پلي يورتان
الاستومرهاي پلي يورتاني، خانواده اي از کوپليمرهاي توده اي بخش شده است که کاربردهاي مهمي در زمينه هاي گوناگون صنعتي و پزشکي پيدا کرده است. اولين پلي يورتان، از واکنش دي ايزوسيانات آليفاتيک با دي آمين به دست آمد. اتو باير و همکارانش اولين بار اين پلي يورتان را معرفي نمودندکه به شدت آبدوست بود و بنابراين به عنوان پلاستيک يا فيبر نمي توانست مورد استفاده قرار گيرد. واکنش بين دي ايزوسيانات هاي آليفاتيک و گليکول ها منجر به توليد پلي يورتاني با خصوصيات پلاستيکي و فيبري گرديد. به دنبال آن، با استفاده از دي ايزوسيانات آروماتيک و گليکول هاي با وزن مولکولي بسيار بالا، پلي يورتاني به دست آمد که خانواده مهمي از الاستومرهاي ترموپلاستيک به شمار مي رود.
خواص يورتانها از مواد ترموست بسيار سخت تا الاستومرهاي نرم تغيير مي کند. از پلي يورتانهاي ترموپلاستيک، در ساخت وسايل قابل کاشت بسيار مهمي استفاده مي شود، چرا که داراي خواص مکانيکي خوب نظير استحکام کششي، چقرمگي، مقاومت به سايش و مقاومت به تخريب شدن، به علاوه زيست سازگاري خوب مي باشند که آنها را در گروه مواد مناسب جهت کاربردهاي پزشکي قرار مي دهد.
● کاربردهاي پلي يورتان ها
با استفاده از پلي اترها به عنوان پلي ال، در سنتز پلي يورتان مي توان کاشتني هاي طولاني مدت تهيه نمود، که در قلب مصنوعي، کليه مصنوعي، ريه مصنوعي، هموپرفيوژن، لوزالمعده مصنوعي، *****هاي خوني، کاتترها، عروق مصنوعي، باي پس سرخرگ ها يا سياهرگ ها، کاشتني هاي دندان و لثه، بيماريهاي ادراري، ترميم زخم، رساندن يا خارج کردن مايعات، نمايش فشار عروق، آنژيوپلاستي، مسدود کردن عروق، جراحي عروق آئورت و کرونري، دريچه هاي قلب سه لتي و دولتي کاربرد دارند.
در صورتي که از پلي اترها به عنوان پلي ال، در سنتز پلي يورتان استفاده شود، پلي يورتان هاي زيست تخريب پذير مدت تهيه مي شود که به طور مثال در کانال هدايت بازسازي عصب، ساختارهاي قلبي –عروقي، بازسازي غضروف مفصل ومنيسک زانو، براي تعويض وجايگزيني استخوان اسفنجي، در سيستم هاي رهايش کنترول شده دارو و براي ترميم پوست کاربرد دارد. شکل (۱) برخي از وسايل و ايمپلنت هاي پلي يورتاني مورد استفاده در پزشکي را نشان مي دهد.
● تاثير ساختار شيميايي و مورفولوژي سطح روي خون سازگاري پلي يورتان
در اواخر سال ۱۹۸۰ تعدادي از دانشمندان، شيمي، ساختار و مورفولوژي سطح پلي يورتان ها را مورد بررسي قرار دادند و به تدريج روش هاي جديد پوشش دهي سطح به همراه پيوندهاي مواد ديگر به سطح پلي يورتان ها، با هدف بهبود خونسازگاري ابداع شد. در سالهاي اخير، ترکيب شيميايي پلي يورتان ها جهت بهبود خونسازگاري با تغييرات بسيار زيادي همراه شده است. از جمله اين موارد سنتز پلي يورتان يا پلي يورتان ِيورا با قسمت هاي نرم آبدوست است.
«Cooper»، نيز در مورد ارتباط بين شيمي پلي ال ها و خون سازگاري پلي يورتانها، تحقيقاتي را برروي نمونه هاي مختلف پلي يورتانها با پلي ال هاي متفاوت نظير PEO، PTMO، PBD (پلي بوتادين) و PDMS انجام داد. اين پلي يورتان ها به روش پليمريزاسيون دو مرحله اي تهيه شدند و بر روي لوله هاي پلي اتيلني پوشش دهي شده و سپس درون بدن سگ قرار گرفتند تا پاسخ ل_خ_ته زايي آنها مشخص گردد. پلي يورتان با پلي ال PDMS کمترين ل_خ_ته زايي را نسبت به نمونه هاي ديگر نشان داد. طبيعت آبگريز PDMS باعث بهبود آبگريزي سطح پلي يورتان پايه PDMS و در نتيجه توجيهي براي بهبود خون سازگاري آن نسبت به ساير موارد مي شود و ميزان چسبندگي اوليه پلاکت ها با افزايش آبدوستي پلي ال ها افزايش مي يابد. بنابراين بايد گفت که خون سازگاري پلي يورتان ها بستگي زيادي به ترکيبات سازنده آن و عوامل مختلف نظير جداسازي ميکروفازها، ناهمگني سطح و آبدوستي سطح خواهد داشت.
استفاده از سولفونات يا پوشش هايي نظير هپارين در تغيير پاسخ خون به اين مواد نقش بسيار عمده اي را ايفا مي کنند. محققي به نام Santerre [۵۵]، پلي يورتان هايي را بر پايه سولفونات سنتز نمود که داراي گروه هاي مختلف سولفور(۳.۱ % - ۱.۴%) بود. در نمونه هاي با گروه هاي سولفونات بيشتر زمان ل_خ_ته زايي افزايش يافت.
● روشهاي بهبود خواص سطحي پلي يورتانها
با توجه به اينکه خونسازگاري يک بيومتريال بستگي مستقيم به شيمي سطح آن دارد، تغيير در وضعيت سطحي کمک بسيار زيادي در حل مشکلات خون سازگاري خواهد نمود. از جمله موادي که در اين مورد نتايج و رضايت بخشي را در بهبود خونسازگاري نشان داده اند، مي توان به سولفونات پلي اتر يورتان، پيوند سطح اکريل آميد و دي اکريل آميد با پلي اتر يورتان، اتصال فسفوريل کولين به سطح پلي اتر يورتان با استفاده از پرتو UV و پيوند پروپيل سولفات – پروپيلن اکسايد (PEO-SO۳)، اشاره نمود.
در سالهاي اخير محققان زيادي براي افزايش بهبود خونسازگاري بيومتريال ها از پيوند هپارين به سطح آنها استفاده نموده اند که نتايج رضايت بخشي نيز به همراه داشته است. يکي از مهمترين مشکلات در اين راه، پيوند يوني هپارين (surfaces bearing ionically bound heparin ) به سطح پلي يورتان است. هپارين مي تواند بصورت کووالاني با گروههاي آمين يا هيدروکسيل آزاد ايزوسيانات پيوند برقرار سازد. در بين تمام روشهايي که باعث تثبيت هپارين مي شود، موثرترين روش استفاده از تابش اکسيژن پلاسماي يونيزه شده است که باعث پيوند با پليمر مي شود.
نتايج خونسازگاري حاصل از هپارينيزه شدن پلي يورتان ، نشانگر فعاليت کمتر پلاکتها و پروتئين هاي پلاسما است که منجر به کاهش تشکيل ل_خ_ته خون مي شود. همچنين چسبندگي سلولهاي تک هسته اي و ترشح فاکتور نکروز تومور در تماس با پلي يورتان هپارينيزه شده کمتر گزارش شده است. از ديگر راههايي که مي توان بدون استفاده از پوشش هاي هپاريني به يک پلي يورتان خون سازگار دست يافت، پوشش دهي يا تثبيت شيميايي داروهاي ضد ل_خ_ته زا يا مولکولهايي نظير مشتقات Urookinase ، Prostacyclin، ADPase، Dipyridamol، Glucose و اتمهاي نقره گزارش شده است.
پلي يورتان هاي داراي گروه هاي سولفونات، ل_خ_ته زايي بسيار کمي نسبت به پلي يورتان هاي معمولي داشت. پلي يورتان هاي سولفونات شده ترومبين (آنزيم مؤثر براي ايجاد ل_خ_ته) را مصرف کرده و بر پليمريزه شدن فيبرينوژن تأثير مستقيم مي گذارد.
ايجاد پيوند کووانسي پپتيد Arg-Gly-Asp (RGD)، با ستون اصلي پليمر نيز يکي ديگر از روش هاي بهبود خواص خون سازگاري پلي يورتان ها است که در نتيجه چسبندگي سلول هاي اندوتليال به سطح پليمر افزايش مي يابد.
● تخريب پلي يورتان ها
همه پليمرها امکان تخريب دارد و پلي يورتان ها نيز از اين قاعده مستثني نيست جهت جلوگيري از تخريب پلي يورتان ها روش هاي مختلفي وجود دارد. که شامل هيدروليز، فتوليز، سلوليز، توموليز، پيروليز (تجزيه در اثر حرارت) وتخريب بيولوژيک، ترک بر اثر استرس محيطي، اکسيد شدن و تخريب بوسيله ميکروب و قارچها مي شود.
در حالت بيولوژيک تنش محيطي باعث ايجاد ترک مي شود که در نهايت شکست ممکن است به وجود آيد و باعث ايجاد تخريب سطحي ويژه در پليمر شود. آنزيم ها نيز مي توانند باعث تخريب پلي يورتان ها شود. تخريب ميکروبي، يک واکنش تجزيه شيميايي است که به وسيله حمله ميکرو ارگانيسم ها صورت مي گيرد. آنزيم ها و قارچ ها نيز ممکن است پلي يورتان ها را تخريب کند.
پيوندهاي مستعد براي تخريب هيدروليتيک در پلي يورتان ها، پيوندهاي استري و يورتاني است. استرها به اسيد و الکل تجزيه مي شود و پيوندهاي يورتاني در نتيجه تخريب شدن به کرباميک اسيد و الکل هيدروليز مي شود.
ترکيبات مسئول تخريب پليمرها در بدن شامل آب، نمک، پراکسيدها و آنزيمها است. به طور کلي مولکولهايي مانند ويتامين ها و راديکالهاي آزاد باعث تسريع کردن تخريب مي شود. اگر پلي يورتان هيدروفوب باشد تخريب معمولاً در سطح مواد انجام مي شود. اگر پلي يورتان ها هيدروفيل باشد، آب در توده پليمر وارد شده و تخريب در سرتاسر ماده اتفاق مي افتد. تخريب پليمر در مايع Media ( پلاسما و بافت ) به طورکلي شامل مراحل زير است.
۱) جذب مديا در سطح پليمر،
۲) جذب مديا به توده پليمر،
۳) واکنشهاي شيمايي با پيوندهاي ناپايدار در پليمر و
۴) نقل و انتقال توليدات تخريب از ماتريکس پليمر و جذب سطحي محصولات تخريب از سطح پليمر.
● تاثير آبدوستي بر ميزان تخريب پلي يورتان هاي
يکي از مشکلات اصلي کاشت پلي يورتان ها در حالت vivo in تمايل آنها براي آهکي شدن و تخريب شدن است. اکثر ايمپلنت هاي پلي يورتاني در حالت in vivoاز طريق هيدروليز تخريب مي شود.
الاستومرهاي زيست تخريب پذيردر ايمپلنت هاي قلبي و عروقي، داربستها براي مهندسي بافت، ترميم غضروف مفصل، پوست مصنوعي و درتعويض و جانشيني پيوند استخوان اسفنجي استفاده مي شود.
مواد هيدروفيل مانند هيدروژل ها، به عنوان سدي براي چسبندگي بافت ها استفاده مي شود. موادي با هيدروفيلي کم، باعث چسبندگي تکثير سلول ها مي شود که براي داربستهاي مهندسي بافت مناسب است.
● واکنش پلي يورتان زيست تخريب پذير با استئوبلاست ها و کندروسيت ها و ماکروفاژها
کاربرد پليمرهاي زيست تخريب پذير به عنوان يکي از پيشرفت هاي عمده در تحقيقات مواد درپزشکي مطرح است. مواد زيست تخريب پذيرکاربردهاي بي شماري در پزشکي و جراحي دارند واين مواد طوري طراحي شده است که در حالت in vivo تخريب شود.
تصور کلي از زيست سازگاري بر اساس واکنش ميان يک ماده و محيط بيولوژيک است. واکنش بافت ها و سلول ها در خيلي از موارد بوسيله پاسخ التهابي مشخص مي شود.
در مهندسي بافت از ماتريس ها و داربستهاي زيست تخريب پذير پليمري به عنوان حامل سلول براي بازسازي بافت هاي معيوب استفاده مي شود. به طور کلي، ايمپلنت ها نبايد باعث پاسخ غيرعادي در بافت ها و باعث توليد مواد سمي يا تأثيرات سرطان زائي در بافت شوند. در تحقيقات جديد، پلي يورتان هاي زيست تخريب پذير زيست سازگاري مطلوبي از خود نشان مي دهد.
اين پلي يورتان ها هر چند که باعث فعال شدن ماکروفاژها مي شود ولي تأثيرات سمي و سرطان زائي در بدن ندارد. در تحقيقات in vivo، فوم پلي يورتان زيست تخريب پذير،زيست سازگاري مطلوبي را از خود نشان داده است.
در يک تحقيق جديد، جهت ارزيابي زيست سازگاري از فوم پلي استر پلي يورتان زيست تخريب پذير با سايز سوراخها ۱۰۰-۴۰۰ &#۶۱۵۴۹;m استفاده شده و واکنش کندروسيت هاي و سلول هاي استئوبلاست موش [line Mc۳T۳-E۱] با فوم پلي يورتان زيست تخريب پذير( Degrapol -foam) مورد بررسي قرار گرفته شده است پاسخ سلولي که شامل: رشد، فعاليت سلول ها و پاسخ سلولي استئوبلاست ها و ماکروفاژها به محصولات تخريب در نظر گرفته شد. سلول هاي استئوبلاست ها و کندرويست ها از موش هاي صحرايي نر بالغ جدا شده بود.
جهت سنتز اين کوپليمر نيز مقدار برابر از PHB– دي ال و پلي کاپرولاکتون دي ال در ۱ و۲ دي کلرو اتيلن حل شده وبه صورت آزئوتروپيکالي به وسيله برگشت حلال تحت نيتروژن خشک، سنتز شد. اين پلي استريورتان، يک بخش آمورف و يک بخش کريستالي دارد و همچنين دي ال با PHB تشکيل حوزه هاي کريستالي مي دهد و دي ال با پلي کاپر.لاکتون تشکيل حوزه هاي آمورف مي دهد.
پس از کشت سلولي، اسکن به وسيله ميکروسکوپ الکتروني ( SEM) نشان مي دهد که سلول ها در سطح و داخل حفره هاي فوم رشد مي کند و سلول هايي که در سطح فوم ديده مي شود و به صورت يک نمايش سلولي مسطح و چند لايه سلول متلاقي، ديده مي شود.
نتايج به دست آمده نشانگر اين مطلب است که استئوبلاست ها و ماکروفاژها توانايي بيگانه خواري و فاگوسيتوز محصولات تخريب را دارندو محصولات تخريب در غلظت کم، تأثيري در رشد و عملکرد استئوبلاست ها نمي گذارد. به طور کلي کندروسيت ها و استئوبلاست ها در فوم زيست تخريب پذير تکثير يافت و فنوتيب شان را نگاه داشت. اين مطلب نشان مي دهد که اين داربستها براي مراحل ترميم استخوان مفيد است.
منابع :
----------------------
http://polyman.blogfa.com
aftab.ir
----------------------
کلمات کلیدی :
----------------------
پلی یورتان- کاربردهای پلی یورتان ها- خون سازگاری پلی یورتان- خواص سطحی پلی یورتانها- تخریب پلی یورتان ها- خواص یورتانها-
----------------------
نام ثبت کننده مقاله :
niazemarkazi1
