89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

laktydu i wcześniej syntezowanego oligomeru TMC)
czy w zależności od rodzaju zastosowanego inicjatora
uzyskano terpolimery o zbliżonym składzie lecz o
różnorodnej budowie łańcucha polimerowego, a co
jest z tym związane o rożnej morfologii - od materiałów
całkowicie amorficznych po materiały o dużym
stopniu krystaliczności. Przedstawiono podstawowe
własności otrzymanych polimerów, w tym zachowanie
pamięci kształtu.
[Inżynieria Biomateriałów, 89-91, (2009), 82-87]
wstęp
Zjawisko pamięci kształtu polega, w dużym uproszczeniu,
na możliwości powrotu materiału z kształtu przejściowego
(tymczasowego) uzyskanego w wyniku mechanicznej deformacji,
do wcześniejszego zaprogramowanego pierwotnego
kształtu, za pomocą różnych bodźców fizycznych. Najczęściej
stosowanym bodźcem jest podniesienie temperatury
materiału powyżej pewnej temperatury granicznej zwanej
temperaturą przejścia. Typowymi materiałami polimerowymi
znajdującym zastosowanie biomedyczne z pamięcią kształtu
(SMPs) są segmentowe poliuretany. Są to bardzo często
materiały o dostatecznej biokompatybilności lecz z reguły
nie ulegające procesowi bioresorbcji lub degradujące w ten
sposób bardzo wolno. Wśród materiałów z pamięcią kształtu,
szczególnie cenne do zastosowań biomedycznych wydają
się jednak termoplastyczne polimery bioresorbowalne.
Stosując takie materiały, formując z nich na drodze przeróbki
termoplastycznej bioresorbowalne implanty – narzędzia
chirurgiczne (samorozprężające stenty, samozaciskowe
zaciski, klamry i pętelki) będzie można wprowadzić czy
usprawnić wiele technik chirurgicznych w tym szczególnie
technik chirurgii małoinwazyjnej.
Do grupy polimerów biodegradowalnych należą powszechnie
uważane za biokompatybilne i coraz częściej
stosowane w medycynie alifatyczne poliestry, otrzymywane
na drodze polimeryzacji z otwarciem pierścienia laktydów,
laktonów oraz cyklicznych węglanów. Z materiałów tych
obecnie produkowane są w coraz większej skali; nici chirurgiczne,
tymczasowe resorbowalne implanty chirurgiczne
oraz systemy nośników leków implantowane bezpośrednio
do ciała pacjenta. Poprzez odpowiedni dobór składu i mikrostruktury
tego typu kopolimerów, którą otrzymuje się w
wyniku odpowiedniego prowadzenia syntezy, wiele z tego
typu materiałów polimerowych wykazuje własność pamięci
kształtu [1-4]. Wcześniej nasz zespół opracował metodę
otrzymywania bioresorbowalnego terpolimeru glikolidu/Llaktydu/TMC,
który wykazywał bardzo dobre własności
zapamiętywania kształtu [4,5]. Szczególnie cenne z punktu
aplikacji biomedycznej tego materiału było to, iż przejście z
kształtu tymczasowego do zaprogramowanego kształtu permanentnego
zachodziło w wyniku podniesienia temperatury
do 37–40 0 C, a więc wartości zbliżonej do temperatury ciała
ludzkiego. Otrzymany terpolimer był całkowicie amorficzny,
co w wielu zastosowaniach (uwalnianie leków, inżynieria
tkankowa) jest cechą bardzo korzystną. Niestety implanty
formowane z tego terpolimeru i pracujące pod stałym obciążeniem
w temperaturze ciała ludzkiego w wielu wypadkach
po pewnym czasie ulegać mogą samoistnej deformacji,
w wyniku występującego zjawiska płynięcia tworzywa.
Aby wyeliminować lub ograniczyć wspomniane zjawisko,
podjęliśmy próby otrzymania terpolimeru, o zbliżonym do
wcześniej zoptymalizowanego składzie lecz zawierającego
fazę krystaliczną, o relatywnie wysokiej temperaturze topnienia.
Metody jakie zastosowaliśmy, aby osiągnąć ten cel
jak i krótka charakterystyka otrzymanych terpolimerów jest
treścią prezentowanego komunikatu.
in bulk, terpolymerization of glycolide, lactide and
previously synthesized TMC oligomer) or the type of
the used initiator, we achieved to obtain terpolymers
with similar composition but with varied polymer chain
microstructure and consequently different morphology
– from wholly amorphous to characterized with high
degree of crystallinity. Elementary properties of the
obtained polymers, including the shape-memory ability,
are described herewith.
[Engineering of Biomaterials, 89-91, (2009),82-87]
introduction
The phenomenon of shape memory essentially consists
of the possibility to recall the material’s predefined shape
from temporary intermediate stage after mechanical deformation,
by means of numerous physical stimuli. The most
frequently applied stimulus is increasing the material’s borderline
temperature, called transition temperature. Typical
shape-memory polymer materials (SMPs) found useful in
biomedical applications are segmented polyuretanes. The
materials are usually sufficiently biocompatible but in most
cases not bioresrobable or degrading at a very slow rate.
Among the shape-memory materials, bioresorbable thermoplastic
polymers are seemingly the most valuable for
application in biomedicine. using these materials for forming
bioresorbable implants by means of thermoplastic processing
– surgical tools (self-expanding stents, self-clenching
clamps, loops and clasps) it will be possible to introduce or
upgrade numerous surgical techniques, with emphasis on
low-invasive surgery.
Aliphatic polyesters are a subgroup of biodegradable
polymers which are widely considered biocompatible and
recently often applied in medicine. They are obtained by
means of polymerization with ring-opening of lactides, lactones
and cyclic carbonates. They are currently a common
base material for surgical threads, temporary resorbable
surgical implants and systems of drug carriers implanted
directly into the patient’s body. Through appropriate
choice of composition and microstructure of this type of
copolymers, obtained with properly conducted synthesis, a
number of these polymer materials might be characterized
with shape-memory properties [1-4]. Earlier our research
team had invented a method of obtaining bioresorbable
glycolide/L-lactide/TMC terpolymers, demonstrating very
good shape-memory properties [4,5]. What was particularly
significant for potential biomedical application of the material
was that the transition from the temporary stage to the
pre-programmed shape occurred as a result of increasing
temperature up to 37–40 0 C, which are typical values of
normal human body temperature. The obtained terpolymer
was wholly amorphous which is an advantage in numerous
applications (drug releasing, tissue engineering). unfortunately,
the implants formed out of this terpolymer and
constantly working with load at human body temperature
often might often be subjected to spontaneous deformation
due to material flow. In order to eliminate or reduce the effects
of the aforementioned phenomenon, we attempted to
obtain terpolymers with composition similar to the previously
optimized selection, but containing crystalline phase with
relatively high melting temperature. The methods we have
used to achieve this, along with a short characteristics of the
obtained terpolymers is the subject of the present article.
83