Ocena procesu degradacji polilaktydu i polihydroksyalkanianu w kontekście ich wykorzystywania w medycynie

Chwalik, G.; Wiśniewska, A.; Łagan, S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ocena procesu degradacji polilaktydu i polihydroksyalkanianu w kontekście ich wykorzystywania w medycynie

Autorzy

Chwalik G. , Wiśniewska A. , Łagan S.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Evaluation of the degradation process of polylactide and polyhydroxyalkanoate in the context of their use in medicine

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono wyniki 12-miesięcznych badań in vitro degradacji polilaktydu (PLA) i polihydroksyalkanianu (PHA) oraz wpływu tego procesu na wybrane właściwości powierzchni materiału. Porównano wpływ inkubacji polimerów w płynach symulujących środowisko organizmu (SBF – simulated body fluid): w roztworach soli fizjologicznej i Ringera, w temperaturze 40°C. Badania obejmowały ocenę procesu degradacji polimerów poprzez oznaczenie zmiany masy badanych próbek i przewodności płynów inkubacyjnych. Wykonano także pomiary kąta zwilżania, wyznaczono wartości swobodnej energii powierzchniowej (SEP). Sprawdzono wpływ inkubacji polimerów na ich ścieralność. Badania wykazały, że zarówno PLA, jak i PHA, ulegają degradacji, a jej stopień koreluje ze zmianami wartości ocenianych parametrów.

The results of the 12-month in vitro tests of polylactide (PLA) and polyhydroxyalkanoate (PHA) degradation and the influence of this process on the selected material surface properties are presented in this paper. The influence of the incubation of the polymers in simulated body fluids (SBF): in saline and Ringer`s solutions, at 40°C has been compared. The investigation has included the evaluation of the polymer degradation process by determining the mass change of the tested samples and the conductivity of the incubation fluids. Measurements of the wetting angle have also been taken, and the values of surface free energy (SFE) have been determined. The influence of the incubation of the polymers on their abrasion has been examined. The research has shown that both PHA and PLA are degraded and that the degree of this degradation correlates with the changes in the values of the evaluated parameters.

Słowa kluczowe

polilaktyd polihydroksyalkaniany degradacja płyn Ringera sól fizjologiczna

polylactide polyhydroxyalkanoates degradation Ringer liquid saline

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Czasopismo

Inżynieria Powierzchni

Rocznik

2017

Tom

nr 3

Strony

19--25

Opis fizyczny

Bibliogr. 28 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Chwalik G.

Politechnika Krakowska Wydział Mechaniczny Instytut Mechaniki Stosowanej

autor

Wiśniewska A.

Politechnika Krakowska Wydział Mechaniczny Instytut Mechaniki Stosowanej

autor

Łagan S.

slagan@mech.pk.edu.pl

Politechnika Krakowska Wydział Mechaniczny Instytut Mechaniki Stosowanej

Bibliografia

1. Kim M.S., Khang G., Lee H.B.: Gradient polymer surfaces for biomedical applications. „Progress in Polymer Science” 2008, vol. 33, issue 1, p. 138–164.
2. Liber-Kneć A., Łagan S.: Zastosowanie pomiarów kąta zwilżania i swobodnej energii powierzchniowej do charakterystyki powierzchni polimerów wykorzystywanych w medycynie. „Polimery w Medycynie” 2014, t. 44, nr 1, s. 29–37.
3. Kaczmarek H., Bajer K.: Metody badania biodegradacji materiałów polimerowych. „Polimery” 2006, vol. 51, nr 10, s. 716–721.
4. Ishii D., Hui Ying T., Yamaoka T., Iwata T.: Characterization and Biocompatibility of Biopolyester Nanofibers. „Materials” 2009, vol. 2, issue 4, p. 1520–1546.
5. Vieira A.C., Vieira J.C., Ferra J.M., Magalhães F.D., Guedes R.M., Marques A.T.: Mechanical study of PLA-PCL fibers during in vitro degradation. „Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials” 2011, vol. 4, issue 3, p. 451–460.
6. Bolbasov E.N., Rybachuk M., Golovkin A.S., Antonova L.V., Shesterikov E.V., Malchikhina A.I, Novikov V.A., Anissimov Y.G., Tverdokhlebov S.I.: Surface modification of poly(L-lactide) and polycaprolactone bioresorbable polymers using RF plasma discharge with sputter deposition of a hydroxyapatite target. „Materials Letters” 2014, vol. 132, p. 281–284.
7. Hazer D.B., Kiliçay E., Hazer B.: Poly(3-hydroxy-alkanoate)s: Diversification and biomedical applications. A state of the art review. „Materials Science and Engineering: C” 2012, vol. 32, issue 4, p. 637–647.
8. Keshavarz T., Roy I.: Polyhydroxyalkanoates: bioplastics with a green agenda. „Current Opinion in Microbiology” 2010, vol. 13, issue 3, p. 321–326.
9. Bergström J.S., Hayman D.: An Overview of Mechanical Properties and Material Modeling of Polylactide (PLA) for Medical Applications. „Annals of Biomedical Engineering” 2016, vol. 44, issue 2, p. 330–340.
10. Pillai O., Panchagnula R.: Polymers in drug delivery. „Current Opinion in Chemical Biology” 2001, vol. 5, issue 4, p. 447–451.
11. Soppimath K.S., Aminabhavi T.M., Kulkarini A.R., Rudzinski W.E.: Biodegradable polymeric nanoparticles as drug delivery devices. „Journal of Controlled Release” 2001, vol. 70, issues 1-2, p. 1–20.
12. Chen G.-Q., Wu Q.: The application of polyhydroxyalkanoates as tissue engineering materials. „Biomaterials” 2005, vol. 26, issue 33, p. 6565–6578.
13. O’Brien F.J.: Biomaterials & scaffolds for tissue engineering. „Materials Today” 2011, vol. 14, issue 3, p. 88–95.
14. Garlotta D.: A Literature Review of Poly(Lactid Acid). „Journal of Polymers and the Environment” 2001, vol. 9, No. 2, p. 63–84.
15. Savioli Lopes M., Jardini A.L., Maciel Filho R.: Poly (Lactic Acid) Production for Tissue Engineering Applications. „Procedia Engineering” 2012, vol. 42, p. 1402–1413.
16. Kim K., Yu M., Zong X., Chiu J., Fang D., Seo Y.-S., Hsiao B.S., Chu B., Hadjiargyrou M.: Control of degradation rate and hydrophilicity in electrospun non-woven poly(D,L-Lactide) nanofiber scaffolds for biomedical applications. „Biomaterials” 2003, vol. 24, issue 27, p. 4977–4985.
17. Xiong Z., Yan Y., Zhang R., Sun L.: Fabrication of porous poly(L-lactic acid) scaffolds for bone tissue engineering via precise extrusion. „Scripta Materialia” 2001, vol. 45, issue 7, p. 773–779.
18. Zieleniewska M., Auguścik M., Prociak A., Rojek P., Ryszkowska J.: Polyurethane-urea substrates from rapeseed oil-based polyol for bone tissue cultures intended for application in tissue engineering. „Polymer Degradation and Stability” 2014, vol. 108, p. 241–249.
19. Levine A.C, Heberliga G.W, Nomura Ch.T.: Use of thiol-ene click chemistry to modify mechanical and thermal properties of polyhydroxyalkanoates (PHAs). „International Journal of Biological Macromolecules” 2016, vol. 83, p. 358–365.
20. Nowak B., Pająk J.: Biodegradacja polilaktydu (PLA). „Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska” 2010, vol. 12, nr 2, s. 1–10.
21. Cheng S.-T., Chen Z.-F., Chen G.-Q.: The expression of cross-linked elastin by rabbit blood vessel smooth muscle cells cultured in polyhydroxyalkanoate scaffolds. „Biomaterials” 2008, vol. 29, issue 31, p. 4187–4194.
22. Ryan J.A.: Evolution of Cell Culture Surfaces. „BioFiles” 2008, 3.8, 21.
23. Khayet M., Villaluenga J.P.G., Godino M.P., Mengual J.I., Seoane B., Khulbe K.C., Matsuura T.: Preparation and application of dense poly(phenylene oxide) membranes in pervaporation. „Journal of Colloid and Interface Science” 2004, vol. 278, issue 2, p. 410–422.
24. Żenkiewicz M.: Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
25. Bartkowiak-Jowsa M., Kwiatkowska A., Szaraniec B., Chłopek J., Będziński R., Witkiewicz W.: Właściwości mechaniczne i przebieg degradacji kompozytów PLA/włókna alginianowe. „Inżynieria Biomateriałów” 2011, nr 106-108, s. 164–166.
26. Lyu S., Untereker D.: Degradability of Polymers for Implantable Biomedical Devices. „International Journal of Molecular Sciences” 2009, vol. 10, issue 9, p. 4033–4065.
27. Araque-Monrós M.C., Vidaurre A., Gil-Santos L., Gironés Bernabé S., Monleón-Pradas M., Más-Estellés J.: Study of the degradation of a new PLA braided biomaterial in buffer phosphate saline, basic and acid media, intended for the regeneration of tendons and ligaments. „Polymer Degradation and Stability” 2013, vol. 98, issue 9, p. 1563–1570.
28. Rojek M.: Metodologia badań diagnostycznych warstwowych materiałów kompozytowych o osnowie polimerowej. „Open Access Library” 2011, vol. 2.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-eb07619b-dbc2-4eb0-984f-ccaa2fb3b306