Polimeri Biocompatibili - Curs - Subiecte

8/11/2019 Polimeri Biocompatibili - Curs - Subiecte

1/103

SUBIECTE

1.Proprieti ale compuilor biocompatibili

2.Aplicaii ale polimerilor n chiruria

car!io"a#cular

$.Aplicaii ale polimerilor n #tomatoloie

%.Aplicaii ale polimerilor n o&talmoloie

I'T()*UCE(E

Dezvoltarea cercetrilor asupra polimerilor care pot f utilizai n

medicin a impus o anumit dealcare a acestora, astel:

Biomateriale sunt considerai polimeri sintetici pentrupiele artifcial, proteze, suturi, implanturi de

organe,substitueni de plasm,etc.;

ompu!i macromoleculari bioactivi aciunea fziologic

este e"ecutat doar de macromolecul, monomerii find

substane active sau inactive biologic;

#olimeri transportori de medicamente activitate biologic

av$nd fe macromolecula n ansamblu, fe compusul mic

molecular, dupa scindarea legturii dintre acesta !i catena

la care a ost ata!at.

%tilizarea unor compu!i macromoleculari specifci n armacie este

susinut !i de unele avanta&e, precum:


2/103

'neto"icitate;

'administrarea repetat nu produce imunogenitate;

'degradabilitatea lanului macromolecular n mediu biologic;

'prezena unor legturi labile pentru a permite eliberarea

controlat a speciei active;

'solubilitate total n cazul administrrii parenterale;

'prezena unor grupe (g)id* prin intermediul crora sistemul

a&unge n zona dorit.

I.POLIMERI BIOCOMPATIBILI

+.+. Tipul de polimeri biomedicali i domenii de

aplicare

similarea polimerilor n scopuri biomedicale, ca plastice

structurale -nlocuitori ai organelor sau elemente de corecie,

susinere !i intensifcare a unciilor acestora este &ustifcat de

constituia macromolecular a suportului mecano'structural

biologic.

/istemele biologice sunt constituite din proteine structurale,

rspunztoare de particularitile morologice ale esuturilor !i

organelor -colagenul, elastina, 0eratina, reticulina, miosina, actina ;

proteine globulare, cu rol de catalizatori ai proceselor metabolice ;

acizi nucleici polimeri, care controleaz sinteza de proteine, prin


3/103

codifcarea, conservarea !i transmiterea inormaiei genetice ;

za)aruri !i lipide, implicate n sc)imburile energetice ; ap !i

electrolii.

1c$nd abstracie de comple"itatea elementelor structurale-nivele de organizare, interacii noncovalente, natura substituenilor

!i componentelor )eterociclice, stereospecifcitate, biopolimerii

implic catene poliamidice, polieterice !i poliesterice.

2n lanurile poliamidice, de e"emplu, se repet uniti

structurale care dier prin natura substituentului din catene lateral

a aminoacidului. stel dierena dintre proteinele structurale !iglobulare se a3 la nivelul tipului de aminoacizi asamblai !i a

aran&rii secveniale a acestora. /tructura, polaritatea !i mrimea

substituentului din catena lateral ca !i posibilitatea ormrii

legturilor de )idrogen n unitatea amidic, conduc la aciuni inter'

!i intramoleculare, care determin conormaia geometric a

macromoleculei -g)em sttistic, caten coplanar n zigzag, catenelicoidal. #e de alt parte, conormaia molecular in3ueneaz

structura microcristalin, gradul de mpac)etare intermolecular,

ormarea unor esuturiordonate. 4vident aplicaiile biomedicale ale

polimerilor nu impun reproducerea structurii biopolimerilor, n

materialele de implantare, pentru c regenerarea din sistemele

fziologice este irealizabil, dar vizeaz valorifcarea unor compu!i

macromoleculari naturali modifcai, alegerea tipului de legturi

c)imice care s rspund la cerine de biostabilitate sau

biodegradare, asigurarea compatibilitii cu s$ngele, esuturile,

paralel cu ndeplinirea unor uncii de urgen sau de substituie !i

suplimentare, de lung durat.


4/103

4tapa iniial a aplicaiilor biomedicale, caracterizeaz prin

selectarea, dintre polimerii comerciali, a compu!ilor cu proprieti

mecanice, inerie c)imic !i solubilitate adecvat, a ost dep!it.

riteriile de alegere a polimerilor biomedicali s'a e"tins, incluz$nd

considerarea condiiilor legate de mediul fziologic: adsorbia

proteinelor !i lipidelor, energia liber superfcial, valoarea

potenialului de membran, ca !i sinteza !i prelucrarea

corespunztoare a unor compu!i macromoleculari cu structur strict

determinat !i puritate avansat.

sigurarea biostabilitii polimarilor sintetici implantai reclam

n primul r$nd evitarea legturilor prezente n biopolimerii

susceptibili la scindri, o"idri sau )idrolize enzimatice 567. 8radul

de biodegradare a polimerilor depinde de natura legturilor c)imice,

structura cristalin, tensionarea fbrelor macromoleculare, 3u"ul

lic)idelor fziologice pe supraaa sau n interiorul implantului. 2n

general, 3uoropolimerii, siliconii, poliesterii semiaromatici nalt

cristalini sunt mai stabili dec$t poliuretanii, poliacetalii, poliamidele

!i poliolefnele. Deci, biostabilitatea poate f conerit de resturile

aromatice, de protecia steric a legturilor degradabile, de

prezena substituenilor )alogenai -tabelul +.

#e de alt parte utilizarea polimerilor ca materiale de structur

impune biodegradabilitatea cu vitez controlabil,resorbia

complet !i to"icitate redus a implantului !i produselor de

degradare -tabelul +.

Datorit accesibilitii, ineriei c)imice, proprietilor c)imice

adecvate -dueitate, 3e"ibilitate, permeabilitate, adeziune, rezisten


5/103

la !oc, traciune, alungire, rupere, torsiune,modul de elasticitate, ca

!i posibilitilor de prelucrare, produ!ii macromoleculari au dob$ndit

importan n c)irurgia cardiovascular, ortopedie, otalmologie,

operaii estetice realizarea rinic)ilor artifciali !i o"igenatorilor

s$ngelui.

#roprietile polimerului biomedical sunt dependente de

puritatea sa ; prezena antio"idanilor, stabilizatorilor, materialelor

de umplutur, urmelor de catalizator, !i monomerului rezidual find

neavorabil.

Dieritele metode preparative pot conduce la polimeri cugreuti moleculare medii identice, dar !i dierite distribuii ale

maselor moleculare, cu repercusiuni, n special, asupra proprietilor

reologice.

#e de alt parte, comportarea v$scoelastic a polimerilor

depinde de conormaia !i 3e"ibilitatea catenei, de natura orelor

intra' !i intermoleculare, dar poate f in3uenat !i de te)nologia deabricaie. ceasta este determinant pentru structura cristalin,

separarea azelor !i te"tura supraeei, parametri corelai cu

proprietile mecanice precum !i cu o serie de atribute tipice

biomaterialelor -energie liber superfcial, umectabilitate, aderen

tisular.

9 cerin nsemnat impus polimerilor biomedicali este cea

de realizare a unor supraee compatibile cu s$ngele, n special

pentru aplicaii cardiovasculare. 4vitarea complicaiilor legate de

coagularea s$ngelui, modifcarea mecanic sau c)imic a globulelor

ro!ii !i aectarea capacitii de transport a o"igenului reclam


6/103

obinerea unor polimeri antitrombogenici, fe cu supraee

)eparinizate, fe cu umectare superfcial redus 57.

Tabelul 1

Tipul !e polimeri biome!icali +i !omenii !e aplicare

Tipulpolimerului

Structura Caracteristici

Inuen!amediuluibiolo"ic

Aplica!ii

+ < = >

#oli-dimetil

silo"ani

?neriec)imic,proprieti

mecanicebune; eecte)emoliticereduse

'absena

descompunerii

'c)irurgiecardiovascular

-vasesanguineartifciale,valve;

'c)irurgieplastic-otalmologie,terapiaarsurilor

#oliolefne

-polipropilen

?neriec)imic;proprietimecanicebune,posibilitateasterilizrii lacald

'absenadescompunerii

'mic!orarearezistenei larupere

'material desutur;

'consolidareaesuturilor n)ernie


7/103

#oli-tetra3uor'etilen

?neriec)imic;coefcient derecareredus;

prelucrareu!oar

'absenadescompunerii;

'contractare;


'c)irurgiecardiovascular -valve, fbrepentru greevasculare;

'c)irurgie

plastic -greeosoase aleurec)ii

#oli-vinilalcool

?neriec)imic

'contractare;

'calcifere

'c)irurgieestetic;

'terapiaarsurilor

#oli-metacrilat

de metil

'absena

descompunerii

'stomatologie;

'plastii osoase

#oli-metacrilat

de ')idro"i'

etil

8el )idroflic'absenadescompunerii

'otalmologie;

'c)irurgieestetic

#oli-teretalat

de etil

?nerie

c)imic


'c)irurgiecardiovascular

-greevasculare

#oli-)e"ametile n'adipiant

'degradare;


'membranesemipermeabile pentrurinic)iulartifcial

#oliuretani

deziunebun laesuturi

'nmuiere !idescompunere n

prounzime;'mic!orarearezistenei larupere

'c)irurgiecardiovascular -gree

vasculare,componenteale inimiiartifciale;

'membranepentru dializ;

'adezivipentru esutul


8/103

osos

@!inie"posidice

Ao"icitatemaredatoritcatalizatorilor aminici


' implanturi

#oli-'alc)il'

cianocrilai

4ecteiritantereduse,3e"ibilitate

'tendinredus dedegradare

'adeziv nc)irurgie

De importan remarcabil este utilizarea membranelorpolimere selective. #ri constitutive ale peretelui celular,

plm$nilor, rinic)ilor !i creierului, membranele ndeplinesc unciuni

diereniale, ca elemente de separare, site cu nalt specifcitate,

pompe, valve, componente n transmiterea impulsurilor nervoase. 2n

procesele de membran -osmoz, ultrafltrare, dializ, se realizeaz

separri selective, concentrri, racionri !i purifcri ale lic)idelorbiologice, ntr'o succesiune de enomene cooperare la nivel

molecular, condiionate de e"istena unui gradient al potenialului

c)imic.

#osibilitile de optimizare a membranelor includ: asigurarea

stereospecifcitii, polarizabilitii electrice, caracteristicilor de

solubilitate prin utilizarea flmelor polimere sau a unor bloc'copolimeri, cu poriuni )idroobe !i )idrofle.

@eu!ita n aplicarea polimerilor biomedicali impune clarifcarea,

la nivel molecular, a interaciilor la supraaa de separare dintre

compusul macromolecular !i sistemul viu. ceste interdicii depind


9/103

de: puritatea polimerului, asigurarea proprietilor c)imice, fzice !i

mecanice adecvate, posibilitatea prelucrrii n orma necesar

pentru implantare !i sterilizare r modifcarea caracteristicilor,

stabilirea n condiii biologice -degradarea )idrolitic, o"idativ,

adsorbie de lipide, calcifere, incapsulare n esut fbros, absena

eectelor trombogene, in3amatorii, maligne.

4vident, rspunsul sistemului viu la materialul implant este

condiionat !i de ali actori ca: modul de condiionare a polimerului,

natura supraeei acestuia, locul !i modul de implantare, viteza de

ormare a produselor de degradare 5+C'+


10/103

tisulare la nivel cellular !i subcelular, a fzico'c)imiei !i )istoc)imiei

acceptrii sau respingerii implantului.

1.#.1 Criterii de biocompatibilitate

%n material poate f biocompatibil pentru o anumit utilizare,

ntr'un loc de implantare !i nonbiocompatibil n raport cu alt loc de

implantare. 4ste obligatorie stabilirea eectului implantului asupra

corpului, de la nivel celular p$n la nivel sistemic, cu condiiacunoa!terii eectului organismului asupra implantului.

precierea eectului implantului asupra organismului implic

cunoa!terea to"icitii polimerului, a produselor sale de distrucie

sau a aditivilor ncorporai, prpprietilor mecanice ale materialului,

posibilitilor de prelucrare la orma dorit !i de sterilizare,

dimensiunii, ormei !i structurii supraeei implantului, precum !iestimarea: antigenicitii, trombogenecitii, antileucota"iei !i

carcinogenitii compusului macromolecular.

/tabilirea in3uenei corpului asupra implantului presupune

observarea !i estimarea unor modifcri ale polimerului reeritoare

la: degradare, aectarea proprietilor mecanice, erodare, structura

molecular -reticulare, separare de aze, )idratare, eluia unor

specii cu greutate molecular mic, orma supraeei, adsorbia

superfcial de proteine sau o"idare, ncon&urare cu esut, calcifere.


11/103

omple"itatea sistemelor biologice incub difculti n

aprecierea interaciunilor dintre implantul macromolecular !i

organismul viu.

#rintre actorii determinani n aprecierea to"icitii unuimaterial pot f menionai: recvena unor componente to"ice n

polimer, viteza de diuziune din implant n bioaz, concentrarea

produselor to"ice n dierite puncte ale bioazei, eliminarea

componentelor to"ice prin diuziune sau degradare, prezena unor

adaosuri n compusul macromolecular care in3ueneaz viteza de

diuziune.

9 cerin de baz a ingineriei biomedicale este e"aminarea

ntregului spectru de rspunsuri la implantarea unui corp strin. 2n

principiu, e"ist trei tipuri de reacii, datorate caracteristicilor fzice

ale implantului, proprietilor c)imice ale acestuia !i imunoreaciilor.

#rintre eectele datorate caracteristicilor fzice ale implantului

pot f citate: ncapsularea epitelial a polimerului, c)eratinizarea,ngro!area esutului con&unctiv al capsulei fbroase, ormarea unei

substane depozit !i prezena celulelor gigantice.

Ao"icitatea compu!ilor macromoleculari conduce la )iper' sau

)ipotrofe epitelial, n uncie de intensitatea mai mic sau mai

mare a eectului nociv, in3amarea esutului con&unctiv, acumularea

glicoproteinelor acelulare, vacuolizarea esutului gazd.

@eaciile datorit ineciei !i prezenei antigenelor se

caracterizeaz prin: in)ibarea cre!terii epiteliale, invazia epiteliului

de ctre leucocite !i prolierarea esutului in3amat.


12/103

2n general, se nregistreaz un rspuns tisular la implantare,

c)iar dac compusul macromolecular poate f considerat inert din

punct de vadere c)imic. 4ste posibil, ns, s se reduc recvena !i

intensitatea rspunsului tisular prin alegerea corespunztoare a

materialului polimer, a condiiilor te)nologice adecvate de sintez,

prelucrare !i sterilizare, acuratee n te)nica medical.

plicarea medical a polimerului trebuie precedat de

aprecierea compatibilitii cu esuturile !i sngele, a in3uenei

asupra )emodinamicii, prin testare in vitro !i in vivo, particularizare

la tipul !i orma de prelucrare a polimerului, ca !i la domeniul de

utilizare a acesteia. De!i e"ist dierene ntre comportarea

organismului animalelor de e"perien !i a celui uman, ca !i

specifcitate de individ, testarea pe animale nu poate f omis.

1.#.# $i%ico&c'imia aplic(rii polimerilor

biomedicali

plicaiile biomedicale ale polimerilor impun, cu obligativitate,

determinarea calitativ, a componentelor to"ice care trec din

compusul macromolecular, n mediul biologic, dependent de

parametrii e"perimentali -temperatur, gradul de saturaredeterminat de relaia dintre supraaa materialului !i volumul

mediului, timpul de contact etc.. /ubstanele to"ice pot f:

monomeri reziduali, dizolvani, plastifani, stabilizatori, materiale de

umplutur, ageni modifcatori, urme de catalizatori, produse de


13/103

distrucie ormate n procesele te)nologice de sintez, purifcare !i

sterilizare a polimerilor sau prin aciunea actorilor e"terni

-temperatur, radiaii, medii agresive, solicitri mecanice.

Durata migrrii substanelor din compu!ii macromolecularidepinde de actori, ca: temperatura, concentraia componentului

migrator, starea !i aria supraeei polimerului, natura !i volumul

mediului de contact.

Ea interaa polimer'mediu se ormeaz un amestec comple"

de substane cu dierite structuri, n concentraii mici, ceea ce

impune determinarea parametrilor cinetici !i termodinamici aiprocesului de diuziune la limita de separaie.

Faloarea migraiei componentului cu mas molecular mic, la

momentul t, Mt, se estimeaz pe baza legilor diuziei:

D

DK

KDcM

P

Pl

t

t

2

1

02

+

=

-+

n care c0reprezint concentraia iniial a componentului care

migreaz, Kp constanta de ec)ilibru, D1 coefcientul de diuziune a

componentului care migreaz din polimer, iar D2 coefcientul de

diuziune la desorbia n mediul de contact.


14/103

Gin$ndu'se seama de valoarea limit a migrrii, Mecuaia -+

devine:

D

DK

KD

M

M

P

Plt t

l

2

1

4

+

=

-+


15/103

C

CK P

P

P

A

P= -+J

rezult, pentru CC P

PP

t

V

S DCC

P

A

A 24= -+6

n care CA, CPreprezint concentraia substanei care migreaz n soluie,

respectiv n polimer, PAC , PPC concentraiile de echilibru, iar V, VPvolumul de lichid,

respectiv de polimer.

unosc$nd CA, se poate determinaP

AC !i plec$nd de la aceastvaloare se estimeaz proprietile polimerilor biomedicali n mediu

lic)id, prin corelarea coefcienilor de diuziune cu starea supraeei,

proprietile de intera !i parametrii )idrodinamici ai sistemului.

1.#.). Teste de biocompatibilitate


16/103

4stimarea biocompatibilitii impune cunoa!terea eectului

iritant, a nivelului de to"icitate sistemic, a eectului alergic, a

stabilitii materialului n mediul fziologic, a interaciunilor posibile

ntre constituenii celulari !i materialul implantat. #rogramul de

testare trebuie ales dependent de natura polimerului, orma

implantului, locul de implantare, durata de meninere n organism.

utian consider c programul de testare cuprinde trei etape,

corespunztoare e"perimentrii preclinice, implantrii la animale !i

testrii clinice, pe subieci umani.

De!i e"perimentele in vivo sunt mai concludente, din cauzacostului ridicat !i a te)nicilor laborioase se aplic n mai mare

msur o serie de teste invivo!i ex vivo5+I7.

riteriile de to"icologie sunt valabile !i pentru aplicaiile

biomedicale ale polimerilor. 2n plus, se recomand o serie de teste

pentru aprecierea eectelor to"ice e"ercitate de polimeri sau

produse de distrucie ale acestora, prezentate succint n tabelul .

8ott !i colaboratorii au descris un test de estimare a

trombogenicitii polimerilor, prin implantarea unui inel de polimer,

n vena cav, la c$ine, !i e"aminarea modifcrilor dup dou

sptm$ni. #e aceast baz s'au apreciat, drept netrombogene,

supraeele )eparinizate, cele care prezint sarcini electrice

negative -cationi cu adaos de anionit, electrei, supraeele inerte

-cauciuc siliconic 3uorurat, )idrogel acrilic, polimeri epo"idici,

poliuretani secveniali, ca !i cele acoperite cu strat de fbrin.

Tabelul #


17/103

Te#te pentru e#timarea to,icit-ii biomaterialelor

Aipulesutulu

i

Ketoda detestare

Descriereametodei

plicaii !i valabilitate

+ < =

Ao"icitate acut

Gesut decultur peagar

plicareamaterialului sausoluiilor detestare pesupraaa unuistrat de agar,pe care se a3un esut de

cultur

@eacie de culoare pentru detectarea rspunsuluiunui strat de cele de mamiere la eectulcomponenilor care diuzeaz din polimer

?mplantmuscular laiepure

'

@spunsul tisular se apreciaz pe baza unor criterii)istologice -necroz, in3amare, leucocitepolimoronucleare, macroage, limocite, celule aleplasmei, celule gigantice, rspuns de corp strin,fbroplazie, fbroz, infltrare gras, dimensiunea arieiaectate.

Lemoliza

/e utilizeazs$nge deiepure, diluat,

o"alitat, cudensitateaoptic C,'+,C;la

M>=> nm,care se supuneaciunii uneiprobe depolimer, nsoluie de doimartori, unulpozitiv !i altulnegativ.

emodiali/*+,0tivmartornegativmartorpozi

tivmartorneagprob

.O.D.O.D

.O.D.O.D

1--

Dac procentul de )emodializ este mai mic de >Nmaterialul este ne)emolitic.

?n)ibareadezvoltriicelulare

oninutul totalde proteine,ntr'un e"tractde fbroblastede !oarece E', sedeterminprintr'o metod

8radul de in)ibare a cre!terii celulare -?... sedetermin pe baza relaiei:

+I.C.C.1--/12

21

tmartortmartor

tt

.O.D.O.D

.O.D.O.D

01--

t+Mmomentul iniial; tMdurata e"perimentului, J).


18/103

calorimetric.9 valoare mai mic de >N este caracteristic pentruproduse lipsite de citoto"icitate.

?n&ectareaintracutanat -i.c. laiepure

?n&ectarea i.c.,pe parteadorsal, a unuie"tract polimer

!i a unei soluiiCN alcool, camartor.

/e apreciaz eectul iritant, periodic, timp de J ).

Ao"icitatesistemicla !oarece

?n&ectarea i.v.sau i.p. ae"tractuluipolimer unui lotde > !oareci

ompararea comportrii lotului de animale in&ectatecu un lot de martor, n decurs de J ).

Ao"icitatesubacut

?mplantarela iepuri

?mplantareapolimerului la

un lot de +iepuri, care sesacrifc la uninterval de osptm$n

/e stabile!te rspunsul, n timp, la aciuneapolimerilor, pe baza testelor )istopatologice.

/ensibilizare ma"im

dministrareai.d. a unuipreparatpolimer,eventual cuadaos de

ad&uvant1reund.

/e verifc eectul iritant produs, dup J zile.

Ao"icitatesistemic

dministrareai.p. a unuie"tract polimerla un grup de!obolani

4"aminarea, timp de


19/103

1.#. Compatibilitatea polimerilor cu !esuturile

ompatibilitatea polimerilor cu esuturile incub dou categorii

de probleme legate de relaiile interaciale, produse ntre esutul

con&unctiv !i materiale, precum !i de stabilirea unei legturi c)imice

ntre implant !i esutul nvecinat.

?mplantul polimer determin reacii tisulare dependente de:

structura c)imic, natura adausurilor de prelucrare !i a produselor

de distrucie, dimensiunea !i orma implantului, locul !i te)nica de

implantare, gradul de mobilitate a greei.

Ea locul inciziei se produc procese bioc)imice de vindecare,

care implic in3u"ul celulelor polimoronucleare !i edem, urmat de

apariia monocitelor !i fbroblastelor. /e genereaz astel, esut

colagenic, care avorizeaz reacerea esutului operat.

ompatibilitatea este condiionat, n primul r$nd, de ineriabioc)imic a polimerului.

Gesuturile epiteliale prezint o sensibilitate deosebit la

contactul cu supraeele polarizate ale polielectroliilor. De

asemenea, s'au nregistrat eecte to"ice la utilizarea ca adezivi a

unor alc)il''cianocrilai.

4ectele implantului asupra esutului ncon&urtor se determin

in$nd seama de gradul de necroz, in3amaie, infltrare celular,

tipul celulelor -gigantice, ale plasmei, limocite, macroage,

leucocite polimoronucleare, reacia de corp strin, fbroplasia,

fbroza, infltraia gras, calciferea.


20/103

4lucidarea interaciunilor, deosebit de comple"e, dintre

parametrii implicai n compatibilitatea cu esuturile ar putea

contribui la alegerea sau modifcarea polimerilor, astel nc$t s

produc rspunsul tisular dorit. 4"aminarea unor astel de

interaciuni a condus la reconsiderarea polimerilor bioresorbabili !i

nlocuirea colagenului sau a polimerilor )idrolizabili, utilizai iniial ca

materiale de sutur, ca poli-acid lactic !i poli-acid glicolic, pentru

care vitezele de degradare !i resorbie sunt concordante,

asigur$ndu'se compatibilitatea tisular.

9 defcien iremediabil a implanturilor polimere este

inabilitatea de a se adapta modifcrilor datorate proceselor de

cre!tere sau mbtr$nire, ceea ce conduce la un stres continuu !i

aectarea altor organe.

1.#.2 E3ecte canceri"ene

Kalignizarea poate f provocat de actori, ca : interaciunile

c)imice !i fzico'c)imice dintre componenii celulari !i polimeri sau

produ!ii de degradare ai acestora, activitatea c)imic a proceselor

celulare datorit prezenei compu!ilor macromoleculari, participarea

produ!ilor de degradare o"idativ, a implantului la mecanismeradicalice celulare.

/e apreciaz c riscul malignizrii este de minim !i c orma !i

consistena implantului in3ueneaz n mai mare msur procesul

dec$t natura c)imic a polimerilor.


21/103

1.#.4 Compatibilitatea polimerilor cu s5n"ele

plicarea polimerilor ca materiale de protezare n insufcienele

circulatorii atrage atenia asupra interaciunilor dintre s$nge !i

compu!ii macromoleculari sintetici. #rincipalele eecte pot f :

modifcarea 3uiditii s$ngelui prin activarea mecanismelor de

coagulare, alterarea proprietilor fzice ale globulelor ro!ii, urmat

de )emoliz, lezarea endoteliului vascular !i aectarea barierei

capilare, agregarea eritrocitelor !i modifcarea proprietilor

reologice ale s$ngelui.

ontactul s$ngelui cu o supraa strin, in vivo !i in vitro,

conduce la coagulare. ?mplicarea supraeei de contact n

producerea trombozei a ost corelat cu caracteristicile de adsorbie

a unor componeni sanguini !i prezena sarcinilor electricesuperfciale. Distribuia acestor sarcini pe supraaa polimerilor

depinde de orientarea grupelor uncionale dispuse superfcial !i de

natura substanelor absorbabile. 4nergia electric superfcial se

poate datora unui gradient electric -potenial zeta, produs de

contactul supraeei cu un lic)id n curgere. 2ncercrile de corelare a

capacitii supraeei de a induce coagularea s$ngelui, cu mrimea

sarcinii electrice superfciale sunt neconcludente, de vreme ce

valoarea potenialului zeta al ma&oritii compu!ilor

macromoleculari, la contactul, in vivo, cu s$ngele, este apropiat de

zero. /e pare c actorul determinant n coagularea s$ngelui este


22/103

adsorbia de ctre supraa a unor componeni ai s$ngelui, n

concordan cu energia liber superfcial.

Deci, compatibilitatea s$ngelui cu biomaterialele este n

corelaie cu adsorbia de proteine la supraa, care determinenomenele de adeziune celular ulterioar. #lac)etele nu pot adera

la substraturile nefziologice r ormarea, n prealabil, a unui strat

de proteine adsorbite, constituit, n special, din fbrogen.

4c)ilibrul de adsorbie a proteinelor se realizeaz n c$teva

minute, la concentraii fziologice normale, !i n c$teva ore, n

e"perimente model. De!i s'au eectuat lucrri interesante din punctde vedere fzico'c)imic !i bioc)imic, pentru deducerea compoziiei !i

confguraiei flmelor de proteine adsorbite, dup stabilizarea

ec)ilibrului de adsorbie'desorbie, nu s'a elucidat problema

compatibilitii cu s$ngele !i adeziunii celulelor la materialul

sintetic, n dierite condiii fziologice. #ricipala concluzie care

decurge din astel de modelri este c biocompatibilitatea poate favorizat de o valoare redus a tensiunii superfciale critice, care

determin modifcri de confgurae minime ale proteinelor

adsorbite.

#e de alt parte, s'a infrmat o ipotez mai vec)e, conorm

creia, coagularea ar putea f prevenit prin modifcarea sarcinilor

superfciale ale polimerilor biomedicali, deoarece o astel de soluiear prezenta riscul aectrii elementelor sanguine, prin modifcri

locale ale pL'ului.


23/103

#repararea unor polimeri tromborezisteni, cu proprieti

mecanice adecvate, trebuie s fe rezultatul estimrii specifcitii

supraeei compusului macromolecular pentru anumite proteine.

1actorii care determin adeziunea plac)etelor !i ormareatrombusului conduc !i la alte modifcri, cum ar f )emoliza !i

denaturarea proteinelor. Lemoliza eritrocitelor este provocat de

interaciunea cu pereii vaselor de s$nge sau ai protezelor, viteza de

)emoliz find proporional cu ptratul vitezei de ciocnire a

globulelor ro!ii de perei.

#e de alt parte, s'a observat c n circulaia e"tracorporal as$ngelui se produce distrugerea trombocitelor !i modifcarea

adezivitii supraeei, enomene determinate de adsorbia

osolipidelor, denaturarea proteinelor sau distrugerea celulelor la

contactul cu supraaa, ceea ce conduce la perturbarea

)emodinamicii !i are eecte antigenice.

II.PROPRIET67ILE

POLIMERILOR BIOCOMPATIBILI

#.1.8eto9icitatea

4ste o condiie de baza care trebuie ndeplinit, find de

asemenea necesar o perect compatibilitate cu s$ngele !i esuturile.


24/103

#.#.Imuno"enitatea

/e cunoa!te aptul c polimerii acioneaz n general ca

antigeni.proprietate nedorit n cazul utilizrii lor ca medicament sauca suport deoarece anticorpii ormai in)ib activitatea biologic.

9 eliminare sau o diminuare a acestui impediment se realizeaz

prin modifcarea structurii polimerului, a masei moleculare sau a

degrabilitii sale.

%nele studii eectuate asupra )omo'polimerilor si copolimerilortirosinei, respectiv a )omopolimerului !i copolimerilor alcoolului

polivinilic au relevat o imunogenitate crescut a copolimerilor a de

)omopolimerilor.

onormaia macromoleculei este un actor important in

inducerea raspunsului imunologic,ns acesta este in3uenat !i de

structura moleculei medicamentului ata!at.

#.).Biode"radabilitatea

ceasta proprietate trebuie corelata cu modul de administrare.

4ste necesar o distincie clara ntre polimerii care trebuie sa

rspund unei aciuni c)imice sau enzimatice !i care se descompun

n ragmente (in vivo*.


25/103

Dac aductul polimer trebuie administrat sistematic, atuci

trebuie s fe degradabil. #olimerii care rspund acestei cerine ac

parte din r$ndul poliamidelor, polian)idridelor, poliaminoacizilor, a

compu!ilor care conin sul, siliciu, etc. 2n acest conte"t, enomenul

(biodegradabil* este utilizat !i ntr'un mod specifc, el incluz$nd !i

polimerii nedegradabili cu dimensiuni destul de mici pentru a putea

trece bariera renal.

Oebiodegradabilitatea constituie un avanta& n cazul

medicamentelor care trebuie aplicate local -oc)i, piele, gur, etc. ntr'

unc$t se previne absoria acestora prin esuturi.

Biodegradabilitatea se maniest prin:

eroziune la supraaa ;

eroziune in masa, aceasta find caracterizat printr'o degradare

simultan pluridirecional .

/implifcat, procesul decurge astel: apa penetreaz n polimer !i

provoac ruperea legturilor )idrolizabile !i disocierea n produ!i de

degradare.

4roziunea la supraa are loc atunci c$nd ptrunderea apei este

mai lent dec$t )idroliza !i disocierea.

Degradarea n mas are loc dac viteza de penetrare a apei este

mai mare dec$t disocierea.

2n general, procesul real are loc prin ambele mecanisme.

1actorii mai importani care in3ueneaz biodegradarea sunt:

cristalinitatea;


26/103

porozitatea;

stabilitatea legturilor;

)idroobicitatea.

/tudiind comportarea copolimerilor pe baz de polian)idride, s'aartat c viteza de degradare este in3uenat in mod semnifcativ de

compoziia compusului macromolecular, de raportul ntre aliatic !i

aromatic.

#olian)idridele aliatice se degradeaz in c$teva zile, rezult$nt

produ!i solubili n ap, pe c$nd cele aromatice c)iar n c$iva ani,

conduc$nd la substane greu solubile.

#olian)idridele aromatice prezint proprieti mecanice mai bune

!i stabilitate termic mai bun a de cele aliatice.

2n ceea ce prive!te morologia, enomenul de biodegradabilitate

se observ mai bine n regiunile amore dec$t n cele cristaline.

ristalinitatea mpiedic penetrarea apei, deci eroziunea in mas. 2n

cazul unei structuri poroase, apa care ptrunde n polimer aciliteaz o

eroziune in mas. ?ntrarea apei n matricea polimer este in3uenat

de )idroobicitate, deci de natura compu!ilor utilizai, viteza de

)idroliz a legturilor labile find o proprietate intrinsec a tipului de

legtur.

#olian)idridele )idrolizeaz mai rapid dec$t ali compu!i -dee"emplu: poliesterii, datorit labilitii )idrolitice a legturilor.

Biodegradabilitatea descre!te cu cre!terea punctului de topire.


27/103

#..Ec'ilibre multiple :n compleci medicament;polimer

1ormarea de complec!i prin legarea de un sc)elet

macromolecular a mai multor molecule de medicament se realizeazprin reacii de ec)ilibru guvernate de legea aciunii maselor:

P < M P M =1 [ ]

[ ] [ ]MPMP

=

* 1 ,

P M < M P M# =# [ ]

[ ] [ ]MMPMP

2

* # ,

P Mn&1< M P Mn =n[ ]

[ ] [ ]MPM

MP

n

n

1

* ) ,

2n care:

[ ]P M concentraia polimerului;

[ ]M M concentraia medicamentului;

[ ]PM M concentraia comple"ului medicament'polimer;

=1># . . . n constanta de ec)ilibru -de legtur de

absorie;

n M numarul de molecule de medicament legate.


28/103

9 mrime caracteristic pentru complec!i medicament' polimer

o constituie capacitatea specifc de legtur Pr*, defnit ca numrul

mediu de substan activ legate de un polimer !i se e"prim prin

relaia:

r [ ]

[ ] [ ]MPPPM

+ * ,

Din relaia *1, rezult [ ]MP M 0 [ ] [ ]MP !i nlocuind n relaia *,

rezult:

r [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]PMkPPMk

+

deci r

Mk

Mk

+

1 * 2 ,

2n cazul a (n* molecule legate de sc)eletul de polimer rezult:

r M[ ][ ]MkMkn

+

1 * 4

,

Deci :

[ ] [ ] nMknMknkM

r

11111+

=

+=

[ ] nMknr111

+

= 4cuaia lui HE9AQ * ? ,

#relucr$nd relaia * 4 , rezult:

n [ ] [ ]( )MkrMk += 1 ;

n [ ] [ ]MkrrMk += ;


29/103

r [ ] ( )rnMk = n cazul n care ( r * este mic n raport

cu (n*; r Rn10

1 este valabil relaia:

log r M log 0ST log c

2n care ( c ( reprezint condiia pentru aplicarea izotermei de

absorie 1reundlic).

@eprezent$nd grafc r U c n uncie de r, se poate obine n

prin e"trapolare din punctul de intersecie al dreptei cu abscisa:

r U c

r

c ; r U c C, iar (r ( este ma"im !i egal cu (n*.

1ormarea complec!ilor se supune legilor absoriei e"primate prin

ecuaia 1reundlic) !i Ea)gmuir.

Ecua!ia $reundlic' concentraia medicamentului comple"at

se poate e"prima prin:

c gM mck f


30/103

cgM numrul moleculelor de medicament legate, coninute ntr'

un litru de soluie de polimer ;

cM numrul moleculelor de medicament nelegate, coninute

de un litru soluie de polimer ;m M coefcient 1reundlic);

0 M constanta.

Ecua!ia Lan"muir

a M zcb

cb

+

1

a M numarul de moli de substan activ legat;

c M concentraia substanei active libere;

z M numrul ma"im de molecule absorbite;

b M constanta.

/criind sub alt orm, rezult:

a

1 Mzbc

bc+1 zbcza

1111+=

/e observ similitudinea cu ecuaia Hlotz, dedus pe baza legii

aciunii maselor.

2n cazul matricelor polimer care conin medicamente, eliberareaacestora are loc pe msur ce polimerul se erodeaz, dizolv$ndu'se.

Oot$ndu'se cu Fd !i Fp volumele de medicament, respectiv de

polimer, vitezele de disociere pot f e"primate astel:


31/103

d

ddd csk

dt

dV

= * 1 ,

p

ppp csk

dt

dV

,

=

* # ,

0d !i 0p sunt dou constante de vitez ;

sd !i sp sunt supraeele intererenelor medicamentUpolimer !i

polimerUsolvent.

cd !i cp sunt dierenele dintre concentraia la saturaie !i n

mas a medicamentului !i polimerului n solvent;

d !i p reprezint densitile medicamentului !i polimerului.

Oot$nd cu: FdMd

d ck

!i FpM

p

p ck

,

, relaiile -+ !i

- devin:

ddd sVdt

dV= ppp sV

dt

dV=

#.2.Solubilitatea

ompleta solubilitatea n ap este o proprietate oarte importantpe care trebie s o dein compu!ii destinai administrrii intravenoase,

n scopul unei distribuii efciente n sistemul circulator central al

corpului. /e disting trei categorii de compu!i:


32/103

+ #olimeri provenii din monomeri solubili -copolimeri ai

acrilamidei;

#olimeri iniial insolubili, dar care devin solubili n urma

)idrolizei, ionizrii sau protonizrii gruprilor sau legturilor laterale

-copolimeri parial esterifcai ai metil'vinil'eterului cu an)idrida

maleic


33/103

- substituie;

- polimerizarea unor monomeri cu grupri reactive prote&ate;

- polimerizare de monomeri care conin at$t grupri reactive

c$t !i grupe succceptibile de polimerizare.

cest procedeu este mai economic, dar necesit metode

laborioasede de verifcare a legrii n totalitate a speciei mic

moleculare.

l doilea procedeu nu prezint acest dezavanta&, dar

prepararea acestor monomeri implic un consum mare de substan

activ, find posibil !i apariia unor difculti la polimerizare sau

copolimerizare. Eegtura ntre compusul bioactiv !i lanul

macromolecular poate f permanent sau temporar, iar specia

bioactiv o component a catenei principale sau un substituent al

acesteia.

4ste de dorit ca medicamentul s se gseasc la o anumit

distan de macromolecul, pentru a preveni intererena !i deciin3uena asupra activitii biologice.

stel catecolamine f"ate pe sere de sticl sau matrice de

polistiren prin intermediul unor spaiatori au introdus contracii

musculare cu aectarea ritmului cardiac, spre deosebire de

catecolamine legate direct cu acid poliacrilic.

u c$t legtura dintre medicament !i polimer este mai

rezistent la )idroliz, cu at$t activitatea biologic este mai redus.

ctivitatea speciei mic moleculare legate de polimer este n

general mai sczut dec$t a unei concentraii ec)ivalente de

medicament liber.


34/103

#.?.Sistemul de transport

#rezena acestuia se concretizeaz n abilitatea aductului de a

a&unge la celula int !i de a induce activitatea medicamentului.

omple"ul transportor medicament poate f activat selectic n

vecintatea celulei int de anumite proprieti ale acesteia sau !i

ve)iculul i poate recunoa!te supraaa, permi$nd astel compusului

bioactiv s acioneze.

#olimerii sintetici ptrund n interiorul celulei printr'un proces de

endocitoz iniiat de adsorbie. dsorbia este in3uenat de

caracteristicile compusului macromolecular, de e"emplu de masa lui

molecular sau de caracterul ionic. 2n interiorul celulei medicamentul

este eliberat pe msura biodegradrii ve)icului sau a ruperii legturii

acestuia.

%n mare interes l reprezint crearea a!a'numitelor materiale (

inteligente* prin introducerea n polimeri sintetici a unor uncii de

rspuns la anumii stimuli ca: pL'ul, temperatura, concentraia unor

substane cu aplicabilitate n domeniul eliberrii controlate de compu!i

bioactivi.

Kedicamentele antitumorale sunt de obicei to"ice: at$t pentrucelulele aectate c$t !i pentru cele sntoase. #entru o efcien a

localizrii sunt necesare medicamente con&ugate cu substane (g)id*,

care sesizeaz modifcrile de pL.. cesta n aproprierea celulelor

canceroase este mai mic datorit cantitii mari de derivai ai acidului


35/103

neuramic de pe supraaa lor, iar ca urmare a unciilor metabolice se

ormeaz compu!i acizi. stel s'au utilizat sulamidele poli-acriloil !i

poli-metacriloil de tipul:

2n care:

R &L


36/103

ce!ti compu!i devin solubili peste un anumit pL, valoarea acestuia

find n uncie de numrul de carbon din secvena esteric.

= I

pL

la dizolvare

Or. atomi de carbon

1ig. . Variaia pH-ului n funcie de numrul de atomi decarbon


37/103

ceasta depeden este o consecin a )idroobicitii

copolimerului n str$ns legtur cu numrul de grupe carbo"il, care

ionizeaz nainte de solubilizare.

2.7.BIOMECANICA

Studiul comportrii mecanice a esuturilor biologice, n mediicomple!e, n care minimum unul din componeni este bipolimer, "ormeazobiectul biomecanicii , direcie #ti ini" ic nou care apeleaz la mecanic,matematic, #tiinele biologice si medicale, bio"izic, bionic,

biocibernetic.

$n t imp ce ingineria biomecanic abordeaz modelarea miscriisistemelor vii #i realizarea unor roboti, aplicatiile medicale ale biomecaniciiv izeaz crearea unor materiale s in te tice pentru esutur i # i organe deimplantare, stabilirea metodelor biomecanice de diagnostic #i tratament.

%precierea comportrii mecanice a esuturilor presupune aplicarealegilor clasice ale mecanicii, precum #i a celor speci"ice biostructucturilor,care depind de condi i ile " iz io logice , par ticu lari t i i mbt r&ni ri i # iimpulsurile nervoase. %st"el biomecanica clasi"ic aspecte legate de'

( modi"icrile esuturilor produse la de"ormarea #i natura legaturilorchimice #i structurale a"ectate de ast"el de solicitri)

(particularitile "uncionale ale bioesuturilor, ca baz pentru elaborareaunor modele de consolidare sau ncocuire.

Caracteristicile mecanice ale biostr!ct!rilor

*rintr-un proces evolutiv ndelungat, natura a creat sisteme biologiceoptime sub aspect mor"ologic #i "iziologic, precum #i o serie de atribute alecomportrii mecanice, cum ar "i' caracterul omogen al distribuiei esuturilor


38/103

la modi"icri , rezisten ma!im a elementelor "recvent solicitate, masminim, "recare redus n articulai i . +unoa#terea acestor particulariticonst ituie un punct de plecare n realizarea pol imeri lor biomedicali , cu

proprieti mecanice adecvate, inerie biochimic #i biocompatibilitate.

+omportarea mecanic a esuturilor depinde de proprieti le " izice #i

microbiologia componentelor e!tracelulare, condiionate de microstucrura #iproprietile acestora. *rezena proteinelor "ibrose, colagenul #i elastina,ca #ia mucoproteinelor asigur "le!ibilitatea esuturilor conunctive, n timp cedepozitarea unor substane n matria organic e!plic rigiditatea esutuluiosos. %cesta din urm este un mediu compozit,anizotrop,constituit din "ibrecolagenice, cu rol de matrice #i cristale de hidro!i-apatit, drept armtur.

%naliza s tructuri i # i comportr ii mecanice a esutului osos indicae!istena urmtoarelor nivele structurale'

-pr imul "ormat d in tropocolagen , compus d in tr ei catenepolipeptidice,cu con"iguraie elicoidal, stabilizat datorit legaturilor dehidrogen)

-cel de-al doilea, "ormat din micro"ibrele de colagen #i cristaleanorganice)

- structura " ibroas colageno-mineral, intercalate cu mediulintra"ibrilar,constituit din mucopolizaharide #i glicoproteine, cu rol de liant)

-lamele colageno-minerale)

-osteonul.

terogenitatea proprietilor, elasticitatea #i anizotropia esutului ososasigur buna adaptare reologic #i o irigare sanguin suplimentar n cazulsolicitrilor repetate.

+omportarea mecanic a esutului conunctive este guvernat de prezenacolagenului, elasitnei #i " luidului intesti ial , n di"erite propori i, ntr-omicroarhitectur speci"ic.

spunzatoare de elasticitatea vaselor sanguine, a esutului pulmonar #i apielii, elastina este constituit dintr-un ghem statistic de lanuri peptidicereticulate.

+olagenul este v&scoelastic #i relativ ine!tensibil, n timp ce elstina esteelstic #i nalt e!tensibi l . %ceste proteine " ibroase "ormez, la nivelultendoanelor #i ligamentelor, "ascicule paralele, iar la al pielii / reele.


39/103

e"ormabili tatea esuturilor este corelat cu des"acerea #i re"ormarealegtur ilor de hidrogen, iar r igiditatea, accentuat de mbatr&nire, cu"ormarea de legturi covalente.

uncionarea unor legturi specializate, cum este cartilaul articular, careasigur lubri"ierea "iziologic, este determinat de comple!itatea structural

#i caracteristicile supra"eei , prezena rugoziti lor prevenind abraziuneamutual.

*rocesele biochimice care implic asocierea sau mi#carea relativ a dousubunit i b ipol imere adiacente impun considerarea h idrodinamici isisitemului dependent de porozitatea proteinelor , dator it compactari iimper"ecte sau iregularitailor super"iciale.

+aracteristicile dinamice ale esuturilor moi se determin prin estimarearela!rii #i dilatrii termice la tensionare #i prin stabilirea dependenei dintre

tensiune #i de"ormatie.+omportarea mecanic a esutului osos se apreciaz prin determinre a

rezistenei relative #i stabilirea caracteristicilor dinamice, n cazul unoroscilaii "orate.

odi"icarea comportrii mecanice a esuturilor #i organelor, provocatde di"erite stri patologice 3ateroscleroz, a"ectiuni alea rt erelor,membrane lo r, "ibroze, g laucom e tc . , determin vari a ia

propriettilor reologice. stimarea proprietilor reolgice poate constituii un

criteriu de investigare a "izilologiei #i patologiei organelor.%plicandu-se metoda regresiei, s-au corelat proprietile de de"ormaie a

tesutului osos cu unii "actori biologici, cum sunt'modi"icrile patologice alescheletului 3os teoporoz, osteoscleroz , osteomalacie , coninutu l ncomponeni colagenic i, g licoproteici # i mineral i. *e baza modeluluitransversalo-izotropic, s-a stabili t c esutul osos este un mediu tr i"azic,ortotrop.

*e de alta parte, s-au elaborat modele matematice care descriu corelaiae!perimental, tensiune #i timp.

Studi indu-se esutul osos demineralizat, s-a constatat c acesta arecomportare de material "izic neliniar, cu distribuie neomogen a de"ormatiein seciune transversal.

Comportarea mecanic" a vaselor sang!ine


40/103

+hirurgia cardio-vascular impune cunoa#terea proprietilor mecaniceale pereilor vaselor coronariene legitii variaiei n timp a caracteristicilorde de"ormaie a arterelor #i segmentelor a"ectate, nu numai la nivelul testelor

pe animale de e!perien, ci #i la om.

$n timp, se produc modi"icri ale compoziiei biochimice a arterelor, ca

#i mod"icri structurale datorit v&rstei sau a unor a"eciuni patologice, curepercursiuni asupra caracteristicilor mecanice. %st"el, rezistena pereteluiaortei toracice este mai mare dec&t a celei abdominale 3de 1,5-1,6 ori maimare n direcia transversal dec&t n cea a!ial #i scade, cu mbtr&nirea, pe

baza unor legi e!poneniale. stimarea caracateristicilor mecanice alepereilor veselor sanguine, prin valorile modului de elasticitate #icoe"icientul de de"ormaie t ransversal, servesc la "undamentarea unor aspecte legate de reconstituirea vaselor de s&nge #i protezarea acestora.

eterminarea gradului de elast icitate a vaselor , aspect important nasigurarea unei hemodinamici opt ime, se e"ectueaz pe baza vitezei detransmitere a undei de pulsaie n sisteme model, constituite din tuburi dematerial elastic #i vascoelastic, prin care curge un lichid ideal sau v&scos,negli&ndu-se, de obice, in"luena straturilor nconuratoare.

7esutul vascular se carac terizeaz prin de"ormabi li ta tea mare # iproprieti mecanice di"erite n direciile longitudinal, radial #i peri"eric.$n general, peretele vascular se comport ca un material incompresibil #ielastic, dar prezena "ibrelor musculare, sensibile la aciunea "actorilorneurali, conduce la modi"icri ale "ormelor #i tensionri ale vaselor.

e importan deosebit este elaborarea modelului atematice al curgeriis&ngelui n capilare #i schimbului t ranscapilar de l ichid, care permites tudierea dependenei carac teri st ic ilor hemodinamice de parametr iihemodinamici #i principiile bio"izice, prin intermediul crora se realizeaz,la nivelul microcirculaiei , "uncia principal de meninere a hemostazeiesuturilor 819:.

#eologia me$iilor biologiceeologia mediilor biologice 3s&nge, l ichid sinovial, esut conunctiv,

mucus, "luid intraocular, piele, mu#chi, oase etc. coreleaz v&scozitatea #iproprietile me canice ale acestora cu natura #i concentraia compu#ilormacromoleculari constitutive, elucid&nd aspectele de "iziologie normal #i

patologic, pre"igur&nd conduite terapeutice.


41/103

*e l&ng aspectele de reologia s&ngelui, par interesante, cu prospectarealubre"iani lor sintetici pentru art icula ii , s tudi ile privind comportarealichidului sinovial. %cesta este un dializat de plasm cu adaos de comple!

proteic al acidului hialuronic 3polizaharid cu comp ortare de polielectrolit cusarcin negativ.

luidu l s inov ia l 3pseudoplas ti c, v&scos, nene;ton ian, e last ic # iti!otropic ndeplineste "uncia de lubri"iant al articulaiilor.

$n a"ec iuni ar t iculare acute, cum sunt ar t r i tele reumatoide, ca #i nosteoar troze, carac teri st ic ile reo logice se modi" ic dator it mi#cri iconcentraiei #i degradrii complec#ilor mucopolizaharidici, "enomene pusen eviden prin msurarea timpului de rela!are #i energiei de activare pentrucurgerea v&scoas.

Studiul art icula ii lor osteoartrozice t rebuie s conduc la evaluarea

"actorilor care produc a"ectiunea, posibilitatea prevenirii acesteia, nlocuireaart iculat ii lor puternic modi" icate, producerea de lubri"iani art i" iciali ,capabili s reduc degenerarea supra"eelor.

$n calitate de lubri"iani arti"iciali, s-au studiat polimeri cu catene lungi,solubili n ap, cu rezisten la degradare termic, mecanic #i o!idativ,compatibili cu cavitatea articular.

De%ormabilitatea polimerilor bime$icali &n me$ii %iziologice


42/103

C3@-viteza de stabilire a de"ormatiei,

t13@ /timpul de atingere a de"ormaiei limit.

urata de "uncionare, D, a termoplastelor, supuse comprimrii statistice#i "lambaului, este dat de relaia'

D ? EeFG@ 32

n care' G, E reprezint constantele caracteristice materialului.

2.'.COND(C)IBI*I)A)EA E*EC)#IC+ A PO*IME#I*O# ,IIMP*ICA-II BIOMEDICA*E

enomenele de conduct ibil itate #i semiconduct ibil itate electric nmacromolecule sunt de mare importan medical, ncap&nd cu patogenezaunor a"eciuni #i termin&nd cu realizarea unor polimeri biomedicali.

lectroconductibili tatea melaninelor, pigmeni polimeri naturali , estei mplicat n boli ca parAinsonul #i s chizo"renia. $n acela#i ti mp,conductibilitatea electric contribuie la contraciile musculare #i este alturide semiconductibi li tatea intrinsec rspunztoare de compatibi li tateasistemelor polimere cu s&ngele.

$n proteine anhidre sau cu coninut redus de ap, conductibilitatea esteelectonic, iar la un coninut mare de ap adsorbit, dator i protoni lor trans "erai ntre mole culele de ap sau ntre grupele' H+?I

HJ-K

e e!emplu , molecula de colagen, orce modi" icare care a"ecteazstructura de elice tripl 3mrirea concentraiei sarurilor, deshidratare, vadetermina variaii ale conductibilitaii electrice prin scindarea unor legturide hidrogen. S-a presupus c modi"icarea coninutului de ap structurat #i aconductibilitii electrice poate "i rezultatul lezrii endoteliului vaselor de

s&nge prin e!punerea colagenului #i componentelor subendoteliale la aciuneaionilor anorganici #i polielectroliilor din s&nge. $n urma adsorbiei acestora,sunt a"ectate p lachetele, pur ta toare de src in i negat ive, # i "ac tori i decoagulare sanguin. !ist, deci o legatur condiional ntresemiconductibilitatea electric a unor structuri macromoleculare, conduciaelectric #i compatibli ltatea cu s&ngele. *ol imeri i e lectroconductori # isemionductori se pot obine prin sintez direct, modi"icarea prin co mple!aresau chelatizare #i conversia pirolit ic a unor poliimide, poli3J,JL-3p,pL-


43/103

o!idi"eni lenpiromeli timid. +aracterist ic esen ial a acestor compu#imacromolecular i e st e s truc tu ra pol ic ic li c , cu nuc lee a romati ce # iheterociclice sau cu legturi duble conugate care asigur o mare mobilitate aelectronilor >. *roprieti le electrice ale polimerilor semiconductori potin"luena adsorbia poteinelor plasmei sanguine #i con"ormaia acestora,

servind la modelarea #i clasi"icarea interaciunilor componenilor s&ngelui cusupara"eel e naturale # i s in te ti ce . *e de a lt par te , p rezena ape i ncomponena hidrogelurilor a "ost corelat cu electroconductibili tatea #icompatibilitatea cu s&ngele.

III.)IP(#I DE PO*IME#I BIOMEDICA*I

*IMNN ONISIO%ONMN

*olimerii bioresorbabili utilizati in chirurgie trebuie sa satis"aca o serie deconditii, cum ar "ii' posibilitatea prelucrarii si sterilizarii "ara a"ectarea stabilitatiichimice si rezistentei mecanice, degradarea cu viteza controlabila, absorbtiecompleta, to!icitate redusa a materialului implicati produselor de biodegradare.

egradarea biologica comporta doua "aze' hidratarea, modi"icarearezistentei, micsorarea masei si solubilizarea.

upa utilizarea colagenului modi"icat ca material de structurachirurgicala, s-au testat, in calitate de polimeri bioresorbabili, derivati proteici,

polizaharide, poli3amino-acizi, poli3vinil-alcool, al"a si beta poliesteri homopolimerisau copolimeri.

Condiiile de biodegradabilitate a polimerilor

I cerin maor pentru polimeri bioresorbabili este asigurarea unor viteze

concordante ale proceselor de degradare, care implic modi"icri structurale, #i deadsorbie a "ragmentelor "ormate, ast"el nc&t s nu se acumuleze n esuturi produsepotenial iritante #i in"lamatorii.

Nniial, se produce o hidratare, n "uncie de structura polimerului, "iind a"ectatepunile de hidrogen #i con"ormaiile stabilizate prin "ore van der Paals. $n continuare,prin ruperea unor legturi covalente din scheletul polimer, se produc modi"icriireversibile, soldate cu mic#orarea rezistenei mecanice a materialului implantat.


44/103

Scindarea poate "i rezultatul hidrolizei, dependente de temperatur, valoarea pK-ului#i cristalinitatea polimerilor sintetici, domeniile amor"e "iind, n special, degradate.

%vansarea procesului determin o scindare la nivel molecular, care conduce la"ormarea unei mase "riabile, gelatinizate din care se detan#eaz "ragmente solubile.

$ndeprtarea complet a polimerului resorbabil din esut este rezultatuldizolvrii "ragmentelor de mas molecular mic sau a "agocitrii acestora

1.**%%Q +IM%RJN+

+onsiderat drept plastic biologic, colagenul suscita atat interes teoretic,legat de clari"icarea structurii moleculare si supramoleculare proteice corelata cu"unctiunile biologice, cat si practic, re"eritor la izolarea, puri"icarea si regenerarea

biopolimerului si utilizarea preparatelor modi"icate ca substituienti de organe sitesuturi.

1.2 SQ


45/103

imino-acizi, secventa tipica "iind 3RlV-W-Xn.

eticularea intramoleculara, deosebit de pronuntata, este rezultatulo!idarii enzimatice a resturilor de lizina si hidro!i-lizina sau colagen-aldehide,susceptibile sa reactioneze cu grupari aminice sau aldehidice din moleculeleadiacente.

+olagenul solubil in mediu acid se e!trage din piele sau tendoane,supunandu-se in vederea aplicarii, unor operatii de puri"icare si reprecipitare.

+olagenul insolubil poate "i scindat cu enzime proteolitice, la actiuneacarora sunt sensibile peptidele ce nu participa la "ormarea structurii elicoidale.+olagenul sensibilizat de enzime poate "i puri"icat intr-o "orma in care se mentinmaoritatea proprietatilor produsului nativ.


46/103

optim este solutia de hidro!id de amoniu, de concentratie mica 30,2J, la o durata aprocesului de 1U secunde) marirea timpului de coagulare la micsorarea rezistentei"ibrelor colagenice, datorita hidrolizei. *rocesul de scindare a colagenului, competitivcu reticularea, poate "i evitat prin limitarea timpului de operare.upa cum reiese din"igura2 , se realizeaza o reticulare corespunzatoare la o durata a procesului de trei

minute si o concentratie ma!ima in glutaraldehida de 0,2Z.

+oncentratia aldehidei glutarice 3Z

igura2 QN+


47/103

Nradierea


48/103

hidro!i-propil-metil-celulozei cu radioizotopi a suscitat interesul pentru aplicaiichirurgicale, de#i rezistena lor la ntindere este redus.

0.ibre $e polivinil3alcool4

ste consemnat utilizarea suturilor de poli3vinil alcool n chirurgia vascular,bronhial, gastro-intestinal, cu reacie tisular redus.

Stabilitatea mrit a "ibrelor de poli3vinil alcool reticulare cu "ormaldehidaimplic di"iculti de resorbie, n timp ce poli 3vinil-butiralul are o vitez de

biodegradare comparabil cu cea a catgutului.

[.53 Polisteri

ibrele de G-polisteri 3poliglicoide, polilactide au caracteristici de resorbiesimilare cu cele ale catgutului #i provoac o reacie tisular redus.

Se obin prin polimerizare cu deschidere de ciclu, n prezena catalitic a srurilor.

$n vederea limitrii tendinei de hidroliz a G-polisterilor, s-au realizarea bloc-copolimeri ai poliglicolidelor cu poli3=-caprolactama respectiv ai polilactidelor cuepiclorhidrina.

!aminarea con"iguraiei catenelor polilactinice, ca #i a comportrii lor lahidroliza, "ormeaz obiectul a numeroase studii.


49/103

+lari"icarea mecanismului de absorbie a polilactidelor a condus la utilizareaacestor G-polisteri n suturi #i gre"e chirurgicale.

S-a ncercat mrirea rezistenei la traciune #i asigurarea unei absorbii mairapide prin sinteza copolimerilor glicolidelor #i lactidelor'

*lec&nd de la premiza c viteza de hidroliz a unui poliester, esenial pentruprocesul de biodegradare, poate "i reglat prin alegerea corespunztoare acomponentelor carbo!ilice #i hidro!ilice, s-a analizat comportarea poliesterilorobinui prin policondensarea unor diacizi, care conin substitueni electronodonori, cudioli.

+omponentul diacid s-a selectat dintre urmtorii derivai carbo!ilici, solubili nap' acid per"luoro-adipic, acid 2,2- o!idiacetic, acid 2-o!oglutaric, acid tartric, iar celdiolic a prezentat catena de #ase atomi de carbon' ciclohe!an-dimetanol #i he!an- 1,[-

diol. S-a constatat c absorbia n vivo este direct proporional cu viteza dedegradare a poliesterului. ezintegrarea implantului este in"luenat de caracterulelectrodonor al substituenilor din poziia G "a de "unciile carbo!ilice dincomponentul diacid, modi"icrile structurale din diol "iind neeseniale.

7. Poliamino3triazoli4

Ibinui prin condensarea dihidrazidelor acide, poli 3amino-triazolii seprelucreaz sub "orm de pelicule biodegradabile.


50/103

'.Polimeri siliconici

+auciucul siliconic este indicat pentru implant de lung durat, datorit ineriei#i stabilitii "izice, n contact cu "luide #i esuturi biologice.

Nneria chimic a siliconilor deriv din valoarea mare a energiei de legtura Si-I, n compusul polisilo!anic. %ceast valoare mare a energiei de legatur Si-I, ncompusul polisilo!anic. %ceast valoare este 105 Acal, "a de numai 5T Acal pentru+-+.

Sinteza siliconilor presupune' reducerea bio!idului de siliciu la siliciu,"ormarea dimetildiclorsilanului, hidroliza acestuia la diolul corespunztor, care prin

policondensare d un polimer siliconic cu grupe hidro!ilice terminale. $n prezenahe!ametildisilo!anului, se obine compusul polisilo!anic, cu grupe terminale metilice.


51/103

$n scopuri medicale se utilizeaz siliconi vulcanizai la cald, la temperaturaambiant sau "luizi. Yulcanizarea con"er proprieti elastice, adecvate pentru aplicaiin chirurgia cardio-vascular.

'.1.Polimeri siliconici v!lcaniza6i la cal$%gentul de vulcanizare la cald este pero!idul de diclorbenzoil, care

reacioneaz cu unitile structurale silo!anice printr-un mecanism radicalic.


52/103


53/103

*rezena grupelor vinilice n unitatea structural siliconic asigur un nalt gradde reticulare, a celor "enilice / obinerea unor "orme cu duritate mic, iar gruprileT,T,T / tri"luorpropil con"er polimerului tromborezisten.

eticularea, sub aciunea agentului de vulcanizare, se produce cu participareagrupelor metilice #i vinilice. *rodusele utilizate pentru vulcanizare se elimin, dupe"ectuarea reticulrii, prin nclzirea cauciucului.

'.2.Polimeri siliconici v!lcaniza6i la temperat!r ambiant.


54/103

Yulcanizarea la temperatur ambiant decurge n sisteme uni- saubicomponente.


55/103

Yulcanizarea n sistem unicomponent decurg n mediu apos, polimerul siliconiccu grupe hidro!ilice terminale, #i cu masa molecular mic, reacioneaz n primaetap, cu produsul de hidroliz a metiltriaceto!isilanului, utilizat ca agent dereticulare'

'..Polimeri siliconici %l!izi

Siliconii "luizi prezint mase moleculare #i vascoziti relativ mici, "iindindicai pentru mrire de volum tisular, n chirurgia estetic.

'.0.Propriet6i %izice i biocompatibilitate

*roprietile "izice #i biocompatibilitatea polimerilor siliconici depind de naturaingredienilor utilizai la vulcanizare. Se impune o eliminare minuioas a compu#ilorreziduali prin nclzirea produselor, dup per"ectarea reticulrii.

Siliconii prezint permeabilitate mare la gaze, n special I2 #i +I2, "iindindicai pentru realizarea o!igenatorilor arti"iciali.


56/103

enumireapolimerului

Qipul polimerului ezistena latractiune psi

longaie,3Z

uritateShore3%

W 4-4U1[

Silastic T9T

Silicon vulcanizat la cald 1000 TU0 9U

W 4-4U1U

Silastic T92

Silicon vulcanizat la cald 1200 4U0 U0

W 4-4U14

Silastic T90

Silicon vulcanizat la cald 5U0 [00 2U

W 4-402[ luorosilicon 1000 2U0 UU

%dhesive K Silicon vulcanizat latemperatura camerei n sistem

unicomponent

T00 4U0 25

Silastic Silicon vulcanizat latemperatura camerei in sistem

biocomponent

400 1[0 4T

W 4-421o 900 420 T2

up perioade variabile de la implantare, protezele pentru valve de inim,con"ecionate din cauciuc siliconic, su"er modi"icri ale dimensiunii #i te!turii,

probabil datorit absorbiei de lipide sanguine. odi"icrile apar n proporie de 2-UZ #i nu pot "i corelate direct cu durata implantrii. S-a stabilit c stratul absorbit esteconstituit dintr-un produs de o!idare a acizilor gra#i polinesaturai. %st"el, colesterolulabsorbit #i dispersat n matricea siliconic este o!idat de o!igenul molecular, pentrucare aceasta are o mare permeabilitate. ste posibil ca nglobarea unor cantiti micide ageni antio!idani n polimerul siliconic nainte sau dup con"ecionarea protezeis limiteze sau s evite distrucia prin autoo!idarea produselor absorbite.

Nmplantarea subcutanat a cauciucului siliconic de puritate medical la animalede e!perien #i urmrirea modi"icrilor produse dup [ luni #i 2 ani au indicat o mic

variaie n timp a principalelor caracteristici "izice ale polimerilor. %st"el, rezistena latraciune a sczut cu 5-1[Z. +re#terea n greutate a mostrelor implantate datoritabsorbiei de lipide a "ost de 0,9Z dup 4 sptm&ni, stabilindu-se la o valoare de ,61Z, regsit #i dup 2 ani.

Studiindu-se, n condiii e!perimentale controlate, e"ectul implantrii #iabsorbiei lipidelor asupra proprietilor "izice ale cauciucului siliconic, s-a stabilitcurba tensiunii de"ormaiei a produsului de puritate medical 3"igura 1.


57/103

Se constat c modi"icarea proprietilor "izice nu a"ecteaz substanialper"ormanele cauciucului siliconic n aplicaii subcutanate

+urba de tensiune / de"ormaie pentru cauciucul siliconic medical

8.Poli!retani


58/103

continuare cu o diamin sau cu un diol, n variante preparative n una sau trei etape,dependent de natura monomerilor, stoechiometrie, temperatur, cinetica de reacie'


59/103

eaciile secundare pot conduce la "ormarea biuretului #i alo"anatului, ca #i langlobarea n polimer a unor produ#i oligomeri.

eticularea polimerilor se realizeaz prin vulcanizarea cu sul", "ie prin introduceren amestecul de condensare a unor derivai hidro!ilici sau aminici tri"uncionali.


60/103

Structura poliuretanilor este determinat de natura componentelor de plecare,de condiiile de per"ectare a procesului, de natura "orelor intramoleculare, n specialdatorate legturilor de hidrogen dintre unitile constitutive uretanice, esterice, eterice#i ureice.

%tracia intramolecular datorit legturilor de hidrogen #i incompatibilitateatermodinamic dintre unitile rigide #i "le!ibile determin o separare de micro"aze,soldat cu "ormarea de domenii structurale.

Structura #i proprietile poliuretanilor pot "i in"luenate prin alegerea atent acomponentelor care "ormeaz segmentele "le!ibile #i rigide.


61/103

%

- segment "le!ibilO- segment rigid

I atenie deosebit trebuie acordat asigurrii unor condiii de sintez care sevite acumularea n polimer a monomerilor to!ici. I soluie este o"erit de per"ectareareaciei de "ormare a elastomerului poliuretanic la locul de implantare, c&ndinteraciunea diaminei cu macrodiizociznatul conduce, iniial, la "ormareamacroaminoizocianatului, care "iind insolubil n medii organice #i bazice nu ptrunden lichide #i esuturile biologice.


62/103

I:.AP*ICA-II A*E PO*IME#I*O# ;N MEDICINIA CA#DIO3:A9C(*A#'?r ,

%eeral acti#ea microbiaa a policatioitilor "epi"e "e #mar#l%r#pelor c#aterale "e amoi# , at#ra s#bstit#ietilor "e la atom#l "e azot si

masa molec#lara &

Astfel s'a sitetizat sar#rile c#aterale "e amoi# ale "ietil 'amio'

etil'metacrilat#l#i si 1,/'bis("imetilamio'izopropil'metacrilat#l#i)


78/103

Acestia s'a# s#p#s polimerizarii sa# copolimerizarii c# 'viil'

piroli"oa i me"i# "e etaol si i prezeta "e A? &

Copolimerii a# coti#t mic "e %r#pe c#aterale "e amoi# (s#b 20@

) s#t etoici si a"ecvati ca s#port#ri petr# me"icamete "e tip aioic &

c)Poli(etilen-imino-tiazolice) si saruri polimere de izotiuroniu

5#t i"icate i ra"ioprotectie si rez#ltate pe baza sc$emei "e reactie

Acesti polimeri a# toicitate mare &

d)Poli(metil -alchil-fenil-sulfon-metil-sulfati)

5e obti "#pa sc$ema


79/103

Acesti polimeri s#t ata%oistii eficieti ai $epariei &

1.P)3I4E(I TUBE(CU3)STATICI

a.'eteri polio"ietilenici

b.'polimeri cu grupari tuberculostatice

a.Eteri polio,ietilenici

%cestia sunt '-liniari

'ciclici

4ectul tuberculostatic este determinat de lungimea catenei polio"ietilenice.

a mecanism de actiune se admite ca acesti polimeri maresc capacitatea monocitelor

de suprimare a multiplicarii intracelulare a bacililor.

+.


80/103

@M-L# ' L# 99 L

@WMalc)il

"M+>'Ceectul tuberculostatic este puternic

"M>'


81/103

T " IL++OMMO'IL++

T" IL++OL''OL'IL++

*eri"ati polimeri ai aci!ului p5amino5#alicilic

+. /aruri polimere ale #/ cu poli-acid metacrilic.Eegatura dintre #/ si polimer este

ionica,iar continutul de #/ in preparat este de >'>CN .

. /aruri polimer ale #/ cu copolimeri -de #F# si acid maleic.Eegatura dintre

polimer si #/ este ionica,iar #/ este de cca.


82/103

'>CN in preparat.

I. opolimer de F# T acid acriliden p'amino salicilic.


83/103

Eegatura este azometinica si proportia #/ este de '>> N.

J. opolimer F# T sarea de sodiu a acidului crotonil p amino salicilic.Eegatura

este amidica .

6. opolimer de F# si sarea de sodiu a acidului acriloil p' amino' salicilic.Eegatura

este amidica iar #/ este de 6'+> N in preparat.

. opolimer de F# si sarea de Oa a acidului metacril p' amino salicilic.Eegatura

este amidica,iar #/ este de +' N in preparat.

2.P)3I4E(I A'TI6I(A3I


84/103

"ectele antivirale atribuite polimerilor sintetici bioactivi se mani"esta prin '

declansarea producerii de intereroni

accelerarea activitatii citoagocitare a unor virusuri neinectioase

impiedicarea absorbtiei virusurilor pe membranele celulare

interactiunea directa dintre virusuri si compusii macromoleculari cu caracter de

polianioni

activarea sistemului reticulo'endotelial.

ecanismul actiunii antivirale nu este complet elucidat, dar se admite ca inducerea producerii de

inter"eron este e"ectul predominant.

!igentele structurale responsabile de activitatea inter"erogenetica si implicit antivirala sunt

urmatoarele'Ymasa moleculara mare

Ycaracterul polianionic datorita distributiei regulate si dense a sarcinilor negative

Z Z Z Z Z Z Z

Yprezenta unor catene de tip :''''' sau ''9''9' care vor

Z Z Z Z Z Z Z

asigura stabilitatea compusilor macromoleculari

Yconfguratia sterica a grupelor anionice.

De perspectiva sunt complecsii ionici ormati dintr'un polianion -@O dublucuaternar si un polication sintetic-polisare cuaternara de amoniu.

a : bM'+C ; a X .


85/103

$. P)3I4E(I A'TITU4)(A3I

Oeclarifcarea mecanismelor de cancerogeneza si nedepasirea stadiului de supozitiein considerarea mecanismelor citoto"ice e"plica orientarea spre medicamente custructuri comple"e,printre care si polimeri.

%nele particularitati ale polimerilor fziologic activi ar putea f canalizate in scopulrealizarii unor eecte selective si anume :

+. #osibilitatea marita de interactiune cu biopolimerii implicati in malignizari incomparatie cu medicamentele clasice.

. @ealizarea unor concentratii marite prin utilizarea unor polimeri suport pentrusubstante active,polimeri susceptibili sa le puna in libertate in conditii specifcetesutului tumoral.


86/103

Polimeri antileucemici 7

#roprietatile antio"idante dublate de biocompatibilitate prezinta si copolimerulvinil' )idroc)inonei cu O'vinil'pirolidina.


87/103

De asemenea s'au preparat si s'au testat amestecuri ale polivinil'pirolidonei cumedicamente citostatice-tioosamida, benzotep ,cicloosazina ,> 3uor uracil,oli"omicina constatandu'se potentarea si prelungirea eectului.

%. P)3I4E(I A'TI4ET)STATICI

Kecanismul de actiune este complicat si nu este complet elucidat ; se admite capolimerul provoaca sclerozarea membranei celulare ,impiedicand astel transportulcelulelor maligne spre alte tesuturi.

E,emple 7

1.,

F

#.,


88/103

).,

8.P)3I4E(I (A*I)P()TECT)(I

Nn scopul prelungirii e"ectului de radioprotectie au "ost preparati poli-ditio-catbamatii de tipul C=

3 C=23C3-+K2 - +K2/J- I?+-I -+K2 - +K2/J-

[ [

SC&S*&,8a*


89/103

Structura

derivat barbituric

(Daca*1? +2KU 2? +2KU ) +[KU W?0 )T?K) +KT se obtin e"ecte anticonvulsivante 4

/e considera ca polibarbituratii actioneaza in stare macromoleculara pentru calegatura dintre catena polimera si restul barbituric este ne)idrolizabila.

:.P)3ISA3ICI3ATII

Salicilatii sunt medicamente analgezice,antipiretice si antiin"lamatoare,care atenueaza sauindeparteaza durerea de origine somatica din actiuni in"lamatoare sau edeme, prin actiunea la nivelultalamusului.e asemenea diminueaza temperatura crescuta in bolile "ebrile prin reglarea cebtruluihipotalamic si reduc edemele in"lamatoare prin in"luenta sistemelor enzimatice implicate inproducerea in"lamatiei.*olisalicilatii au viteza lenta de eliminare si durata lunga de actiune.

Exemple : derivatii salicilici "i!ati pe poli3acid metacrilic prin legaturi esterice

TO-L>CCCC' ICCCC ad&uvant pentru conditionarea

medicamentelor .

Proprietati#

#olimerul este o pulbere alba sau slab galbuie .#rin incalzire se

o"ideaza si se coloreaza ; este )igroscopic .

#olivinilpirolidona este solubila in orice proportie in apa ,

metanol , etanol , etilenglicol , butandiol , glicerina , cloroorm ,

ciclo)e"anona , acid acetic , ormalde)ida , piridina si trietanolamina. 4ste partial solubila in dio"an , acetona , metil'etil'cetona si

esteri.

4ste insolubila in eter etilic , )e"an ,benzen si CCl.


94/103

#olivinilpirolidona poate f precipitata din solutii apoaseprin

adaugarea de alcalii concentrate sau acid tanic .

#rezenta polivinilpirolidonei in apa alaturi de unii compusii

insolubili , conduce la un eect de solubilizare al acestora .#olivinilpirolidona prezinta reactivitate c)imica mica si rezistenta

oarte mare la actiunea enzimelor .

bsorbtia polimerului in tractul gastrointestinal , membrane

,mucoase si piele este oarte redusa .

#olivinilpirolidona este lipsita de to"icitate si nu provoaca eecte

alergice .

1iecare unitate structurala a polivinilpirolidonei contine un dipol

cu sarcina partial negativa la atomii de o"igen si o sarcina partial

pozitiva a atomului de azot.

#olivinilpirolidona are structura asemanatoare cu cea a

proteinelor si poate orma legaturi dipol'dipol, dipol'ion , de)idrogen ; legaturi prin electroni , legaturi )idroobe .

'atura interactiunii cu medicamentele

ceasta depinde de structura medicamentului si masa

moleculara a polimerului.

Eiteratura reeritoare la mecanismele de interactiunemedicament' polivinilpirolidona este contradictorie . _urgensen si

/peiser au stabilit cateva concluzii importante :

' interactiunea substantelor neionice cu polivinilpirolidona

sunt mai puternice decat ale celor ionice , contactul cu


95/103

polimerul find impiedicat datorita )idratarii grupelor

ionizate;

' tipul legaturii anga&ate intre substanta active si polimer

depinde de natura gruparilor unctionale din structura

medicamentului :

]grupele &8G#> &OG > &COOGdau legaturi de

)idrogen ;

]grupele JCOOGdau legaturi de dipol'dipol;

]grupele JCOOGionizate dau legaturi ion'dipol

slabe ;

] grupa 8O#da legaturi )idroobe ;

'combinatiile comple"e medicament polimer contine mai

multe tipuri de legaturi . Karirea tendintei de asociere la ridicarea

temperaturii se datoreaza legaturilor )idroobe , iar eectul invers

legaturi de )idrogen si legaturi dipol'dipol .

' adaosul de substante tampon si electrolit conduce la

intensifcarea interactiunilor dintre polivinilpirolidona si

medicamente .

u ost eectuate studii minutioase reeritoare la interactiunea

polivinilpirolidonei cu substante anestezice .stel s'a stabilit ca

interctiunile anestezicelor locale cu polivinilpirolidona sunt maiputernice cand este mai mare restul )idroob .

).).Alcoolul poli@inilic


96/103

$btinere

%tili&ari #

4ste un ve)icul oarte bun pentru picaturile oculare cu eect

prelungit, este olosit pentru picaturile nazale ./'au studiatinteraciunile sale cu dierite medicamente.

lcoolul polivinilic e"ercita un eect de stabilizare a unor

medicamente printre care si tetraciclina clor)idrat , probabil ormarii

de compusi stabili .

onorm cercetarilor #F ar f un coloid de asociere cu oconcentratie micelara critica de C,C>N .

/e considera ca acest polimer leaga molecula in micelii prin

orte fzice in urma dizolvarii si concentrarii .#rincipalele tipuri de

legaturi impliate sunt cele )idroobe si de )idrogen .

)..Polietilen"licolul

/e obtine prin polimerizarea o"idului de etilen :


97/103

tructura

Proprietati

#olimerii cu masa moleculara sub ICC sunt lic)ide vascoase

incolore, iar cei cu masa mai mare au o consistenta moale sau sunt

substante solide albe incolore insipide si cu miros particular .

/unt solubili in apa , alcool etilic , cloroorm cetona , benzen

,toluen ./unt insolubili in eter etilic si uleiuri de parafna.#rodusele

cu masamoleculara mica )igroscopice .

Ou prezinta eecte fziologice sau to"ice , find bine toleratii inorganism .

%tilizari :

'baze pentru supozitoare si pentru unguienti ;


98/103

' e"cipienti pentru dra&euri;

'solventi si stabilizatori ai unor preparate lic)ide.

@eactivitaea polietilenglicolului depinde de masa sa moleculara .

Dieriti autori au studiat compatibilitatea polietilen'glicolului cu

unele medicamente , respectiv posibilitaea de a orma combinatii

comple"e .

De asemenea , s'a studiat in3uenta polietilen'glicolului asupra

eectului unor substante antimicrobiene .?n ma&oritatea cazurilor se

inregistreaza o reducere a eectului biologic . ost remarcata in3uenta pL ului asupra ormarii complecsiilor

.ercetari ` in vivo cu combinatii comple"e de polietilenglicol si

medicamente au dovedit in3uenta polimerului asupra resorbtiei

substantelor .

).2.Siliconii

/unt compusi organo'silicici cu variate utilizari armaceutice .

/unt polimeri care contin catene in care alterneaza atomii de

siliciu si o"igen , radicalii organici satiscand valentele reziduale aleatomului de siliciu .

tructura :


99/103

Proprietati :

'prezinta rezistenta mare atat la temperaturi ridicate cat si

&oase ;' au stabilitate c)imica mare;

'au tensiune superfciala mica ;

'au capacitatea de umectare a substantelor.

%tili&ari

a, ?n dermatologie

/'a stabilit ca uleiurile siliconice patrund usor in piele , nu

rancezesc , nu au actiune to"ica si des)idratanta a pielii .remele

de tipul apa'ulei ,care contin lanolina si uleilu de parafna . #e de

alta parte , unguentele care contin penicilina si antiseptice

actioneaza o perioada indelungata si prezinta un grad mare de

activitate.

b,coperirea capsulelor gelatinoase , a dra&eurilor si a

tabletelor in scopul eririi de actiunea mucegaiurilor si o"idarii.


100/103

c, /iliconii antispumanti sunt neutri din punct de vedere

fziologic si se olsesc la abricarea dieritelor medicamente

antibiotice .

stel in calitate de antispumanti la ermentarea mediului decultura pentru obtierea penicilinei pot f utilizati metil si etil'

polisil"anii cu grupe JOGla atomul de Si.

?n ermentarea mediului pentru obtinerea o"itetraciclinei sunt

mult mai efcace polisil"anii cu grupe J OGla radicalul organic .

d, ?n iteratura sunt date reeritoare la olosirea siliconilor

pentru pastele de dinti si apele de gura .

e,Eiteratura recenta citeaza utilizarea siliconilor in tratamentul

arsurilor .

3,4"cipienti pentru supozitoare .

?n general sunt substante neutre din punct de vedere

fziolgic .?n&ectarea lor intravenoase si subcutanata nu provoaca

senzatii de arsura sau durere la locul de in&ectare , iar cea

intravenoasa nu conduce la eecte to"ice , desi din cauza

vascozitatii mari a lic)idului e"ista pericol de embolie .

).4.Amestecuri medicamente polimer

4ectul armaceutic poate f prelungit prin administrarea

medicamentelor in amestec cu polimeri ca : polivinilpirolidona


101/103

,)eparina ,acidul poligalactouronic .stel , aplicarea de solutii de

novocaina , insulina , penicilina , streptomicina sau tetraciclina in

polivinilpirolidona a condos la inregistrarea unui eect retard .

ombinatii medicament- polimer#

1,omplecsi medicamente'polimeri ;

#,ompusi ionici medicamente'polimer;

),#olimeri cu grupe fziologice active.

omplecsi medicamente-polimeri .%n interes deosebit au

suscitat complecsii de iod cu dieriti polimeri . cestia maniesta uneect antimicrobian de durata , inregistrandu'se si o diminuare a

to"icitatii iodului .#olimerii olositi au ost : polivinilpirolidona,

alcoolul polivinilic , polietilenglicolul , de"tranul , amidonul .

omple"ul #F a ost introdus in terapeutica . De asemenea e"ista

complecsi de$e si de"tran aplicabili in terapeutica . De asemenea

e"ista complecsi de $e si de"tran aplicabili in tratamentul anemiei .

ompusi ionici medicamente-polimer . cestea sunt saruri

ale dieritelor medicamente cu polielectroliti .?n vivo ei se

descompun eliberand medicamentul .Descopunerea in tractul

gastro'intestinal poate f aratat sc)ematic dupa cum urmeaza :

?n stomac P& SO)JG


102/103

?n intestin P& SO)JG


103/103

#olimerii cu grupari fziologic active rezultati prin f"area unor

molecule de medicament pe sc)eletul macromolecular al agentului

transportor asigura retardarea eectelor biologice ,diminuarea

to"icitatii .

4ectul armacolgic se datoreaza fe entitatii macromoleculare ,

fe medicamentului eliberat prin distrugerea lenta in vivo a legturii

covalente dintre medicament si poliemer .

%s)a0o a propus includerea pricipalilor acrive pe sc)eletul

unor polimeri solubili in apa , utilizati ca inlocuitori de plasma

sangvina -polivinilpirolidona , alcool polivinilic , de"tran ,etc. .

Polimeri Biocompatibili - Curs - Subiecte

Documents

Transcript of Polimeri Biocompatibili - Curs - Subiecte