مقاله کامل توليد داربست هاي پليمري اشكال كامپوزيت پليمر سراميك

توليد داربست هاي پليمري: اشكال كامپوزيت پليمر – سراميك
PROCESSING OF POLYMER SCAFFOLDS : POLYMER – CERAMIC COMPOSITE FORMS
كاتو- تي – لاورن سين، هلن، اچ – لو، و يوسف خان
پليمرها و سراميك ها به طور جداگانه يا تركيبي به شكل مكمل يا گزينه اي براي نسج آلوگرفت و زنوگوفت به عنوان جايگزين بافت سخت در كاربردهاي دنداني و ارتوپدي بكار برده مي شوند، و از آنجا كه هر ماده خصوصيات ذاتي خود را دارد، براي كاربردهاي خاصي مناسب خواهد بود. چندين پليمر زيست تخريب پذير در پروژه‏هاي تحقيقاتي و استفاده‏هاي باليني براي كاربردهاي ماهيچه اي – اسكلتي مورد آزمايش قرار گرفته اند. پلي ارتو استرها، پلي انيدريدها، پلي فسفازن ها و پلي آمينواسيدها همگي به عنوان جايگزين هاي استخواني به واسطه تخريب پذيري منحصر به فرد و خصوصيات مكانيكي شان امتحان شده اند.
پليمرهاي تخريب پذير خانواده پلي – هيدروكسي اسيد شامل پلي لاكتيك اسيد (PLA)، پلي گليكوليك اسيد (PGA) و كوپليمر آن پلي لاكتيك – كو-گليكوليك اسيد (PLAGA) به طور گسترده به عنوان صفحات تثبيت، پيچ ها و پين ها و همچنين دستگاههاي رهايش دارو و داربست‏هاي مهندسي بافت مورد استفاده قرار مي‏گيرند. سراميك هاي مختلفي وجود دارند كه به تنهايي يا به همراه پليمر ها براي كاربردهاي ارتوپدي ازجمله تري كلسيم فسفات، تتراكلسيم فسفات، هيدرو كسي آپاتيت و كامپوزيت
هاي پايه مواد زيست فعال، بكار برده مي شوند. اين سراميك ها با پليمرهاي تخريب پذير و تخريب ناپذير مختلفي تركيب مي شوند تا سبب اصلاح استحكام پليمرها، چسبندگي به استخوان، تخلخل، و قابليت تحريك درون رشد استخوان گردند. يك ار مطلوب ترين اين تركيبات، تركيب PLAGA و هيدروكسي آپاتيت به شكل يك كامپوزيت چند كاره قابل استفاده در مهندسي بافت است با توجه به اين موضوع، سه روش مختلف براي ايجاد داربست كامپوزيت PLAGA و هيدروكسي آپاتيت بيان مي‌شود: فيلم پليمر – سراميك توليد شده توسط روش قالب گيري حلال، ساختارهاي پليمر- سراميك سنتز شده توسط روش تجمع حلال و ساختارهاي پليمر- سراميك سنتز شده با استفاده از روش ژل – ريز (ريزدانه).
-پيشگفتار
مهندسي بافت را مي توان به شكل كاربرد بيولوژيكي، شيميايي و اصول مهندسي در جهت ترميم، مرمت يا بازسازي بافت هاي زنده با استفاده از بيومواد، سلولها و فاكتورها به تنهايي و يا بصورت تركيبي مورد استفاده قرارداد. هم سراميك ها و هم پليمرها داراي خصوصيات ذاتي كاملاً مجزايي بوده و هر يك از آنها بطور گسترده در شكل بيو مواد در بازسازي بافت هاي زنده بكار گرفته مي شوند، كه اين كاربردها به خوبي در مدارك موجود ارائه شده است. براي مثال ، سراميك ها در ترميم بافت سخت از جمله كاربردهاي ماهيچه اي – اسكلتي و دندان استفاده مي شوند. پليمرها نيز بطور
گسترده در كل بدن به شكل جايگزين هاي موقت و دائم براي شريان ها استخوان‏ها، و مفاصل و بازسازي پلاستيكي و غيره بكار مي روند.
معمولاً يك نوع ماده به تنهايي نمي تواند هم ويژگي هاي مطلوب مكانيكي و هم شيميايي را براي يك كاربرد خاص برآورده سازد. در اين نمونه ها مواد كامپوزيت كه تركيبي از مزاياي هر دو ماده هستند بسيار مناسب تر خواهند بود. مطلوب ترين حالت در اينجا تركيب پليمرها و سراميك ها به شكل يك كامپوزيت چند كاره قابل استفاده در مهندسي بافت است. گزينه مصنوعي پليمر – سراميك به طور ويژه براي پيوندهاي بيولوژيكي مانند بافت هاي پيوندي خود شخص يا نسج پيوندي بيگانه طراحي مي شوند. اين فصل به طور اجمالي كاربرد اين دو نوع ماده را به تنهايي يا به صورت تركيبي براي بازسازي بافت ماهيچه اي اسكلتي و دنداني شرح مي دهد.
– پيوندهاي متداول استخوانCONVENTIONAL BONE GRAFTS – پيوند نسخ خود شخصAUTOGRAFTS برترين استاندارد رايج در حال حاضر در پيوندهاي استخوان، پيوند نسج خود شخص است كه در آن بافت از استخوان تاج ايلياك بيمار جدا شده و به قسمت آسيب ديده منتقل مي‌شود. از نظر ساختاري پيوند نسوج خود شخص هم داراي قابليت هدايت استخواني (osteoconductive) و هم داراي قابليت القاي استخواني (osteoinductive) است كه منجر به فراهم شدن قالبي مي‌شود كه در آن بافت و عروق استخوان جديد در زمان تحريك بازسازي استخوان بوسيله جدا
سازي سلولهاي مزانشيمال در استئوبلاست هاي شكل دهنده استخوان توانايي رشد پيدا مي كنند. البته، تعداد بافت هاي پيوندي از خود شخص محدود بوده و اغلب اوقات محل اهدا كننده دچار بيماري مي‌شود. علاوه بر اين، عمل جراحي لازم براي خارج سازي بافت سبب ايجاد دردها و عوارض بعدي مي گردد.
– پيوند نسج بيگانهALLOGRAFTS اصول باليني پيوند نسج بيگانه همانند پيوند نسج خود شخص است. در اين مورد، بافت اهدا شده از شخص دوم يا جسد بدست مي آيد. اين وضعيت مشكل بيماري محل اهدا كننده را رفع كرده اما محدوديت هايي را نيز به دنبال دارد. البته، خطر انتقال بيماري و پس زني كاشتن افزايش مي يابد. با وجود اين، اين نوع پيوند يك ساختا رهدايت استخواني را براي درون رويش استخوان فراهم كرده و فرايند ضروري استريليزاسيون (سترون كردن) بافت در آن سبب كاهش پتانسيل القايي استخوان مي‌شود كه اغلب منجر به تشكيل ساختاري با ويژگي مكانيكي تقريباً مناسب مي گردد.
در حال حاضر جايگزين هاي بافت استخوان داراي بازار قابل توجهي هستند. تنها در ايالات متحده، در حدود 2/6 ميليون شكستگي در سال رخ مي دهد كه در حدود 500000مورد آن به گونه اي از پيوند استخوان نياز دارد. علاوه بر اين، هزينه ميانگين روند پيوند استخوان بالغ بر 5000 $ شده و هزينه كل دوره درمان در سال معادل 5/2$ بيليون مي‌شود.با وجود محدوديت هاي مربوط به پيوندهاي
بيولوژيكي، مهندسان و بالين شناسان در جهت توسعه جايگزينه هايي براي پيوند استخوان با هم همكاري مي كنند.
-استدلالهايي براي بيومواد كامپوزيت
RATIONALE FOR COMPOSITE BIOMATERIALS
استخوان بيولوژيكي از دوفاز آلي و غير آلي تشكيل شده است. در حدود 70% فاز غير آلي را فسفات كلسيم كه اغلب به شكل مواد معدني نيمه بلورين به نام هيدروكسي آپاتيت تشكيل مي دهد كه مسئوليت استحكام مكانيكي استخوان را بر عهده دارد. انواع مختلفي از سراميك ها زيست سازگار تشخيص داده شده و به رشد استخوان و پايداري كاشتني كمك مي كنند. براي مثال هايي از اين نوع مي توان، كورالين، سولفات كلسيم، فسفات كلسيم، شيشه زيست فعال 45S5 بكار برده شده و مي توان آنها را توسط آميختن خشك يا قالب گيري فشاري با پليمرها تركيب كرده و يا توسط تعديل شيميايي (chemical modifications) بر سطح پليمر شكل داد. (جدول 1-61). البته مواد سراميكي اغلب تخريب پذير نبوده و به واسطه طبيعت شكننده و ويژگي كششي ضعيف از نظر مكانيكي با استخوان طبيعي زيست سازگار نيستند.
درحال حاضر دسته هاي مختلفي از پليمرها به عنوان كانديد ترميم استخوان در نظر گرفته مي شوند. پلي متيل متاكريلات (PMMA) از اوايل 1960 به عنوان سيمان استخواني مورد استفاده قرار گرفت و امروزه نيز بطور گسترده به تنهايي و يا گاهاً به صورت تركيب با موادي مانند فيبرهاي تيتانيم و سراميك ها بكار برده مي شوند. پلي اتيلن پرتو زده گاما به دليل داشتن مقاومت خستگي بالا و زيست سازگار
بودن به طور گسترده در كاشتني هاي جايگزين مفصل بكار گرفته مي‌شود. در حال حاضر پليمرهاي تخريب پذير فراواني در پروژه هاي تحقيقاتي و استفاده هاي باليني براي كاربردهاي ماهيچه اي – اسكلتي تحت بررسي هستند. پلي ارتو استرها، پلي انيدريدها پلي فسفازن ها و پلي آمينو اسيدها بخاطر تخريب پذيري منحصر به فرد و ويژگي هاي مكانيكي همگي به عنوان جايگزين هاي استخوان آزموده شده اند. خانواده پلي – هيدروكسي اسيد، پليمرهاي تخريب پذير شامل پلي لاكتيك اسيد (PLA)، پلي گليكوليك اسيد و كوپليمر آن پلي لاكتيك – كو – گليكوليك اسيد به طورگسترده به عنوان صفحات تثبيت كننده، پيچ‏ها و پين ها، همچنين دستگاههاي رهايش دارو و داربست هاي مهندسي بافت مورد استفاده قرار مي گيرند. PLAGA , PGA , PLA داراي مزاياي اضافي هستند كه توسط سازمان غذا و دارو آمريكا (FDA) تاييد شده و به سادگي به شكل ساختارهاي متخلخل با خصوصيات مكانيكي نزديك به استخوان‏هاي ميله اي(trabecular bones) در مي آيند.
براي بهره گيري از مزاياي فوق و كمينه سازي كمبودها، مواد سراميكي با انواع پليمرهاي تخريب پذير و تخريب ناپذير تركيب شده تا به شكل بيو موادهاي كامپوزيت براي ترميم استخوان درآيند. در اينجا بسياري از تحقيقات فعلي و محصولات تجاري موجود تحت بازنگري قرار مي گيرند.
-كامپوزيت هاي پايه كلسيم فسفات (فسفات كلسيم)

فایل : 24 صفحه

فرمت : Word