БИОДЕГРАДАЦИЯ ИМПЛАНТОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Выполнил: магистр Даминов Б. О. КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

План работы: 1. Химические и физические аспекты деградации 2. Неклеточная биодеградация 3. Клеточная биодеградация 4. Методы исследования биодеградации 5. Особенности биодеградации полимерных имплантов

Что такое биодеградация ? Биодеградация - это комплекс процессов разложения полимера или полимерного материала под влиянием биохимических агентов, которые в итоге приводят к получению более простых химических структур из макромолекулярного соединения, лежащего в основе полимерного материала.

1. Химические и физические аспекты деградации Деградация может быть определена как изменение химической структуры полимера, включающее изменение и ухудшение его свойств под влиянием окружающей среды (свет, вода, температура, микроорганизмы). Четыре стадии биодеградации: – Гидратация; – Потеря механической прочности; – Потеря целостности; – Потеря массы

1. Растворение в биологической среде химически неизмененного полимера. Эти процессы протекают в случаях, когда биодеградируемый объект изготовлен из водорастворимого полимера. 2. Растворение в биологической среде продуктов химических и биохимических реакций, претерпеваемых материалом, из которого изготовлен (состоит) биодеградируемый объект, т.е. продуктов, образующихся в результате процессов изменения химического строения материала: - Гидролитический распад цепи полимера: - Гидролиз групп, содержащихся в цепи полимера. - Гидролиз групп, образующихся в цепи полимера после предварительных химических реакций. - Образование водорастворимых продуктов в результате протекания в полимере реакций, не влияющих на длину полимерной цепи. - Образование водорастворимого полимера в результате протекания реакций, в результате которых образуются лиофилизующие группы, способствующие его растворению. - Разрушение полимер-полимерных комплексов.

2. Неклеточная биодеградация Контакт жидкой биологической среды с поверхностью изделия, а следовательно, с макромолекулами полимера, из которого он изготовлен, в случае соответствующего химического строения и структуры полимера вызывает начало протекания процесса биодеградации. Эта стадия биодеградации проходит без участия клеток (неклеточная биодеградация).

В окружении имплантата появляются молодые клетки новой растущей ткани, которые в случае низкой способности имплантата к биодеградации формируют вокруг имплантата изолирующую его тканевую капсулу. С другой стороны, это защитные клетки, стремящиеся разрушить и метаболизировать находящиеся в этой зоне фрагменты разрушенных клеток, биополимеры, а также введенный чужеродный объект. Среди таких защитных клеток важную роль играют моноциты – макрофаги, а также гигантские клетки инородного тела (клеточная биодеградация).

Костный дефект заполнен грубоволокнистой соединительной тканью, отмечается построение молодой костной ткани, представленной трабекулярными структурами (стрелки) Прорастание клеточных элементов, преимущественно макрофагов в депозиты альфа-ТКФ (одинарные стрелки). Наблюдается формирование фиброзно-остеоидного матрикса (стрелки углом). Видны базофильные образования остеоидного типа внутри депозитов (двойные стрелки) Клеточный «бордюр» макрофагов вокруг мелких гранул (одиночные стрелки). Биодеградация матрикса депозита и замещение его костной тканью (двойные стрелки)

4. Методы исследования биодеградации

Динамика биодеградации бесклеточных и клеточных матриксов на основе 5 % ПГБВ и 10 % ПКЛ (окраска гематоксилин-эозином):

5. Особенности биодеградации полимерных имплантов Имплантированный в организм коллагенсодержащий материал подвергается биодеструкции, интенсивность и скорость которой зависят от места имплантации, формы и структуры коллагеновых материалов и степени межмолекулярной сшивки, регулируемой консервирующей обработкой и стерилизацией. Наиболее быстрая биодеградация у образцов коллагена при внутрибрюшинной имплантации, более медленная – при подкожной имплантации, что связано с большей активностью экссудативной и пролиферативной реакций. Биодеградация имплантированного коллагенсодержащего материала имела в основном клеточный характер, причем главную роль в этом процессе играли макрофаги. Способность к биодеградации – одно из важнейших свойств изделий, используемых в медико-биологических областях.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !