One of indispensable requirements related to biomaterials is their sterility. Ionizing radiation seems to be a very convenient and useful tool to achieve that, especially in relation to polymeric components of medical devices and their packaging. However, in parallel to destruction of living microorganisms radiation treatment causes changes in physicochemical properties of irradiated materials. Both electron beam and gamma radiation used for sterilization may initiate all types of fundamental polymer reactions in biomaterials, i.e. polymerization, degradation, crosslinking, grafting, oxidation, gases formation, etc. The presence of water in irradiated systems enhances the observed changes by indirect effect of radicals formed in water at high yield. Some of such changes are undesirable from the point of view of properties of biomaterials and have to be suppressed, e.g. by introducing into composition of materials selected additives, as it is done for polypropylene syringes or UHMW polyethylene applied for total joint arthroplasty. On the other hand, such “additional” reactions during terminal sterilization of biomaterials can be utilized for achieve their final, desired properties. In the last 30 years, our research group has created a number of radiation technologies of polymeric biomaterials. Some of them have been commercialized and are used, modified and developed by other laboratories and companies all over the world, some of them still await industrial investments. The comprehensive review of such biomaterials will be presented including hydrogels dressings, hydrogel systems for induction of childbirth, hydrogel-based dietary product, hydrogel-based hybrid artificial organs, hydrogel implants for intervertebral discs, hydrogel dosimeter for radiotherapy, hydro-nanogels, degradable and/or nondegradable scaffolds for regeneration of peripheral nerve and formation of animal neural tissue in 3D, thermoresponsive surfaces for cultivation of skin cells as well as the method for preservation of biological activity of peptides undergoing radiation sterilization in aqueous solution. The developed technologies as well as the area of their applications have formed a new direction of research – radiation engineering of polymeric biomaterials – see Report for the IAEA [1].
Celem badań była próba opracowania implantu mogącego zastępować zdegenerowany dysk międzykręgowy w kręgosłupie człowieka. Do budowy implantu wykorzystano biozgodne hydro-żele otrzymywane przy użyciu techniki radiacyjnej z następujących monomerów: VP (N-winylopirolidon), HEMA (metakrylan 2-hydroksyetylu), MMA (metakrylan metylu) i przepuszczalną dla wody tkaninę poliestrową. Przeprowadzono testy wytrzymałościowe próbek hydrożeli i prototypów implantów. Opracowano komputerowy model lędźwiowego odcinka kręgosłupa, L2 - L3 z kręgami separowanymi naturalnym dyskiem oraz z kręgami separowanymi parą implantów. Przeprowadzono szereg eksperymentów obliczeniowych, w których symulowano osiowe obciążanie badanego segmentu.
EN
The objective of this study was to design a spinal intervertebral disc implant that could substitute natural disc in a human vertebral column. Structure of the implant comprised biocompatible hydrogel care obtained by irradiation of the following monomers: VP (N-vinyl pyrrolidone), HEMA (2- hydroxyethyl methylacrylate), MMA (methyl methylacrylate) and water permeable polyester fabric. Axial compression tests of hydrogel samples and implant prototypes were performed. Advanced numerical model of L2-L3 spinal segment with vertebrae separated with a natural disc and a pair of implants has been elaborated. In the series of numerical experiments an axial load on the segment was simulated.
Komórki, zabezpieczone przed atakiem ze strony układu odpornościowego biorcy poprzez umieszczenie wewnątrz kapsuł polimerowych, stanowią obiecujący materiał w dziedzinie badań nad poszukiwaniem optymalnych układów, zdolnych do zastępowania uszkodzonych narządów. W artykule opisano dwie metody enkapsulacji komórek z użyciem alginianu sodu, usieciowanego jonami wapnia, jako wewnętrznej matrycy, w której znajdują się komórki. Stwierdzono, że dodatkowe otoczenie takiej kapsuły poli(alkoholem winy/owym), usieciowanym za pomocą aldehydu glutarowego, powodowało denaturację białek komórki. Zastąpienie tej otoczki błoną z polimeru hydrofobowego, wytwarzaną metodą wytrącania międzyfazowego, zwiększało przeżywalność komórek. Dobierając odpowiednio warunki procesu uzyskano membrany przez które przenikały związki niskocząsteczkowe (np. składniki odżywcze) i białka o małej masie cząsteczkowej. Otoczki te były natomiast nieprzenikalne dla dużych białek układu odpornościowego. Metoda ta stanowi obiecujący sposób enkapsulacji komórek, które nie byłby uszkadzane i charakteryzowałyby się długoterminową przeżywalnością po implantacji.
EN
Living cells, protected from host immune system response in a manner of encapsulation inside polymer matrices, can provide surrogate device for maintaining of replacement of broken-down organs. In this paper two methods of living cells encapsulation are described. These methods are based on sodium aiginate cross-linking induced by calcium cations. First attempt is based on an additional covering of alginate matrix by poly(vinyl alcohol) layer cross-linked with glutaraldehyde. However, this procedure caused denaturation of cellular proteins. Cells survived the process of encapsulation when the outer layer of the capsules was-replaced by hydrophobic polymer membrane. This cover was produced using interfacial precipitation method. By selecting the appropriate conditions of encapsulation, the membranes permeable for low-molecular weight compounds (nutrients) and low-molecular weight proteins were developed. However, the high-molecular weight immune system proteins (g-globulin) could not diffuse through the formed layer. Described method could be a convenient tool for the encapsulation of living cells which are not damaged and are characterised by long-term survival.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.