توسعه پلیمر زیست سازگار در پزشکی و کشاورزی

دسته: مقالات منتشر شده در 03 بهمن 1401
نوشته شده توسط Admin بازدید: 281

توسعه پلیمر زیست سازگار و زیست تخریب پذیر با قابلیت انتشار طولانی مدت مواد فعال بیولوژیکی برای پزشکی و کشاورزی

در این مقاله، فرآیند تولید فیلم های پلیمری زیست سازگار و زیست تخریب پذیر بر پایه پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا دارای خواص لازم در کاربردهای پزشکی و کشاورزی توسعه یافته است. از این روش برای افزودن مواد فعال (جنتامایسین سولفات، لینکومایسین هیدروکلراید یا سفوتاکسیم) به فیلم های پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا استفاده می شود. سرعت انتشار مواد فعال از پلی لاکتید می تواند با زمان قانون فروپاشی نمایی در حال فروپاشی یا تقریباً خطی تغییر کند. آزاد شدن مواد فعال به طور قابل توجهی تحت تأثیر pH محلول اطراف فیلم است. مشخص شد که دینامیک های انتشار مواد فعال از فیلم های پلیمری زیست تخریب پذیر زیست سازگار بر پایه پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا به خواص ماده بی حرکت، روش تهیه فیلم و شرایط استخراج متکی هستند. فیلم های پلیمری زیست تخریب پذیر زیست سازگار با پایه پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا در ساخت پوشش هایی برای استنت ها و پروتزهای طولانی مدت کاملاً مناسب هستند و رهایش دارو را در بافت های اطراف کنترل می کنند. حتی در حوزه کشاورزی کیفیت محصول را حفظ می کنند.

 

در حال حاضر، مواد پلیمری جدید با خواص منحصر به فرد در بسیاری از فعالیت های انسانی کاربرد دارند. یکی از خواص منحصر به فرد مواد پلیمری قابلیت آنها در انتشار طولانی مدت مواد فعال است. در این مطالعه، فرآیندی را برای تولید چنین ماده پلیمری در حوزه دارو و کشاورزی توسعه دادیم. در پزشکی، از این نوع پلیمرها برای سیستم های دارورسانی کنترل شده و پوشش های ایمپلنت استفاده می شود. در کشاورزی، سیستم های تحویل کنترل شده می توانند برای حفظ محصول یا داروهای دامپزشکی نیز مفید باشند. از آنجایی که در هر دو مورد مواد پلیمری در نهایت می توانند با بدن انسان در تماس باشند، بایستی زیست سازگار بوده و قابلیت تجزیه زیستی نیز داشته باشند. به طور کلی، توسعه سیستم های رهش دارویی کنترل شده بر پایه پلیمرهای زیست تخریب پذیر یک روند امیدوار کننده و به سرعت در حال توسعه مهندسی شیمی است. مزیت کلیدی چنین سیستم هایی امکان حفظ سطح ضروری ماده فعال برای یک دوره زمانی مشخص است. کارایی سیستم های رهش کنترل شده دارو تا حد زیادی توسط خواص مواد مورد استفاده در تولید پلیمر و تکنیک ساخت تعیین می شود. یک ماده امیدوارکننده برای طراحی کنترل شده سیستم های رهش دارو پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا ((C₃H₄O₂)n) است. پلی لاکتید زیست سازگار، زیست تخریب پذیر و ترموپلاستیک است. علاوه براین، از منابع تجدید پذیر و اغلب محصولات کشاورزی ذخیره شده تهیه می شود. لازم به ذکر است که پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا در حال حاضر در پزشکی برای ساخت نخ های بخیه جراحی و درمان پست ها در دندانپزشکی استفاده می شود. ما در اینجا چندین راه حل فنی برای ساخت فیلم های پلیمری زیست سازگار و زیست تخریب پذیر و پوشش های پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا دارای خواص مکانیکی مطلوب پیشنهاد می کنیم؛ با این حال، امکان طراحی سیستم هایی که قادر به رهش کنترل شده طولانی مدت عوامل فعال بر پایه این پلی لاکتید هستند، هنوز استفاده نشده است. هدف از این مطالعه ساخت یک ماده زیست سازگار و زیست تخریب پذیر از پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا است که قادر به رهش طولانی مدت ماده فعال باشد.

 

زمانی که مواد پلیمری زیست تخریب پذیر حاوی با مواد فعال به بدن وارد می شوند یا بر روی سطح یک جسم بیولوژیکی قرار می گیرند، به تدریج تخریب شده و فعالیت آنها در درازمدت افزایش می یابد. آزاد شدن ماده فعال اغلب متناسب نرخ تجزیه پذیری با پلیمر است. این فرآیند تحت تأثیر خواص فیزیکی شیمیایی پلیمر، ماده فعال و حلال قرار می گیرد. ساختار فضایی پلیمری مشخصه کلیدی است که میزان انتشار ماده فعال از پلیمر را تحت تاثیر قرار می دهد. در پلی لاکتید، ساختار فضایی به طور کلی با وزن مولکولی ستون فقرات پلی لاکتید تعیین می شود. بنابراین، در اینجا اثر وزن مولکولی پلیمر بر میزان آزادسازی ماده فعال را بررسی می کنیم. با توجه به حلال، تعداد بسیاری از پارامترها بایستی در نظر گرفته شوند. پلیمر زیست سازگار و زیست تخریب پذیر قادر به انتشار طولانی مدت مواد فعال در حوزه های پزشکی و کشاورزی توسعه یافته اند؛ از این رو، برای این کار فقط از حلال های آبی استفاده شد. پارامتر کلیدی چنین حلال هایی که حلالیت را تحت تأثیر قرار می دهند، pH است. بر همین اساس، از محلول های شبیه سازی شده با pH بالا در برخی از مایعات بیولوژیکی استفاده کردیم. اثربخشی ماده فعال برای سه ترکیب از طریق تنوع دو نوع ماده و غلظت تعیین شد. مواد پلیمری با استفاده از پلی دی  ال لاکتید (Medin-N روسیه)، MM 180 کیلو دالتون و کلروفرم به عنوان حلال (Irea 2000 روسیه) تهیه شدند. فیلم های پلیمری به شرح زیر تهیه شدند: پلی لاکتید (2 گرم) در کلروفرم (200 میلی لیتر) با هم زدن مداوم در دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت حل شد تا محلول یکدست شود. محلول در دمای 30 درجه سانتی گراد سرد شده و سپس مواد فعال در آن مخلوط شد. از آنجا که مواد فعال در پلیمر بارگیری می شد، از آنتی بیوتیک های مختلف مانند جنتامایسین سولفات (Mosagrogen روسیه)، لینکومایسین هیدروکلراید (Akrikhin روسیه) و سفوتاکسیم (Krasfarma روسیه) در مقادیر وزنی 1، 3، 5 و 8 درصد استفاده شد. از آنجایی که مواد فعال در کلروفرم نامحلول هستند، مخلوط کردن آنها به مدت یک ساعت طول کشید. میزان همگنی محلول های به دست آمده با جذب نوری و پراش نور بررسی شدند. محلول های همگن در قالب های شیشه ای ریخته شده و در خلاء خشک می شوند. فیلم های پلیمری زیست سازگار و زیست تخریب پذیر (BBPF) حاوی مواد فعال به دست آمده در یک ظرف خشک بسته و در تاریکی قرار داده می شوند. مقدار pH و سایر خواص محلول های به کار رفته برای استخراج با ابزار Expert-001 (Ekoniks روسیه) اندازه گیری شدند.

 

انتشار مواد فعال به دست آمده از مواد زیست سازگار و زیست تخریب پذیر پلی لاکتیدی با استفاده از اسپکتروسکوپی UV و مرئی مورد مطالعه قرار گرفتند. نمونه ها نیز در سلول های کوارتز با طول مسیر نوری 0.01 متر و با استفاده از اسپکترومتر پرسرعت USB 2000 بررسی شدند. علاوه براین، وابستگی زمانی غلظت آنتی بیوتیک ها در محلول نیز با استفاده از تکنیک های اسپکترومتری افتراقی بررسی شد. ضریب جذب مولی جنتامایسین سولفات 530 لیتر/(مول بر سانتیمتر) در 256 نانومتر و 2100 لیتر/(مول بر سانتیمتر) در 192 نانومتر است که لینکومایسین هیدروکلراید 8300 لیتر/(مول بر سانتیمتر) در 192 نانومتر و سفوتاکسیم 18300 لیتر(مول بر سانتیمتر) در 193 نانومتر و 17000 لیتر/(مول بر سانتیمتر) در 234 نانومتر هستند. شکل زیر دینامیک های آزادسازی آنتی بیوتیک جنتامایسین از BBPF های پلی لاکتید با وزن مولکولی بالا را نشان می دهد.

 

شکل 1:

 Release dynamics of the active substances

 

در این شکل نشان داده شده است که میزان آزادسازی جنتامایسین همزمان با افزایش غلظت جنتامایسین افزایش می یابد. بیشترین میزان آزادسازی یک ماده از پلیمر در 24 ساعت اول مشاهده می شود. ظاهراً این کار به دلیل پدیده های سطحی و وجود ریز نقص ها در سطح فیلم رخ می دهد.