarea D cuț  

autorul acidului acrilic sau H%l Pentru monomerii cu pH scazut, precum AMP8A, solutia a

+ost titrata cu $aH pentru a ridica valoarea pHului la D. Adaugarea bicrabonatului de

sodiu, cu rol de agent de spumare a crescut pHul in vederea accelerarii polimerizarii

olumul (idrogelului superporos +inal sa marit de 2 pana la 10 ori +ata de cel al solutiei

initiale Hidrogelurile au +ost scoase din eprubete si gon+late in apa 3pentru a indeparta

resturile de compusi solubili precum stabilizatorul4 inainte de uscare

Aceste (idrogeluri superporoase gon+leaza +oarte rapidW si prezinta proprietati

superabsorbante Aceste geluri vor +i utile in cazul in care cererile de supra+ata mare si

trans+er de masa rapid sunt bene+ice 5esi prezinta proprietati superabsorbante, este limitata

aplicarea utila a acestora datorita um+larii rapideUn ast+el de (idrogel este etrem de util in

 proiectarea de noi sisteme de eliberare controlata de medicamente <27=

"n continuarea studiului, sa incercat realizarea de substraturi potrivite pentru aplicatiide ingineria tesuturilor sau c(iar implanturi de biomateriale, prin investigarea prepararii

+ilmelor de +ibroina regenerate din solutii de bromura de litiu Ast+el, dupa +unctionalizarea

+ibrelor de +ibroina cu grupe acide, au +ost preparate +ilme, prin solubilizarea a 1 g +ibroina

 puri+icata in solutie de !iBr 9D M si dializarea in pungi de celo+an timp de 6 zile, solutia

+iind pastrata la +rigider 8olutiile de +ibroina simpla, respectiv +ibroina +unctionalizata

3+ibroina"A, +ibroinaAMP8A, +ibroinaHEMAAMP8A, +ibroinaHEMA"A4 si alcool

 polivinilic au +ost amestecate in di+erite concentratii masice 31000, D00, 01004, +ilmeledepuse pe vase Petri au +osta poi uscate in vid la temperature camerei

22

Page 23: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 23/28

8au realizat analize AMA$ si masurari de ung(i de contact si de asemenea, teste de

citotoicitate Ast+el, valorile ung(iurilor de contact au aratat caracterul (idro+ilic al +ilmelor

de +ibroina, ceea ce ar putea spori adeziunea celulara si proli+erarea %itocompatibilitatea

+ilmelor +ibroina AP a rezultat a +i +oarte buna, rezultatele indicand ca +ilmele de matase

modi+icata si grupele carboilice si sul+onice au capacitatea de a induce depozite de apatite pe

supra+ata acestora in 8B'1 <2-=

Un derivat de $a al poliAPM8A sa mai utilizat &i sub +orm) de copolVmer

PAMP8$aMMA pentru a realiza tablete pe baza de comple medicament cationic

 polianion cu aplicaKii >n sisteme de eliberare controlat) %opolimerul PAMP8$aMMA a +ost

 preparat prin polimerizare radicalica >n soluKie a AMP8$a si metilmetacrilatului

Polimerizarea a avut loc >n baie de ulei la 7DX% timp de 2- de ore, urmat) de uscarea >n aer

timp de 2 zile &i apoi >n vacuum timp de mai multe zile 8a ad)ugat o cantitate de solutie de

medicament >n eces pentru a obKine un comple PAMP8$aMMA precipitat, care a +ost

apoi sp)lat pentru a >ndep)rta compu&ii solubili si apoi uscat Apoi au +ost +ormate pastille de

diverse dimensiuni 3D6 Nm, 1D0 Nm, 2D0 Nm4 sa studiat solubilitate medicamentului, masa

molecular a polimerului si tipul de medicament cationic atasat, si de asemenea in+luenKa

dimensiunii tabletei asupra pro+ilurilor de eliberare 8au obtinut pro+ile liniare de eliberare a

medicamentului din polimerC iar e+ectul geometriei tabletei asupra pro+ilului de eliberare a

aratat ca grosimea a +ost un parametru de control important controland durata eliberarii 8a

observant o buna concordanK) intre pro+ilele tabletelor de di+erite dimensiuni calculate

respetiv cele reale Materialul sa dovedit a +i mai (idro+ob decat copolimerul P8PMMMA

studiat anterior Pro+ilele de eliberare a medicamentului sau dovedit a +i dependente de

natura medicamentelor legate 8au +acut si teste de cromatogra+ice pentru a determina masa

moleculara a polimerului, acestea aratand ca polimerul preparat cu o cantitate de initiator de

1 are o masa molecular mai mic) +ata de cel preparat cu un procent de intitior de 0D <2/=

Un alt studiu ce vizeaza AMP8A pentru aplicatii biomedicale descrie un nou sistem polimer imprimat 3sau inscriptionat4 molecular selectiv 3M"P4 pentru 5+enilalanina, in care

 polimerizarea are loc in solutie apoasa 8istemul unic de polimer cuprinde monomer

+unctional cu molecula selectiva (idro+oba, Yciclodetrin polimerizabil, monomer +unctional

cu interactiune electrostatic, acid 2acrilamido2metilpropan sul+onic 3AMP8A4, si agent de

reticulare $,$Zdiacriloilpiperazina Evaluarea cromatogra+ica a caracteristicelor de

recunoastere a polimerului ligand a demonstrat selectivitatea ligandului de catre M"P si

recunoasterea optima a +ost realizata printrun ec(ilibru al interactiilor (idro+obe sielectrostatic dintre ligant si polimer, care indica +aptul ca recunoasterea in aceste sisteme este

26

Page 24: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 24/28

controlata de compensarea entalpie entropie E+ectul de imprimare sa dovedit a +i su+icient

 pentru a inversa selectivitatea inerta a ciclodetrinei pentru !+enilalanina

Aceste rezultate au demonstrat ca e+ectul (idro+obic poate +i utilizat rational pentu

 prepararea de polimeri impregnati molecular in apa Acesta este primul raport de +olosire

rationala a e+ectului (idro+obic in colaborare cu imprimarea moleculara %apacitatea acestor

 polimeri de a inversa enantioselectivitatea naturala a Yciclodetinei scoate in evidenta

 puterea te(nicii de imprintare molecular Acest lucru desc(ide calea pentru utilizarea de

te(nici pentru pregatirea de locuri de recunoastere selectiva pentru compusi care sunt

insolubili in solventi organici, si pentru aplicarea acestor polimeri in mediul biomedical <29=

. Conclu)ii

  $evoia si interesul de a crea polimeri biocompatibili, au condus la sinteze de noi

 polimeri, cu o varietate de proprietati +izicoc(imice Aplicarea biomedicala a acestor

 polimeri nu depinde doar de proprietatile +izice si c(imice a acestora, ci si de

 biocompatibilitatea si biodegradabilitatea lor PHEMA si (idrogelurile de PHEMA au +ost

considerate ca +iind materiale ideale pentru utilizarea intro varietate mare de aplicatii

medicale

"n ultimii ani, 2(idroietil metacrilatul 3HEMA4, a +ost unul dintre cei mai studiati

monomeri sintetici pentru utilizarea in domeniul biopolimerilor PHEMA este un polimer

sintetic biocompatibil, netoic pentru celule, intens utilizat, datorita proprietatilor sale usor

austabile Gruparile (idroietil ale polimerului con+era proprietati de (idro+ilie si o buna

 biocompatibilitate 5atorita (idro+iliei avansate a PHEMA, celulele de tipul osteoblastelor

adera +oarte usor si au tenzinta de a se uni+ormiza pe supra+ata polimerului

Acidul 2acrilamido2 metilpropan sul+onic 3AMP8A4 este un monomer reactiv,

(idro+il, +olosit pentru a modi+ica propietatile c(imice ale multor polimeri anionici Grupele

acide din compozitia lui prezinta capacitatea de a mineraliza si tot odata copolimerii acestui

monomer capata capacitate de mineralizare

Hidrogelurile cu AMP8A au aratat conductivitate uni+orma, impedanta electrica

 oasa, putere de coeziune, aderenta potrivita pentru piele, biocompatibilitate si sunt apte

 pentru utilizari repetate Analizele 8EM au demonstrat prezenta depunerilor de (idroiapatita

 pe supra+ata probelor care contin AMP8A,iar valoarea raportului %aP a +ost apropiata de cea

2-

Page 25: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 25/28

a (idroiapatitei osoase 31,.74 Prezenta calcos+eritelor si a nucleerea apatitei poate +i

atribuita eistentei acestor grupe acide

Analizele AMA$ au aratat ca citocompatibilitatea acestor compusi a rezultat a +i

+oarte buna, si grupele carboilice si sul+onice au capacitatea de a induce depozite de apatite

 pe supra+ata acestora in 8B'1

2D

Page 26: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 26/28

7. BIB*IO+,%I#

<1=# Malo[, %% oc(, Acta Mater -D 319974 2177<2=Guido icQelbicQ, +'brid Materials. S'nthesis! Characteri"ation! and &pplications,

%opVrig(t \ 2007 ]ileV%H erlag GmbH ^ %o GaA, ]ein(eimC "8B$ 97/6

D27612996

<6=A5U %iprian, Contributii la studiul elementelor de prote"are obtinute prin

 prototipare rapida, #eza de doctorat, Universitatea #ransilvania din Brasov, 3200/4,

conducator stiinti+ic Pro+ dr ing "leana %onstanta 8%A

<-=%ornel %incu, Horia "ovu, %atalin Ia(aria, Aurel 5iaconu, ,iomateriale -olimerice si &plicatii ,iomedicale! Editura Polite(nica Pres, 320094 "8B$ 97/.0.D1D0./6

<D= A 8algado, P %outin(o, ! eis,  ,one issue )ngineering: State of he &rt and

 /uture rends! Macromolecular ,ioscience,3200-4, pp 7-6F7.D

<.=M _aszemisQi, G PaVne, ]% HaVes, !anger, AG MiQos,  )volution of ,one

ransplantation: molecular! cellular and tissue strategies to engineer human bone!

 ,iomaterials! (199.4, pp 17DF1/D

<7=(ttpen[iQipediaorg[iQiHVdroV`et(Vl`met(acrVlate

</=Mi(aela$icoleta "A$%U, MA%E! PPA, Modificări chimice ale poli"aharidelor

 pentru ob0inerea de noi sisteme polimer1principiu activ, poster 320074

<9=!uciana Elena B8#A$,  M&)23&L) -4L3M)23C) C5 +3D24/3L3)

C4624L&7 C5 &-L3C&833 96 3636)23& C&23L&;5L53 &23C5L&2,

ezumatul tezei de doctorat, Universitatea #e(nic) G(Asac(i din "a&i 320114,

'acultatea de "nginerie %(imic) &i ProtecKia Mediului,

<10= Bioinginer 8imona Potorac,  2))L) 36)2-)6)2&) -) ,&Z7 D)

C4L&)6 /56C346&L3Z& S3 -4L3M)23 S36)3C3 C5 &-L3C&33

 ,34M)D3C&L)!  ezumatul tezei de doctorat, U$"E8"#A#EA #EH$"%

GHEGHE A8A%H"; 5"$ "A8", 320114

<11= P(Vllis ! BrusQV,  ic(ard A MarQle,    -reparation of -+)M& b'

 precipitation<suspension pol'meri"ation, Patent U8-90-7-9

<12= $Vangoga H, Iec(eru #, 'ilmon , Basl M', %incu %, %(appard 5, S'nthesis

 &nd 5se 4f -hema Microbeads *ith +uman )a.+' =>? )ndothelial Cells, Biomed

Mater es Part B Appl Biomater . n !ine 5oi101002bmB612-0, 200/

2.

Page 27: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 27/28

<16= Mabilleau G, %incu %, Basle M', %(appard 5,  -ol'meri"ation 4f >1

(+'dro'eth'l# Methacr'late ,' @o Different 3nitiator < &ccelerator S'stems: &

 2aman Spectroscopic Monitoring  ;. 2aman Spectroscop', 69, 7.7F771 , 3200/4

<1-= _en_u !iu, #se_ing !iu, 8an_uan %(en, 5eanMo !iu, S'nthesis and

characteri"ation of nanoporous Si4><p+)M& biocomposites, Mater 8ci Mater Med

3200/4 192906F2911

<1D= A %ostantini, G !uciani, G Annunziata, B 8ilvestri, ' Branda, S@elling

 properties and bioactivit' of silica gel<p+)M& nanocomposites, Mater 8ci Mater

Med 3200.4 17 619F62D

<1.=%(ao !i, _u'eng I(eng, Ria !ou, CalciAcation capacit' of porous p+)M&Bi4>

composite h'drogels, Mater 8ci Mater Med 320094 20221DF2222

<17= Mic(el Basl,   -ol' (>1h'do'eth'l# methacr'late: a bone biomaterial , "nstitut de

Biologie en 8ant F Angers,

<1/= MAB"!!EAU G, MEAU M', '"!M$ , BA8!E M', %HAPPA5 5 

 ,iodegradabilit' of pol' (>1h'dro'eth'l methacr'late# in the presence of the ;.>

macrophagic cell line! Biomaterial s 2D, D1DD.D12, 3200-4

<19= Mic(el Basl,   -ol' (>1h'do'eth'l# methacr'late: a bone biomaterial , "nstitut de

Biologie en 8ant F Angers,

<20= 'ilmon , Basle M+, Atmani H, %(appard 5,  -referential &dherence 4f

4steoblast1LiEe cells on calcospherites developed on pol' (>1h'dro'eth'l#

methacr'late1&lE- biomaterial   ,one ,60,1D21D/, 320024

<21=% IAHA"A, M #U5A, ' M"%U!E8%U, % %"$%U, 5 %HAPPA5,

 Minerali"ation behaviour of some ne@ p+)M&1based copol'mers @ith potential uses

in tissue engineering , P#E!E%#$"%8 A$5 A5A$%E5 MA#E"A!8 F

AP"5 %MMU$"%A#"$8, ol D, $o 6, 320114, p 61- 617

<22= (ttpen[iQipediaorg[iQi2AcrVlamido2met(Vlpropane`sul+onic`acid<26=Miller, !eonard E, Mur+in, 5onald !, -reparation 4f &cr'lamidoalEanesulfonic

 &cids, Us Patent 6,D0.,707

<2-=% IAHA"A, M F #U5A, P 8#A$E8%U, E A8"!E, % %"$%U, SilE

 fibroin films for tissue bioengineering applications, ournal + ptoelectronics And

Advanced Materials, ol 1-, $o 12, 320124, p 1.6 F 1./

<2D= "vn Peric, Ernst enndler  ! 2ecent developments in capillar' electroEinetic

chromatograph' @ith replaceable charged pseudostationar' phases or additives,Electrop(oresis 2-, 320064, 292-F296-

27

Page 28: PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase

http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 28/28

<2.=M #udora, % Ia(aria, A 5iacon, % $ 5egeratu, E Mircea, % Andronescu, %

%incu, $ Preda, " Enculescu,; 5eposition o+ Bone!iQe HVdroVapatite on Gra+ted

'ibroin 8ilQ 'ibers;, %(emical Bulletin o+ Polite(nica; UniversitV o+ #imisoara,

MA$"A, 8eries o+ %(emistrV and Environmental Engineering, olume DD 3.94,

1, 320104

<27= un %(en,f Haesun ParQ, inam ParQ, S'nthesis of superporous h'drogels:

 +'drogels @ith fast s@elling and superabsorbent properties! 3199/4, Purdue

UniversitV, 8c(ool o+ P(armacV, ]est !a+aVette, "ndiana -7907166.

<2/=$andini onar, %(erngu im, Drug release from drug1pol'anion comple tablets:

 pol'(acr'lamido1>1meth'l1F1propanesulfonate sodium 1co1 meth'l methacr'late#,

ournal o+ %ontrolled elease D7, 319994, 1-1F1D0

<29=8ergeV A PiletsQV, Ha Qan 8 Andersson and "an A $ic(olls, he rational use of

h'drophobic effect1based recognition in molecularl' imprinted pol'mers, U$A!

' M!E%U!A E%G$"#"$, ! 11, 3199/4, 9-F97