Zastosowanie materiałów hydrożelowych w medycynie XXI wieku

• Autorzy: Myśliwiec Mateusz , Głąb Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2022.1.2

Warianty tytułu

EN

Application of hydrogel materials in 21st century medicine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dwudziesty pierwszy wiek jest bardzo perspektywiczny, jeśli chodzi o szeroko pojęty rozwój nauki, technologii oraz przemysłu. Pozwoliło to na wzmocnienie już istniejących technologii, jak również utworzenie i zastosowanie nowych innowacji, jakimi są materiały polimerowe w medycynie. W artykule krótko przedstawiono zastosowanie w medycynie materiałów polimerowych, szczególnie hydrożeli. Praca jest przeglądem literatury traktującym o wykorzystaniu hydrożeli, ich możliwości oraz sposobach ich wdrożenia w szeroki dział medycyny, tj. ortopedii, chirurgii, okulistyki, oraz mających zastosowanie jako nośnik leków czy opatrunków. Omówiono wprowadzone już technologie, procesy syntezy oraz dalsze perspektywy rozwoju danych zastosowań.

EN

Twenty first century is very promising in terms of broad scientific, technological and industrial development. This has allowed the strengthening of already existing technologies as well as the creation and application of new innovations, such as polymeric materials in medicine. The paper will briefly present the application of the previously mentioned polymeric materials, especially in the form of hydrogel in the present century, in medicine. Also, the paper will be a review of the literature treating the use of hydrogels, their possibilities and ways of implementation in a wide field of medicine: orthopaedics, surgery, ophthalmology, as carriers of drugs or dressings. The already introduced technologies or processes and what are the further perspectives of the development of given applications are discussed.

Słowa kluczowe

PL

hydrożele; nośniki leków; opatrunki hydrożelowe; opatrunki III generacji; superabsorbenty polimerowe

EN

hydrogels; drug delivery systems; hydrogel dressings; 3rd generation dressings; polymeric superabsorbents

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 43, nr 1
• Strony: 18--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., fig.

Twórcy

autor

Myśliwiec Mateusz

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki, Politechnika Krakowska

autor

Głąb Magdalena

• doktorant Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Wichterle O., Lım D.: Hydrophilic gels for biological use. Nature 185 (1960) 117–118.
• [2] Ahmed E.: Hydrogels. Preparation, characterization and applications. A review. Journal of Advanced Research 6 (2) (2015) 105–121.
• [3] Chen Y., Wang W., Wu D., Nagao M., Hall D.G., Thundat T., Narain R.: Injectable self-healing zwitterionic hydrogels based on dynamic benzoxaborole-sugar interactions with tunable mechanical properties. Biomacromolecules 19 (2) (2018) 596–605.
• [4] Maulvi F.A., Lakdawala D.H, Shaikh A.A., Desai A.R., Choksi H.H., Vaidya R.J., Ranch K.M., Koli A.R., Vyas B.A., Shah D.O.: In vitro and in vivo evaluation of novel implantation technology in hydrogel contact lenses for controlled drug delivery. Journal of Controlled Release 226 (2016) 47–56.
• [5] Chen J., Peng Q., Thundat T., Zeng H.: Stretchable, injectable, and self-healing conductive hydrogel enabled by multiple hydrogen bon- ding toward wearable electronics. Chemistry of Materials 31 (12) (2019) 4553–4563.
• [6] Yuk H., Lin S., Ma C., Takaffoli M., Fang N.X., Zhao X.: Hydraulic hydrogel actuators and robots optically and sonically camouflaged in water. Nat. Communivations 8 (1) (2017) 14230.
• [7] Kazimierska-Drobny K.: Symulacja procesów chemo-mechanicznych w porowatych żelach i identyfikacja parametrów modelu. Praca doktorska. Instytut Mechaniki Środowiska i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz (2011).
• [8] Baranowski T.: Hydrożele w zieleni miejskiej. Zieleń Miejska 3 (2006) 16–17.
• [9] Wang W., Narain R., Zeng H.: Polymer science and nanotechnology. Fundamentals and applications. Elsevier, University of Alberta, Canada (2020).
• [10] Hu X., Vatankhah-Varnoosfaderani M., Zhou J., Li Q., Sheiko S.S.: Weak hydrogen bonding enables hard, strong, tough, and elastic hydrogels. Advanced Materials 27 (43) (2015) 6899–6905.
• [11] ManiaS.:Otrzymywanie i charakterystyka funkcjonalnych biomateriałów ksero- i hydrożelowych na bazie chitozanu oraz ocena ich możliwości aplikacyjnych. Praca doktorska. Katedra Towaroznawstwa i Zarządzania Jakością, Wydział Przedsiębiorczości i Towaroznawstwa Akademia Morska w Gdyni, Gdynia (2017).
• [12] Gierszewska-Drużyńska M., Ostrowska-Czubenko J.: Synteza i właściwości membran hydrożelowych na podstawie chitozanu i alginianu sodu. Polimery 52 (2007) 517–523.
• [13] Ostrowska-Czubenko J., Pieróg M., Gierszewska M.: Modyfikacje chitozanu. Krótki przegląd. Widomości Chemiczne 70 (9) (2016) 657–679.
• [14] Pluta J., Karolewicz B.: Hydrożele. Właściwości i zastosowanie w technologii postaci leku. Możliwości zastosowania hydrożeli jako nośników substancji leczniczych. Polimery w Medycynie 34 (3) (2004) 63–81.
• [15] Hassan C.M., Ward J.H., Peppas N.A.: Modeling of crystal dissolution of poly(vinyl alcohol) gels produced by freezing/thawing processes. Polymer 41 (18) (2000) 6729–6739.
• [16] Gu Z.Q., Xiao J.M., Zhang X.H.: The development of artificial articular cartilage-PVA-hydrogel. Bio-medical Materials and Engineering 8 (2) (1998) 75–81.
• [17] Mincheva R., Manolova N., Sabov R., Kjurkchiev G., Rashkov I.: Hydrogels from chitosan crosslinked with poly(ethylene glycol) diacid as bone regeneration materials. E-Polymers 058 (1) (2004) 1–10.
• [18] Bryant R., Doughty D.: Acute and chronic wounds: nursing management second edition. Mosby, St. Louis (2000).
• [19] Guo S., Dipietro L.A.: Factors affecting wound healing. Journal of Dental Research 89 (3) (2010) 219–229.
• [20] Mrozowski T.: Opatrunki nowej generacji. Ogólnopolski Przegląd Medyczny 8 (2008) 51–59.
• [21] http://www.biomedical.pl/zdrowie/opatrunki-hydrozelowe-1804. html, dostęp 25 listopad 2021 r.
• [22] Savas H., Guven O.: Gelation, swelling and water vapor permeability behaviour of radiation synthesized poly(ethylene oxide) hydrogels. Radiation Physics and Chemistry 64 (2002) 35–40.
• [23] Willoughby C.E., Batterbury M., Kaye S.B.: Collagen corneal shields. Survey of Ophthalmology 47 (2) (2002) 174–182.
• [24] Sikora A., Leszczyńska-Bakal H.: Hydrożele – nowoczesne postaci leków oftalmicznych. Farmacja Polska 5 (2002) 214–218.
• [25] Vervoort L., Vinckier I., Moldenaers P., Van den Mooter G., Augustijns P., Kinget R.: Inulin hydrogels as carriers for colonic drug targeting. Rheological characterization of the hydrogel formation and the hydrogel network. Journal of Pharmaceutical Sciences 88 (2) (1999) 209–214.
• [26] Kim S.H., Won C.Y., Chu C.C.: Synthesis and characterization of dextran-maleic acid-based hydrogel. Journal of Biomedical Materials Research 46 (2) (1999) 160–170.
• [27] Szlezyngier W., Brzozowski Z.K.: Tworzywa sztuczne, t. 3, FOSZE (2000).
• [28] Polaczek J., Dziki E., Pielichowski J.: Polimery 1 (2003) 61–65.
• [29] Junior C.R.F., DeMoura M.R., Aouada F.A.: Synthesis and characterization of intercalated nanocomposites based on poly(methacrylic acid) hydrogel and nanoclay cloisite-Na+ for possible application in agriculture. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 17 (8) (2017) 5878–5883.
• [30] Davoodi P., Lee L.Y., Xu Q., Sunil V., Sun Y., Soh S., Wang C.H.: Drug delivery systems for programmed and on-demand release. Advanced Drug Delivery Reviews 132 (2018) 104–138.
• [31] Qi N., Cai C., Zhang W., Niu Y., Yang J., Wang L., Tian B., Liu X., Lin X., Zhang Y., Zhang Y., He H., Chen K., Tang X.: Sustained delivery of cytarabine-loaded vesicular phospholipid gels for treatment of xenografted glioma. International Journal of Pharmaceutics 472 (1–2) (2014) 48–55.
• [32] Arai T., Benny O., Joki T., Menon L.G., Machluf M., Abe T., Carroll R., Black P.: Novel local drug delivery system using thermoreversible gel in combination with polymeric microspheres or liposomes. Anticancer Research 30 (4) (2010) 1057–1064.
• [33] Arai T., Joki T., Akiyama M., Agawa M., Mori Y., Yoshioka H., Abe T.: Novel drug delivery system using thermoreversible gelation polymer for malignant glioma. Journal of Neuro-Oncology 77 (1) (2006) 9–15.
• [34] Ozeki T., Hashizawa K., Kaneko D., Imai Y., Okada H.: Treatment of rat brain tumors using sustained-release of camptothecin from poly- (lactic-co-glycolic acid) microspheres in a thermoreversible hydrogel. Chemical & Pharmaceutical Bulletin 58 (9) (2010) 1142–1147.
• [35] Amiri M., Salavati-Niasari M., Pardakhty A., Ahmadi M., Akbari A.: Caffeine. A novel green precursor for synthesis of magnetic CoFe2O4 nanoparticles and pH-sensitive magnetic alginate beads for drug delivery. Materials Science and Engineering C 76 (12) (2017) 1085– 1093.
• [36] Mahdavinia G.R., Mosallanezhad A., Soleymani M., Sabzi M.: Magnetic- and pHresponsive k-carrageenan/chitosan complexes for controlled release of methotrexate anticancer drug. International Journal of Biological Macromolecules 97 (2017) 209–217.
• [37] Rodkate N., Rutnakornpituk M.: Multi-responsive magnetic microsphere of poly(N-isopropylacrylamide)/carboxymethyl chitosan hydrogel for drug-controlled release. Carbohydrate Polymers 151 (2016) 251–259.
• [38] Zakharchenko A., Guz N., Laradji A.M., Katz E., Minko S.: Magnetic field remotely controlled selective biocatalysis. Nature Catalysis 1 (1) (2018) 73–81.
• [39] Sadr S.H., Davaran S., Alizadeh E., Salehi R., Ramazani A.: PLA-based magnetic nanoparticles armed with thermo/pH responsive polymers for combination cancer chemotherapy. Journal of Drug Delivery Science Technology 45 (2018) 240–250.