बायोमेडिसिन में बायोडिग्रेडेबल सामग्री और उनके अनुप्रयोग
चिकित्सा प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास और लोगों के जीवन स्तर के बढ़ते सुधार के साथ, विभिन्न प्रकार की चिकित्सा सामग्री का व्यापक रूप से मानव ऊतकों में उपयोग किया जाने लगा है। चिकित्सा सामग्री और मानव ऊतकों के बीच संगतता, रक्त संगतता और गिरावट, लोग अन्य मुद्दों पर अधिक से अधिक ध्यान देते हैं। निम्नलिखित बायोमेडिकल क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्री के आवेदन पर एक व्यवस्थित विश्लेषण और चर्चा है। सबसे पहले, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अवक्रमण सिद्धांत पर एक प्रारंभिक विश्लेषण किया जाता है, और फिर बायोमेडिकल क्षेत्र में आम बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों का विश्लेषण प्रक्रिया और स्रोत मानकों के अनुसार किया जाता है। बायोमेडिसिन में कुछ विशिष्ट सामग्रियों के आवेदन को वर्गीकृत और परिचय दें।
1. बायोडिग्रेडेबल सामग्री का नवीनीकरण सिद्धांत
बायोडिग्रेडेबल सामग्री शरीर के तरल पदार्थ, कार्बनिक मैक्रोमोलेक्यूल्स, एंजाइम, मुक्त कणों, कोशिकाओं, आदि जैसे विभिन्न कारकों के जैविक वातावरण के साथ बातचीत करते हैं, और धीरे-धीरे हाइड्रोलाइसिस, एंजाइमोलिसिस और ऑक्सीकरण जैसी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से कम आणविक भार यौगिकों में नीचा दिखाते हैं। एक प्रकार का पौधा। अवशोषण, पाचन और चयापचय प्रतिक्रियाओं के बाद, गिरावट उत्पादों को शरीर से उत्सर्जित किया जाता है या शरीर के सामान्य चयापचय में भाग लेते हैं ताकि शरीर द्वारा गिरावट की प्रक्रिया को पूरा किया जा सके। यदि शरीर का तरल पदार्थ ऊतक से जैविक पदार्थ में प्रवेश करता है या जैविक पदार्थ का एक निश्चित घटक शरीर के तरल पदार्थ में भंग हो जाता है, तो मात्रा में वृद्धि के कारण सामग्री का विस्तार होगा और अपने स्वयं के पदार्थ को बाहर निकाल देगा। यह प्रक्रिया सामग्री के हाइड्रोजन बांड और वैन डेर वाल्स बल को नष्ट कर देती है। , सामग्री में दरारें या voids का कारण होगा, और अंततः सामग्री जैविक वातावरण में रासायनिक गिरावट से गुजरना होगा। नैदानिक अभ्यास में, लोगों को उम्मीद है कि प्रत्यारोपित बायोडिग्रेडेबल सामग्री जैविक ऊतक उपचार अवधि के दौरान भेदभाव और गिरावट प्रतिक्रियाओं को भी उसी प्रक्रिया के अनुसार पूरा करेगी, ताकि प्रत्यारोपित होने के कारण शरीर की जीजी की सूजन या तनाव प्रतिक्रिया से बचा जा सके; सामग्री। हम जानते हैं कि त्वचा के ऊतकों का उपचार समय आमतौर पर 3 से 10 दिनों के भीतर होता है, आंत के ऊतकों का उपचार समय आमतौर पर 1 और 2 महीने के बीच होता है, और बड़े अंग के ऊतकों के लिए उपचार का समय अक्सर 6 महीने या उससे अधिक होता है। बायोडिग्रेडेबल बायोमैटेरियल्स मानव शरीर में प्रत्यारोपित होने के बाद, उनके क्षरण प्रदर्शन और गिरावट उत्पादों का जैविक पर्यावरण, सामग्री प्रतिक्रियाओं और मानव शरीर प्रतिक्रियाओं पर बहुत प्रभाव पड़ता है। धीमी गिरावट दर या गिरावट उत्पादों के लंबे निवास समय आसानी से मानव ऊतकों में सूजन पैदा कर सकता है। , घनास्त्रता और अन्य प्रतिकूल प्रतिक्रिया। अध्ययन [6] से पता चला है कि अधिकांश बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों की गिरावट की प्रक्रिया और प्रगति सर्वोत्तम अपेक्षित परिणामों के साथ असंगत हैं। इसलिए, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अनुसंधान और नैदानिक अनुप्रयोग में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अवक्रमण-संबंधित मुद्दों को सावधानी से, विशेष रूप से गिरावट दर और गिरावट उत्पादों के साथ इलाज किया जाना चाहिए।
2. बायोडिग्रेडेबल सामग्री का मूल वर्गीकरण और अनुप्रयोग
मानव शरीर में बायोडिग्रेडेबल सामग्री का उपयोग किया जाता है और स्वयं सामग्री और मानव शरीर पर इसके प्रभावों के संदर्भ में सख्त शर्तों को पूरा करना चाहिए: प्रक्रिया करने में आसान, कम कीमत, आसान स्टरलाइज़, निश्चित गिरावट समय, जैविक स्थिरता और यांत्रिक गुणों को पूरा करने के लिए इम्प्लांटेशन साइट, गुड हिस्टोकोम्पैटिबिलिटी, ब्लड कम्पैटिबिलिटी और मेकैनिकल कम्पैटिबिलिटी, नो पाइरोजेन रिएक्शन, जेनेटिक टॉक्सिसिटी, टेराटोजेनिटी और कार्सिनोजेनिटी, न जलन और सेंसिटिविटी की जरूरत।
वर्तमान में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों को विभिन्न प्रक्रियाओं और स्रोतों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जिनमें प्राकृतिक बहुलक अपघर्षक सामग्री, माइक्रोबियल सिंथेटिक अपघर्षक बहुलक सामग्री, और रासायनिक रूप से संश्लेषित बहुलक सामग्री [3,9] शामिल हैं। विशिष्ट वर्गीकरण और आवेदन को निम्नानुसार संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:
1. प्राकृतिक बहुलक biodegradable सामग्री
वर्तमान में, बायोमेडिकल क्षेत्र में सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले प्राकृतिक बहुलक बायोडिग्रेडेबल सामग्री में मुख्य रूप से जिलेटिन, कोलेजन, पॉलीसेकेराइड और रेशम फाइब्रोइन शामिल हैं।
(1) जिलेटिन सामग्री
जिलेटिन ज्यादातर स्तनधारी त्वचा, हड्डी, कण्डरा, पूंछ और अन्य ऊतकों से प्राप्त होता है। इसकी सबसे उल्लेखनीय विशेषता पानी में घुलनशील बहुलक है, जो पानी को अवशोषित करने के बाद धीरे-धीरे फैलती है और नरम हो जाती है, और इसमें जैव-रासायनिकता, संकरण और जैव-निम्नीकरण है। जिलेटिन की विशेषताओं का उपयोग करते हुए, एंजाइमों द्वारा सड़ने में आसान, और मानव शरीर द्वारा अवशोषित होने के लिए आसान, इसका उपयोग दवा वाहक, उत्तेजक या धीमी गति से जारी गोले में धीमी गति से जारी सामग्री के रूप में किया जा सकता है; इसकी अच्छी हवा की पारगम्यता और पानी की पारगम्यता के कारण घाव ड्रेसिंग और कृत्रिम त्वचा सामग्री के रूप में, यह घाव से तरल पदार्थ या माध्यमिक संक्रमण के लक्षणों की घटना को रोक सकता है; इसके अलावा, जिलेटिन प्लाज्मा विकल्प अपमानजनक, गैर विषैले और गैर-इम्यूनोजेनिक, आदि नैदानिक लाभ हैं।
(२) कोलेजन
कोलेजन संयोजी ऊतक का मुख्य घटक है, जो जानवरों में प्रोटीन सामग्री का लगभग 1/3 हिस्सा है। यह मुख्य रूप से जानवरों के ऊतकों, त्वचा, स्नायुबंधन और उपास्थि में पाया जाता है। इसमें शरीर के अंगों का समर्थन करने, यांत्रिक स्थिरता, लोच और शक्ति बनाए रखने के कार्य हैं। एक प्राकृतिक जैविक संसाधन के रूप में, इसमें अच्छी जैव-रासायनिकता, कम इम्युनोजेनेसिटी और बायोडिग्रेडेबिलिटी की विशेषताएं हैं; नैदानिक उपयोग से पता चला है कि कोलेजन दोषपूर्ण ऊतकों की मरम्मत, उत्थान और पुनर्निर्माण को बढ़ावा दे सकता है; लेकिन इसमें पर्याप्त कमी है यांत्रिक ताकत को अन्य जैविक सामग्रियों के साथ क्रॉस-लिंकिंग संशोधन या समग्र उपयोग द्वारा सुधार किया जा सकता है]। वर्तमान में, कोलेजन का उपयोग व्यापक रूप से बायोडिग्रेडेबल टांके, हेमोस्टैटिक एजेंट और घाव ड्रेसिंग, जैविक पैच, हड्डी की मरम्मत सामग्री, हेमोडायलिसिस झिल्ली, हेमोस्टैटिक एजेंट, ड्रग रिलीज वाहक, और ऊतक इंजीनियरिंग मचान के रूप में किया जाता है, विभिन्न नेत्र उपचार उपकरण और अन्य पहलुओं। हालांकि, नैदानिक मुद्दों की जटिलता और उत्पाद उन्नयन की आवश्यकता के मद्देनजर, कोलेजन के अनुप्रयोग अनुसंधान में अभी भी कई समस्याओं का समाधान किया जाना है, जैसे कि विषम कोलोन की संभावित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, अवशिष्ट क्रॉस-लिंकिंग की संभावित साइटोटॉक्सिसिटी एजेंट, और आरोपण। कोलेजन जैसे उत्पादों की यांत्रिक शक्ति और क्षरण नियंत्रणीयता।
(3) पॉलीसैकराइड सामग्री
पॉलीसैकराइड सामग्री ज्यादातर स्टार्च, हाइलूरोनिक एसिड, हेपरिन, चिटिन और अन्य अवयवों से प्राप्त होती है, और उनकी जैव-रासायनिकता और जैवअवक्रमणशीलता बहुत आदर्श होती है। प्रकृति में, चिटिन सामग्री में समृद्ध है और सेलूलोज़ को छोड़कर महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड का एक बड़ा वर्ग है। यह नॉन-टॉक्सिक है और इसका कोई साइड इफेक्ट नहीं है। यह मानव कोशिकाओं के लिए अच्छी आत्मीयता है, अस्वीकृति का कारण नहीं है, और इसकी अच्छी जैव-क्षमता और अवगुण है। इसके अलावा, इसमें जीवाणुरोधी, एंटीवायरल, एंटीट्यूमोर की विशेषताएं भी हैं, जो घाव भरने और मजबूत सोखने की क्षमता को बढ़ावा देती है। क्योंकि चिटिन में कई ध्रुवीय समूह होते हैं जैसे हाइड्रोजन बांड और इसमें उच्च क्रिस्टलीयता होती है, यह एसिड और क्षार में अघुलनशील होता है, और पानी में अघुलनशील होता है, इसलिए शरीर द्वारा इसका उपयोग करना मुश्किल है। हालांकि, चिटोसिन में डीसिटिलेटेड होने के बाद चिटिन को पतला एसिड और शरीर के तरल पदार्थ में भंग किया जा सकता है, और मानव शरीर द्वारा उपयोग किया जा सकता है। चिटिन और चिटोसन में उच्च रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, और चिकित्सा के क्षेत्र में संशोधन, कार्बोक्जिलाइज़ेशन, सियानेशन, एसिडिफिकेशन और अन्य संशोधनों के बाद उनका व्युत्पन्न व्यापक रूप से चिकित्सा क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, जैसे हेमोस्टैटिक एजेंट, फ्लोकुलेंट्स, अवशोषित सर्जिकल टांके, कृत्रिम त्वचा, घाव ड्रेसिंग, धीमी गति से रिलीज एंटी-कैंसर ड्रग्स या कीमोथेरेप्यूटिक्स, इमोबिलाइज्ड एंजाइम वाहक, पृथक्करण झिल्ली सामग्री आदि के एजेंट।
(4) रेशम फाइब्रोइन
रेशम फाइब्रोइन ज्यादातर रेशम से प्राप्त होता है और इसमें बहुत समृद्ध अमीनो एसिड होता है, इसलिए इसमें अच्छी जैव-रासायनिकता होती है, और यह उत्कृष्ट पारदर्शिता और हवा पारगम्यता और अच्छे फिल्म-निर्माण प्रभाव के साथ गैर-एलर्जेनिक या कार्सिनोजेनिक साबित हुई है। हालांकि, रेशम फाइब्रोइन की आणविक संरचना, रेशम फाइब्रोइन की हाइड्रोफिलिसिस और फिल्म निर्माण के बाद यांत्रिक गुणों के कारण अच्छा नहीं है। सम्मिश्रण संशोधन पद्धति के माध्यम से, मिश्रित मैक्रोमोलेक्यूल्स और रेशम फाइब्रोइन के बीच गठित हाइड्रोजन बॉन्ड और अन्य बल संरचना को प्रभावी ढंग से यांत्रिक गुणों, थर्मल गुणों और रेशम फाइब्रिन सामग्री के पानी की घुलनशीलता में सुधार करने के लिए रेशम फाइब्रोइन अणुओं को प्रेरित कर रहे हैं। वर्तमान में, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में, यह घाव कोटिंग सामग्री, कृत्रिम त्वचा, कृत्रिम कण्डरा स्नायुबंधन, संपर्क लेंस, दवा वाहक, कृत्रिम रक्त वाहिका वाहक और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
2. अपमानजनक बहुलक सामग्री के माइक्रोबियल संश्लेषण
अपमानजनक बहुलक सामग्री के माइक्रोबियल संश्लेषण कुछ कार्बनिक पदार्थों (जैसे कि ग्लूकोज या स्टार्च) के उपयोग को संदर्भित करता है, जो कि खाद्य पदार्थों के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक पदार्थों को पॉलिएस्टर में जटिल प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के तहत अलग-अलग विशेषताओं के साथ सूक्ष्म जीवों के किण्वन के रूप में संश्लेषित करता है। या पॉलीसेकेराइड पॉलिमर। वर्तमान में, नैदानिक अभ्यास में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले माइक्रोबियल सिंथेटिक पॉलीमर बायोडिग्रेडेबल सामग्री में मुख्य रूप से दो प्रकार शामिल हैं: बायोपॉलेस्टर (पीएचए) और पॉलीहाइड्रॉक्सीब्यूटाइल एस्टर (पीएचबी)। उदाहरण के रूप में PHB को लें। PHB माइक्रोबियल कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित एक उच्च आणविक बहुलक है। इसकी संरचना और प्रदर्शन प्राकृतिक मैक्रोमोलेक्युलर डिग्रेडेबल सामग्रियों से भिन्न होते हैं, लेकिन प्राकृतिक और रासायनिक संश्लेषण के साथ एलिफैटिक पॉलिएस्टर पॉलिमर के समान हैं, बहुलक का लाभ, गिरावट उत्पादों को अंततः चयापचय के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के रूप में उत्सर्जित किया जाता है, बिना किसी विषाक्त पदार्थों के। रासायनिक कच्चे माल के संश्लेषण द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। इसके अलावा, तांग सुयांग और अन्य अध्ययनों से पता चला है कि पीएचबी में उत्कृष्ट जैव-अनुकूलता है। वर्तमान में, यह व्यापक रूप से शोषक सर्जिकल टांके, आर्थोपेडिक सामग्री और ड्रग कंट्रोल सिस्टम में उपयोग किया गया है।
3. सड़ सकने वाले बहुलक पदार्थों का रासायनिक संश्लेषण
प्राकृतिक पॉलिमर की तुलना में, रासायनिक विधियों द्वारा संश्लेषित बायोडिग्रेडेबल बहुलक सामग्री को वास्तविक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुसार चुना जा सकता है, उपयुक्त मोनोमर्स का चयन करके या संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रतिक्रिया की स्थिति को नियंत्रित करके, या सरल और कम लागत वाले भौतिक या रासायनिक संशोधन का प्रदर्शन कर सकते हैं। , आदि, लक्ष्य सामग्री को संश्लेषित करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए इसकी संरचना और प्रदर्शन को डिजाइन और समायोजित करना। उदाहरण के लिए, रासायनिक नियंत्रण विधियों के माध्यम से, आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए बहुलक सामग्री की शक्ति, गिरावट की दर, सूक्ष्म संरचना और पारगम्यता में सुधार किया जा सकता है। वर्तमान में विकसित और शोधित रासायनिक रूप से संश्लेषित बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर में, मुख्य श्रृंखला में आमतौर पर हाइड्रोलाइज़ेबल एस्टर समूह, एमिडो समूह या यूरिया समूह होते हैं। वर्तमान क्लिनिकल बायोमेडिकल प्रैक्टिस में पॉलीग्लाइकोलाइड (पीजीए), पॉलीएलैक्टिक एसिड (पीएलए) और पॉलीलेक्टिक एसिड -ग्लाइकोलिक एसिड कॉपोलीमर (पीएलजीए) के रूप में निम्न शोधित और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रासायनिक संश्लेषित अपघर्षक बहुलक सामग्री के निम्न प्रकार हैं। ), पॉलीकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), आदि को पेश किया जाएगा।
(1) बहुभुज (PGA)
पीजीए सबसे सरल संरचना वाला रैखिक एलीफेटिक पॉलिएस्टर है। यह मूल स्रोत के रूप में ग्लाइकोलिक एसिड का उपयोग करता है और इसमें कच्चे माल की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, मुख्य रूप से चुकंदर, अपरिपक्व अंगूर का रस और गन्ना। मौजूदा बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर के बीच, पीजीए की गिरावट दर अपेक्षाकृत तेज है, विशेष रूप से ताकत कम समय में तेजी से कम हो जाती है। पीजीए पहली बायोडिग्रेडेबल बहुलक सामग्री है जिसे सर्जिकल टांके को अवशोषित करने के लिए लागू किया जाता है। इसके गिरावट उत्पाद ग्लाइकोलिक एसिड के चयापचयों को अंततः मानव शरीर को नुकसान पहुंचाए बिना शरीर से पूरी तरह से उत्सर्जित किया जा सकता है। कुछ साहित्य यह दर्शाते हैं कि पीजीए sutures 2 सप्ताह के लिए शरीर में रहने के बाद, तन्यता ताकत को आधे से कम किया जा सकता है, और शरीर लगभग 4 महीने में पूर्ण गिरावट और अवशोषण की स्थिति तक पहुंच सकता है। ग्लाइकोलिक एसिड द्वारा तैयार पीजीए सामग्री का आणविक भार 10,000 से अधिक है और इसका उपयोग सर्जिकल टांकों के लिए किया जा सकता है। हालांकि, इसकी उच्च क्रिस्टलीयता (46% -50%) के कारण, इसमें कठिन प्रसंस्करण, कम ताकत और तेजी से गिरावट की दर का नुकसान है, लेकिन यह प्रत्यारोपण योग्य सामग्री की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इसलिए, लोग अपने आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए अपने भौतिक और रासायनिक गुणों का अनुकूलन करने के लिए विभिन्न तरीकों के माध्यम से इसे संशोधित करते हैं। उदाहरण के लिए, कोपॉलीमराइजेशन संशोधन के माध्यम से एक कॉपोलीमर बनाने के लिए जो दो गुणों को एकीकृत करता है, जिससे डीजीए, आदि की यांत्रिक गुणों में गिरावट, जैव-रासायनिकता में सुधार होता है; या पीजीए की ताकत और अन्य गुणों में सुधार करने के लिए अपने स्वयं के बहुलक फाइबर या एडिटिव्स आदि को मिलाकर एक मिश्रण बनाने के लिए सम्मिश्रण संशोधन लागू करें। वर्तमान में, संशोधित पीजीए को व्यापक रूप से सोखने योग्य टांके, टिशू इंजीनियरिंग, ड्रग कंट्रोल सिस्टम, शोषक अस्थि नाखून, हड्डी प्लेटें और सर्जिकल सुधार सामग्री में इस्तेमाल किया गया है।
(2) पॉलीएलैक्टिक एसिड (PLA)
1966 में, कुलकर्णी एट अल। पाया कि कम आणविक वजन और उच्च आणविक भार PLA उत्कृष्ट biocompatibility है। अंतिम गिरावट उत्पादों H2O और CO2 हैं। मध्यवर्ती उत्पाद लैक्टिक एसिड भी शरीर में एक सामान्य शर्करा मेटाबोलाइट है, जिससे जीव पर कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ेगा। इससे पीएलए का एक जैव चिकित्सा सामग्री [29-30] के रूप में अनुसंधान और अनुप्रयोग हुआ। 1997 में, फार्मास्युटिकल एक्सपीरिएंस और मेडिकल सटर के रूप में नैदानिक उपयोग के लिए FDA द्वारा PLA को मंजूरी दी गई थी। PLA लैक्टिक एसिड मोनोमर का एक होमोपोलिमर है। क्योंकि लैक्टाइड (LA) एक चिरल अणु है, इसमें दो प्रकार के वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ होते हैं, इसलिए PLA में L- पॉलीएलैक्टिक एसिड (PLLA), दाएं हाथ से पॉलीलैक्टिक एसिड (PDLA), रेसमीलाइज़ेशन Polylactic एसिड (PDLLA) ये तीन हैं- आयामी विन्यास। उनमें से, PLLA और PDLA अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर हैं जिनमें उच्च तन्यता और धीमी गिरावट दर है। वे सर्जिकल प्लास्टिक सामग्री, सर्जिकल टांके और प्रत्यारोपण सामग्री के लिए आदर्श सामग्री हैं; जबकि PDLLA कम ताकत और गिरावट की दर के साथ एक अनाकार कॉपोलीमर है। तेज, अक्सर दवा वितरण वाहक और कम शक्ति वाले ऊतक पुनर्जनन मचानों में उपयोग किया जाता है। हालांकि, पीएलए जीजी की गिरावट की दर को नियंत्रित करना, भंगुर और खराब प्रभाव प्रतिरोध करना मुश्किल है, जो इसकी आवेदन सीमा को गंभीर रूप से सीमित करता है। हाल के वर्षों में, लोगों ने विभिन्न संशोधन विधियों का उपयोग किया है जैसे कि कोपोलिबराइजेशन संशोधन, स्व-प्रबलित पॉलीलैक्टिक एसिड की तैयारी, या गिरावट की दर को नियंत्रित करने और पीएलए के लचीलेपन में सुधार करने के लिए अन्य पदार्थों के साथ मिश्रित सामग्री का गठन, ताकि लगातार इसके आवेदन का विस्तार हो सके। खेत। उदाहरण के लिए, पॉलीएलैक्टिक एसिड एक हाइड्रोफोबिक बहुलक है, जो दवा वाहक में अपने आवेदन को सीमित करता है। इसलिए, लोग हाइड्रोफिलिक पदार्थों (जैसे पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल, पॉलीग्लाइकोलिक एसिड, पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड, आदि) के साथ पॉलीलैक्टिक एसिड को कॉपी करके इसकी हाइड्रोफिलिसिटी में सुधार करते हैं। वर्तमान में, पीएलए / पीएलजीए प्रत्यारोपण व्यापक रूप से एंटी-ट्यूमर दवाओं, पॉलीपेप्टाइड्स, प्रोटीन ड्रग्स और चीनी दवाओं के लिए धीमी और नियंत्रित रिलीज वाहक के रूप में उपयोग किया गया है। इसके अलावा, पीएलए और संशोधित पीएलए व्यापक रूप से नेत्र सामग्री, सर्जिकल टांके, फ्रैक्चर के लिए आंतरिक निर्धारण सामग्री और ऊतक इंजीनियरिंग मरम्मत में उपयोग किया जाता है।
(3) पॉलीकैप्रोलैक्टोन (PCL)
पीसीएल कम पिघलने बिंदु और कांच संक्रमण तापमान के साथ एक अर्ध-क्रिस्टलीय रैखिक पॉलिएस्टर है, बहुत कम तन्यता ताकत (23 एमपीए), ब्रेक पर उच्च बढ़ाव (700%), और कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स में आसानी से घुलनशील है। विभिन्न पॉलिमर के साथ Copolymerized, यह अच्छा थर्माप्लास्टिक और मोल्डिंग प्रक्रिया है; इसके अलावा, पीसीएल कच्चे माल आसानी से उपलब्ध हैं, गिरावट की दर धीमी है, और इसमें उत्कृष्ट दवा पारगम्यता और जैव रासायनिक समानता है। इसलिए, यह व्यापक रूप से सर्जिकल टांके, आंतरिक हड्डी ग्राफ्ट निर्धारण उपकरण, चिकित्सा उपकरण, और बायोडिग्रेडेबल नियंत्रित रिलीज वाहक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, पीएलए को संशोधित करके इसकी हाइड्रोफिलिसिटी और गिरावट की दर में सुधार करने के लिए, इसकी एप्लिकेशन रेंज को और अधिक विस्तारित किया जा सकता है, जैसे अंग की मरम्मत सामग्री, कृत्रिम त्वचा, सर्जिकल विरोधी आसंजन झिल्ली, और ऊतक और सेल इंजीनियरिंग।
3. निष्कर्ष
बायोडिग्रेडेबल सामग्री अच्छे भौतिक और रासायनिक गुणों, जैविक गुणों और जैव-रासायनिक गुणों को दर्शाती है, और वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार समायोजित और संसाधित की जा सकती है, जो कि बायोमेडिसिन की कार्यात्मक आवश्यकताओं को सबसे बड़ी हद तक पूरा करती है, और उन्हें जैव-चिकित्सा के कई क्षेत्रों में उपयोगी बनाती है। व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इस स्तर पर, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अनुसंधान हॉटस्पॉट को टिशू इंजीनियरिंग मचान सामग्री जैसे अधिक जटिल क्षेत्रों में सिवनी और फिक्सेशन से स्थानांतरित करना शुरू हो गया है। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों की उच्च लागत अभी भी उनके जमीनी स्तर पर प्रचार पर एक निश्चित प्रभाव डालती है। विशेष रूप से, विभिन्न वस्तुओं के लिए उपयुक्त गिरावट दर को नियंत्रित करने की समस्या को तत्काल हल करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, छोटी अवधि की दवा वाहक की जरूरतों को पूरा करने के लिए पीसीएल की गिरावट दर को कैसे समायोजित करें, और हड्डी ऊतक इंजीनियरिंग की जरूरतों को पूरा करने के लिए पीएलए की गिरावट की दर को कैसे समायोजित करें। लेकिन सामान्य तौर पर, यह माना जाता है कि संबंधित विषयों और प्रौद्योगिकियों के निरंतर विकास और उन्नति के साथ, बायोडिग्रेडेबल सामग्री और सामग्री लागत के गिरावट दर नियंत्रण से संबंधित समस्याओं को धीरे-धीरे हल किया जाएगा। बायोमेडिसिन के क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्री के अनुसंधान और विकास के लिए आवेदन भी आगे विकसित किया जाएगा।
1. बायोडिग्रेडेबल सामग्री का नवीनीकरण सिद्धांत
बायोडिग्रेडेबल सामग्री शरीर के तरल पदार्थ, कार्बनिक मैक्रोमोलेक्यूल्स, एंजाइम, मुक्त कणों, कोशिकाओं, आदि जैसे विभिन्न कारकों के जैविक वातावरण के साथ बातचीत करते हैं, और धीरे-धीरे हाइड्रोलाइसिस, एंजाइमोलिसिस और ऑक्सीकरण जैसी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से कम आणविक भार यौगिकों में नीचा दिखाते हैं। एक प्रकार का पौधा। अवशोषण, पाचन और चयापचय प्रतिक्रियाओं के बाद, गिरावट उत्पादों को शरीर से उत्सर्जित किया जाता है या शरीर के सामान्य चयापचय में भाग लेते हैं ताकि शरीर द्वारा गिरावट की प्रक्रिया को पूरा किया जा सके। यदि शरीर का तरल पदार्थ ऊतक से जैविक पदार्थ में प्रवेश करता है या जैविक पदार्थ का एक निश्चित घटक शरीर के तरल पदार्थ में भंग हो जाता है, तो मात्रा में वृद्धि के कारण सामग्री का विस्तार होगा और अपने स्वयं के पदार्थ को बाहर निकाल देगा। यह प्रक्रिया सामग्री के हाइड्रोजन बांड और वैन डेर वाल्स बल को नष्ट कर देती है। , सामग्री में दरारें या voids का कारण होगा, और अंततः सामग्री जैविक वातावरण में रासायनिक गिरावट से गुजरना होगा। नैदानिक अभ्यास में, लोगों को उम्मीद है कि प्रत्यारोपित बायोडिग्रेडेबल सामग्री जैविक ऊतक उपचार अवधि के दौरान भेदभाव और गिरावट प्रतिक्रियाओं को भी उसी प्रक्रिया के अनुसार पूरा करेगी, ताकि प्रत्यारोपित होने के कारण शरीर की जीजी की सूजन या तनाव प्रतिक्रिया से बचा जा सके; सामग्री। हम जानते हैं कि त्वचा के ऊतकों का उपचार समय आमतौर पर 3 से 10 दिनों के भीतर होता है, आंत के ऊतकों का उपचार समय आमतौर पर 1 और 2 महीने के बीच होता है, और बड़े अंग के ऊतकों के लिए उपचार का समय अक्सर 6 महीने या उससे अधिक होता है। बायोडिग्रेडेबल बायोमैटेरियल्स मानव शरीर में प्रत्यारोपित होने के बाद, उनके क्षरण प्रदर्शन और गिरावट उत्पादों का जैविक पर्यावरण, सामग्री प्रतिक्रियाओं और मानव शरीर प्रतिक्रियाओं पर बहुत प्रभाव पड़ता है। धीमी गिरावट दर या गिरावट उत्पादों के लंबे निवास समय आसानी से मानव ऊतकों में सूजन पैदा कर सकता है। , घनास्त्रता और अन्य प्रतिकूल प्रतिक्रिया। अध्ययन [6] से पता चला है कि अधिकांश बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों की गिरावट की प्रक्रिया और प्रगति सर्वोत्तम अपेक्षित परिणामों के साथ असंगत हैं। इसलिए, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अनुसंधान और नैदानिक अनुप्रयोग में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अवक्रमण-संबंधित मुद्दों को सावधानी से, विशेष रूप से गिरावट दर और गिरावट उत्पादों के साथ इलाज किया जाना चाहिए।
2. बायोडिग्रेडेबल सामग्री का मूल वर्गीकरण और अनुप्रयोग
मानव शरीर में बायोडिग्रेडेबल सामग्री का उपयोग किया जाता है और स्वयं सामग्री और मानव शरीर पर इसके प्रभावों के संदर्भ में सख्त शर्तों को पूरा करना चाहिए: प्रक्रिया करने में आसान, कम कीमत, आसान स्टरलाइज़, निश्चित गिरावट समय, जैविक स्थिरता और यांत्रिक गुणों को पूरा करने के लिए इम्प्लांटेशन साइट, गुड हिस्टोकोम्पैटिबिलिटी, ब्लड कम्पैटिबिलिटी और मेकैनिकल कम्पैटिबिलिटी, नो पाइरोजेन रिएक्शन, जेनेटिक टॉक्सिसिटी, टेराटोजेनिटी और कार्सिनोजेनिटी, न जलन और सेंसिटिविटी की जरूरत।
वर्तमान में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों को विभिन्न प्रक्रियाओं और स्रोतों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जिनमें प्राकृतिक बहुलक अपघर्षक सामग्री, माइक्रोबियल सिंथेटिक अपघर्षक बहुलक सामग्री, और रासायनिक रूप से संश्लेषित बहुलक सामग्री [3,9] शामिल हैं। विशिष्ट वर्गीकरण और आवेदन को निम्नानुसार संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:
1. प्राकृतिक बहुलक biodegradable सामग्री
वर्तमान में, बायोमेडिकल क्षेत्र में सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले प्राकृतिक बहुलक बायोडिग्रेडेबल सामग्री में मुख्य रूप से जिलेटिन, कोलेजन, पॉलीसेकेराइड और रेशम फाइब्रोइन शामिल हैं।
(1) जिलेटिन सामग्री
जिलेटिन ज्यादातर स्तनधारी त्वचा, हड्डी, कण्डरा, पूंछ और अन्य ऊतकों से प्राप्त होता है। इसकी सबसे उल्लेखनीय विशेषता पानी में घुलनशील बहुलक है, जो पानी को अवशोषित करने के बाद धीरे-धीरे फैलती है और नरम हो जाती है, और इसमें जैव-रासायनिकता, संकरण और जैव-निम्नीकरण है। जिलेटिन की विशेषताओं का उपयोग करते हुए, एंजाइमों द्वारा सड़ने में आसान, और मानव शरीर द्वारा अवशोषित होने के लिए आसान, इसका उपयोग दवा वाहक, उत्तेजक या धीमी गति से जारी गोले में धीमी गति से जारी सामग्री के रूप में किया जा सकता है; इसकी अच्छी हवा की पारगम्यता और पानी की पारगम्यता के कारण घाव ड्रेसिंग और कृत्रिम त्वचा सामग्री के रूप में, यह घाव से तरल पदार्थ या माध्यमिक संक्रमण के लक्षणों की घटना को रोक सकता है; इसके अलावा, जिलेटिन प्लाज्मा विकल्प अपमानजनक, गैर विषैले और गैर-इम्यूनोजेनिक, आदि नैदानिक लाभ हैं।
(२) कोलेजन
कोलेजन संयोजी ऊतक का मुख्य घटक है, जो जानवरों में प्रोटीन सामग्री का लगभग 1/3 हिस्सा है। यह मुख्य रूप से जानवरों के ऊतकों, त्वचा, स्नायुबंधन और उपास्थि में पाया जाता है। इसमें शरीर के अंगों का समर्थन करने, यांत्रिक स्थिरता, लोच और शक्ति बनाए रखने के कार्य हैं। एक प्राकृतिक जैविक संसाधन के रूप में, इसमें अच्छी जैव-रासायनिकता, कम इम्युनोजेनेसिटी और बायोडिग्रेडेबिलिटी की विशेषताएं हैं; नैदानिक उपयोग से पता चला है कि कोलेजन दोषपूर्ण ऊतकों की मरम्मत, उत्थान और पुनर्निर्माण को बढ़ावा दे सकता है; लेकिन इसमें पर्याप्त कमी है यांत्रिक ताकत को अन्य जैविक सामग्रियों के साथ क्रॉस-लिंकिंग संशोधन या समग्र उपयोग द्वारा सुधार किया जा सकता है]। वर्तमान में, कोलेजन का उपयोग व्यापक रूप से बायोडिग्रेडेबल टांके, हेमोस्टैटिक एजेंट और घाव ड्रेसिंग, जैविक पैच, हड्डी की मरम्मत सामग्री, हेमोडायलिसिस झिल्ली, हेमोस्टैटिक एजेंट, ड्रग रिलीज वाहक, और ऊतक इंजीनियरिंग मचान के रूप में किया जाता है, विभिन्न नेत्र उपचार उपकरण और अन्य पहलुओं। हालांकि, नैदानिक मुद्दों की जटिलता और उत्पाद उन्नयन की आवश्यकता के मद्देनजर, कोलेजन के अनुप्रयोग अनुसंधान में अभी भी कई समस्याओं का समाधान किया जाना है, जैसे कि विषम कोलोन की संभावित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, अवशिष्ट क्रॉस-लिंकिंग की संभावित साइटोटॉक्सिसिटी एजेंट, और आरोपण। कोलेजन जैसे उत्पादों की यांत्रिक शक्ति और क्षरण नियंत्रणीयता।
(3) पॉलीसैकराइड सामग्री
पॉलीसैकराइड सामग्री ज्यादातर स्टार्च, हाइलूरोनिक एसिड, हेपरिन, चिटिन और अन्य अवयवों से प्राप्त होती है, और उनकी जैव-रासायनिकता और जैवअवक्रमणशीलता बहुत आदर्श होती है। प्रकृति में, चिटिन सामग्री में समृद्ध है और सेलूलोज़ को छोड़कर महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड का एक बड़ा वर्ग है। यह नॉन-टॉक्सिक है और इसका कोई साइड इफेक्ट नहीं है। यह मानव कोशिकाओं के लिए अच्छी आत्मीयता है, अस्वीकृति का कारण नहीं है, और इसकी अच्छी जैव-क्षमता और अवगुण है। इसके अलावा, इसमें जीवाणुरोधी, एंटीवायरल, एंटीट्यूमोर की विशेषताएं भी हैं, जो घाव भरने और मजबूत सोखने की क्षमता को बढ़ावा देती है। क्योंकि चिटिन में कई ध्रुवीय समूह होते हैं जैसे हाइड्रोजन बांड और इसमें उच्च क्रिस्टलीयता होती है, यह एसिड और क्षार में अघुलनशील होता है, और पानी में अघुलनशील होता है, इसलिए शरीर द्वारा इसका उपयोग करना मुश्किल है। हालांकि, चिटोसिन में डीसिटिलेटेड होने के बाद चिटिन को पतला एसिड और शरीर के तरल पदार्थ में भंग किया जा सकता है, और मानव शरीर द्वारा उपयोग किया जा सकता है। चिटिन और चिटोसन में उच्च रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, और चिकित्सा के क्षेत्र में संशोधन, कार्बोक्जिलाइज़ेशन, सियानेशन, एसिडिफिकेशन और अन्य संशोधनों के बाद उनका व्युत्पन्न व्यापक रूप से चिकित्सा क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, जैसे हेमोस्टैटिक एजेंट, फ्लोकुलेंट्स, अवशोषित सर्जिकल टांके, कृत्रिम त्वचा, घाव ड्रेसिंग, धीमी गति से रिलीज एंटी-कैंसर ड्रग्स या कीमोथेरेप्यूटिक्स, इमोबिलाइज्ड एंजाइम वाहक, पृथक्करण झिल्ली सामग्री आदि के एजेंट।
(4) रेशम फाइब्रोइन
रेशम फाइब्रोइन ज्यादातर रेशम से प्राप्त होता है और इसमें बहुत समृद्ध अमीनो एसिड होता है, इसलिए इसमें अच्छी जैव-रासायनिकता होती है, और यह उत्कृष्ट पारदर्शिता और हवा पारगम्यता और अच्छे फिल्म-निर्माण प्रभाव के साथ गैर-एलर्जेनिक या कार्सिनोजेनिक साबित हुई है। हालांकि, रेशम फाइब्रोइन की आणविक संरचना, रेशम फाइब्रोइन की हाइड्रोफिलिसिस और फिल्म निर्माण के बाद यांत्रिक गुणों के कारण अच्छा नहीं है। सम्मिश्रण संशोधन पद्धति के माध्यम से, मिश्रित मैक्रोमोलेक्यूल्स और रेशम फाइब्रोइन के बीच गठित हाइड्रोजन बॉन्ड और अन्य बल संरचना को प्रभावी ढंग से यांत्रिक गुणों, थर्मल गुणों और रेशम फाइब्रिन सामग्री के पानी की घुलनशीलता में सुधार करने के लिए रेशम फाइब्रोइन अणुओं को प्रेरित कर रहे हैं। वर्तमान में, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में, यह घाव कोटिंग सामग्री, कृत्रिम त्वचा, कृत्रिम कण्डरा स्नायुबंधन, संपर्क लेंस, दवा वाहक, कृत्रिम रक्त वाहिका वाहक और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
2. अपमानजनक बहुलक सामग्री के माइक्रोबियल संश्लेषण
अपमानजनक बहुलक सामग्री के माइक्रोबियल संश्लेषण कुछ कार्बनिक पदार्थों (जैसे कि ग्लूकोज या स्टार्च) के उपयोग को संदर्भित करता है, जो कि खाद्य पदार्थों के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक पदार्थों को पॉलिएस्टर में जटिल प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के तहत अलग-अलग विशेषताओं के साथ सूक्ष्म जीवों के किण्वन के रूप में संश्लेषित करता है। या पॉलीसेकेराइड पॉलिमर। वर्तमान में, नैदानिक अभ्यास में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले माइक्रोबियल सिंथेटिक पॉलीमर बायोडिग्रेडेबल सामग्री में मुख्य रूप से दो प्रकार शामिल हैं: बायोपॉलेस्टर (पीएचए) और पॉलीहाइड्रॉक्सीब्यूटाइल एस्टर (पीएचबी)। उदाहरण के रूप में PHB को लें। PHB माइक्रोबियल कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित एक उच्च आणविक बहुलक है। इसकी संरचना और प्रदर्शन प्राकृतिक मैक्रोमोलेक्युलर डिग्रेडेबल सामग्रियों से भिन्न होते हैं, लेकिन प्राकृतिक और रासायनिक संश्लेषण के साथ एलिफैटिक पॉलिएस्टर पॉलिमर के समान हैं, बहुलक का लाभ, गिरावट उत्पादों को अंततः चयापचय के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के रूप में उत्सर्जित किया जाता है, बिना किसी विषाक्त पदार्थों के। रासायनिक कच्चे माल के संश्लेषण द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। इसके अलावा, तांग सुयांग और अन्य अध्ययनों से पता चला है कि पीएचबी में उत्कृष्ट जैव-अनुकूलता है। वर्तमान में, यह व्यापक रूप से शोषक सर्जिकल टांके, आर्थोपेडिक सामग्री और ड्रग कंट्रोल सिस्टम में उपयोग किया गया है।
3. सड़ सकने वाले बहुलक पदार्थों का रासायनिक संश्लेषण
प्राकृतिक पॉलिमर की तुलना में, रासायनिक विधियों द्वारा संश्लेषित बायोडिग्रेडेबल बहुलक सामग्री को वास्तविक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुसार चुना जा सकता है, उपयुक्त मोनोमर्स का चयन करके या संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रतिक्रिया की स्थिति को नियंत्रित करके, या सरल और कम लागत वाले भौतिक या रासायनिक संशोधन का प्रदर्शन कर सकते हैं। , आदि, लक्ष्य सामग्री को संश्लेषित करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए इसकी संरचना और प्रदर्शन को डिजाइन और समायोजित करना। उदाहरण के लिए, रासायनिक नियंत्रण विधियों के माध्यम से, आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए बहुलक सामग्री की शक्ति, गिरावट की दर, सूक्ष्म संरचना और पारगम्यता में सुधार किया जा सकता है। वर्तमान में विकसित और शोधित रासायनिक रूप से संश्लेषित बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर में, मुख्य श्रृंखला में आमतौर पर हाइड्रोलाइज़ेबल एस्टर समूह, एमिडो समूह या यूरिया समूह होते हैं। वर्तमान क्लिनिकल बायोमेडिकल प्रैक्टिस में पॉलीग्लाइकोलाइड (पीजीए), पॉलीएलैक्टिक एसिड (पीएलए) और पॉलीलेक्टिक एसिड -ग्लाइकोलिक एसिड कॉपोलीमर (पीएलजीए) के रूप में निम्न शोधित और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रासायनिक संश्लेषित अपघर्षक बहुलक सामग्री के निम्न प्रकार हैं। ), पॉलीकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), आदि को पेश किया जाएगा।
(1) बहुभुज (PGA)
पीजीए सबसे सरल संरचना वाला रैखिक एलीफेटिक पॉलिएस्टर है। यह मूल स्रोत के रूप में ग्लाइकोलिक एसिड का उपयोग करता है और इसमें कच्चे माल की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, मुख्य रूप से चुकंदर, अपरिपक्व अंगूर का रस और गन्ना। मौजूदा बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर के बीच, पीजीए की गिरावट दर अपेक्षाकृत तेज है, विशेष रूप से ताकत कम समय में तेजी से कम हो जाती है। पीजीए पहली बायोडिग्रेडेबल बहुलक सामग्री है जिसे सर्जिकल टांके को अवशोषित करने के लिए लागू किया जाता है। इसके गिरावट उत्पाद ग्लाइकोलिक एसिड के चयापचयों को अंततः मानव शरीर को नुकसान पहुंचाए बिना शरीर से पूरी तरह से उत्सर्जित किया जा सकता है। कुछ साहित्य यह दर्शाते हैं कि पीजीए sutures 2 सप्ताह के लिए शरीर में रहने के बाद, तन्यता ताकत को आधे से कम किया जा सकता है, और शरीर लगभग 4 महीने में पूर्ण गिरावट और अवशोषण की स्थिति तक पहुंच सकता है। ग्लाइकोलिक एसिड द्वारा तैयार पीजीए सामग्री का आणविक भार 10,000 से अधिक है और इसका उपयोग सर्जिकल टांकों के लिए किया जा सकता है। हालांकि, इसकी उच्च क्रिस्टलीयता (46% -50%) के कारण, इसमें कठिन प्रसंस्करण, कम ताकत और तेजी से गिरावट की दर का नुकसान है, लेकिन यह प्रत्यारोपण योग्य सामग्री की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इसलिए, लोग अपने आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए अपने भौतिक और रासायनिक गुणों का अनुकूलन करने के लिए विभिन्न तरीकों के माध्यम से इसे संशोधित करते हैं। उदाहरण के लिए, कोपॉलीमराइजेशन संशोधन के माध्यम से एक कॉपोलीमर बनाने के लिए जो दो गुणों को एकीकृत करता है, जिससे डीजीए, आदि की यांत्रिक गुणों में गिरावट, जैव-रासायनिकता में सुधार होता है; या पीजीए की ताकत और अन्य गुणों में सुधार करने के लिए अपने स्वयं के बहुलक फाइबर या एडिटिव्स आदि को मिलाकर एक मिश्रण बनाने के लिए सम्मिश्रण संशोधन लागू करें। वर्तमान में, संशोधित पीजीए को व्यापक रूप से सोखने योग्य टांके, टिशू इंजीनियरिंग, ड्रग कंट्रोल सिस्टम, शोषक अस्थि नाखून, हड्डी प्लेटें और सर्जिकल सुधार सामग्री में इस्तेमाल किया गया है।
(2) पॉलीएलैक्टिक एसिड (PLA)
1966 में, कुलकर्णी एट अल। पाया कि कम आणविक वजन और उच्च आणविक भार PLA उत्कृष्ट biocompatibility है। अंतिम गिरावट उत्पादों H2O और CO2 हैं। मध्यवर्ती उत्पाद लैक्टिक एसिड भी शरीर में एक सामान्य शर्करा मेटाबोलाइट है, जिससे जीव पर कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ेगा। इससे पीएलए का एक जैव चिकित्सा सामग्री [29-30] के रूप में अनुसंधान और अनुप्रयोग हुआ। 1997 में, फार्मास्युटिकल एक्सपीरिएंस और मेडिकल सटर के रूप में नैदानिक उपयोग के लिए FDA द्वारा PLA को मंजूरी दी गई थी। PLA लैक्टिक एसिड मोनोमर का एक होमोपोलिमर है। क्योंकि लैक्टाइड (LA) एक चिरल अणु है, इसमें दो प्रकार के वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ होते हैं, इसलिए PLA में L- पॉलीएलैक्टिक एसिड (PLLA), दाएं हाथ से पॉलीलैक्टिक एसिड (PDLA), रेसमीलाइज़ेशन Polylactic एसिड (PDLLA) ये तीन हैं- आयामी विन्यास। उनमें से, PLLA और PDLA अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर हैं जिनमें उच्च तन्यता और धीमी गिरावट दर है। वे सर्जिकल प्लास्टिक सामग्री, सर्जिकल टांके और प्रत्यारोपण सामग्री के लिए आदर्श सामग्री हैं; जबकि PDLLA कम ताकत और गिरावट की दर के साथ एक अनाकार कॉपोलीमर है। तेज, अक्सर दवा वितरण वाहक और कम शक्ति वाले ऊतक पुनर्जनन मचानों में उपयोग किया जाता है। हालांकि, पीएलए जीजी की गिरावट की दर को नियंत्रित करना, भंगुर और खराब प्रभाव प्रतिरोध करना मुश्किल है, जो इसकी आवेदन सीमा को गंभीर रूप से सीमित करता है। हाल के वर्षों में, लोगों ने विभिन्न संशोधन विधियों का उपयोग किया है जैसे कि कोपोलिबराइजेशन संशोधन, स्व-प्रबलित पॉलीलैक्टिक एसिड की तैयारी, या गिरावट की दर को नियंत्रित करने और पीएलए के लचीलेपन में सुधार करने के लिए अन्य पदार्थों के साथ मिश्रित सामग्री का गठन, ताकि लगातार इसके आवेदन का विस्तार हो सके। खेत। उदाहरण के लिए, पॉलीएलैक्टिक एसिड एक हाइड्रोफोबिक बहुलक है, जो दवा वाहक में अपने आवेदन को सीमित करता है। इसलिए, लोग हाइड्रोफिलिक पदार्थों (जैसे पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल, पॉलीग्लाइकोलिक एसिड, पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड, आदि) के साथ पॉलीलैक्टिक एसिड को कॉपी करके इसकी हाइड्रोफिलिसिटी में सुधार करते हैं। वर्तमान में, पीएलए / पीएलजीए प्रत्यारोपण व्यापक रूप से एंटी-ट्यूमर दवाओं, पॉलीपेप्टाइड्स, प्रोटीन ड्रग्स और चीनी दवाओं के लिए धीमी और नियंत्रित रिलीज वाहक के रूप में उपयोग किया गया है। इसके अलावा, पीएलए और संशोधित पीएलए व्यापक रूप से नेत्र सामग्री, सर्जिकल टांके, फ्रैक्चर के लिए आंतरिक निर्धारण सामग्री और ऊतक इंजीनियरिंग मरम्मत में उपयोग किया जाता है।
(3) पॉलीकैप्रोलैक्टोन (PCL)
पीसीएल कम पिघलने बिंदु और कांच संक्रमण तापमान के साथ एक अर्ध-क्रिस्टलीय रैखिक पॉलिएस्टर है, बहुत कम तन्यता ताकत (23 एमपीए), ब्रेक पर उच्च बढ़ाव (700%), और कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स में आसानी से घुलनशील है। विभिन्न पॉलिमर के साथ Copolymerized, यह अच्छा थर्माप्लास्टिक और मोल्डिंग प्रक्रिया है; इसके अलावा, पीसीएल कच्चे माल आसानी से उपलब्ध हैं, गिरावट की दर धीमी है, और इसमें उत्कृष्ट दवा पारगम्यता और जैव रासायनिक समानता है। इसलिए, यह व्यापक रूप से सर्जिकल टांके, आंतरिक हड्डी ग्राफ्ट निर्धारण उपकरण, चिकित्सा उपकरण, और बायोडिग्रेडेबल नियंत्रित रिलीज वाहक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, पीएलए को संशोधित करके इसकी हाइड्रोफिलिसिटी और गिरावट की दर में सुधार करने के लिए, इसकी एप्लिकेशन रेंज को और अधिक विस्तारित किया जा सकता है, जैसे अंग की मरम्मत सामग्री, कृत्रिम त्वचा, सर्जिकल विरोधी आसंजन झिल्ली, और ऊतक और सेल इंजीनियरिंग।
3. निष्कर्ष
बायोडिग्रेडेबल सामग्री अच्छे भौतिक और रासायनिक गुणों, जैविक गुणों और जैव-रासायनिक गुणों को दर्शाती है, और वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार समायोजित और संसाधित की जा सकती है, जो कि बायोमेडिसिन की कार्यात्मक आवश्यकताओं को सबसे बड़ी हद तक पूरा करती है, और उन्हें जैव-चिकित्सा के कई क्षेत्रों में उपयोगी बनाती है। व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इस स्तर पर, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अनुसंधान हॉटस्पॉट को टिशू इंजीनियरिंग मचान सामग्री जैसे अधिक जटिल क्षेत्रों में सिवनी और फिक्सेशन से स्थानांतरित करना शुरू हो गया है। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों की उच्च लागत अभी भी उनके जमीनी स्तर पर प्रचार पर एक निश्चित प्रभाव डालती है। विशेष रूप से, विभिन्न वस्तुओं के लिए उपयुक्त गिरावट दर को नियंत्रित करने की समस्या को तत्काल हल करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, छोटी अवधि की दवा वाहक की जरूरतों को पूरा करने के लिए पीसीएल की गिरावट दर को कैसे समायोजित करें, और हड्डी ऊतक इंजीनियरिंग की जरूरतों को पूरा करने के लिए पीएलए की गिरावट की दर को कैसे समायोजित करें। लेकिन सामान्य तौर पर, यह माना जाता है कि संबंधित विषयों और प्रौद्योगिकियों के निरंतर विकास और उन्नति के साथ, बायोडिग्रेडेबल सामग्री और सामग्री लागत के गिरावट दर नियंत्रण से संबंधित समस्याओं को धीरे-धीरे हल किया जाएगा। बायोमेडिसिन के क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्री के अनुसंधान और विकास के लिए आवेदन भी आगे विकसित किया जाएगा।
1. बायोडिग्रेडेबल सामग्री का नवीनीकरण सिद्धांत
बायोडिग्रेडेबल सामग्री शरीर के तरल पदार्थ, कार्बनिक मैक्रोमोलेक्यूल्स, एंजाइम, मुक्त कणों, कोशिकाओं, आदि जैसे विभिन्न कारकों के जैविक वातावरण के साथ बातचीत करते हैं, और धीरे-धीरे हाइड्रोलाइसिस, एंजाइमोलिसिस और ऑक्सीकरण जैसी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से कम आणविक भार यौगिकों में नीचा दिखाते हैं। एक प्रकार का पौधा। अवशोषण, पाचन और चयापचय प्रतिक्रियाओं के बाद, गिरावट उत्पादों को शरीर से उत्सर्जित किया जाता है या शरीर के सामान्य चयापचय में भाग लेते हैं ताकि शरीर द्वारा गिरावट की प्रक्रिया को पूरा किया जा सके। यदि शरीर का तरल पदार्थ ऊतक से जैविक पदार्थ में प्रवेश करता है या जैविक पदार्थ का एक निश्चित घटक शरीर के तरल पदार्थ में भंग हो जाता है, तो मात्रा में वृद्धि के कारण सामग्री का विस्तार होगा और अपने स्वयं के पदार्थ को बाहर निकाल देगा। यह प्रक्रिया सामग्री के हाइड्रोजन बांड और वैन डेर वाल्स बल को नष्ट कर देती है। , सामग्री में दरारें या voids का कारण होगा, और अंततः सामग्री जैविक वातावरण में रासायनिक गिरावट से गुजरना होगा। नैदानिक अभ्यास में, लोगों को उम्मीद है कि प्रत्यारोपित बायोडिग्रेडेबल सामग्री जैविक ऊतक उपचार अवधि के दौरान भेदभाव और गिरावट प्रतिक्रियाओं को भी उसी प्रक्रिया के अनुसार पूरा करेगी, ताकि प्रत्यारोपित होने के कारण शरीर की जीजी की सूजन या तनाव प्रतिक्रिया से बचा जा सके; सामग्री। हम जानते हैं कि त्वचा के ऊतकों का उपचार समय आमतौर पर 3 से 10 दिनों के भीतर होता है, आंत के ऊतकों का उपचार समय आमतौर पर 1 और 2 महीने के बीच होता है, और बड़े अंग के ऊतकों के लिए उपचार का समय अक्सर 6 महीने या उससे अधिक होता है। बायोडिग्रेडेबल बायोमैटेरियल्स मानव शरीर में प्रत्यारोपित होने के बाद, उनके क्षरण प्रदर्शन और गिरावट उत्पादों का जैविक पर्यावरण, सामग्री प्रतिक्रियाओं और मानव शरीर प्रतिक्रियाओं पर बहुत प्रभाव पड़ता है। धीमी गिरावट दर या गिरावट उत्पादों के लंबे निवास समय आसानी से मानव ऊतकों में सूजन पैदा कर सकता है। , घनास्त्रता और अन्य प्रतिकूल प्रतिक्रिया। अध्ययन [6] से पता चला है कि अधिकांश बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों की गिरावट की प्रक्रिया और प्रगति सर्वोत्तम अपेक्षित परिणामों के साथ असंगत हैं। इसलिए, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अनुसंधान और नैदानिक अनुप्रयोग में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अवक्रमण-संबंधित मुद्दों को सावधानी से, विशेष रूप से गिरावट दर और गिरावट उत्पादों के साथ इलाज किया जाना चाहिए।
2. बायोडिग्रेडेबल सामग्री का मूल वर्गीकरण और अनुप्रयोग
मानव शरीर में बायोडिग्रेडेबल सामग्री का उपयोग किया जाता है और स्वयं सामग्री और मानव शरीर पर इसके प्रभावों के संदर्भ में सख्त शर्तों को पूरा करना चाहिए: प्रक्रिया करने में आसान, कम कीमत, आसान स्टरलाइज़, निश्चित गिरावट समय, जैविक स्थिरता और यांत्रिक गुणों को पूरा करने के लिए इम्प्लांटेशन साइट, गुड हिस्टोकोम्पैटिबिलिटी, ब्लड कम्पैटिबिलिटी और मेकैनिकल कम्पैटिबिलिटी, नो पाइरोजेन रिएक्शन, जेनेटिक टॉक्सिसिटी, टेराटोजेनिटी और कार्सिनोजेनिटी, न जलन और सेंसिटिविटी की जरूरत।
वर्तमान में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों को विभिन्न प्रक्रियाओं और स्रोतों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जिनमें प्राकृतिक बहुलक अपघर्षक सामग्री, माइक्रोबियल सिंथेटिक अपघर्षक बहुलक सामग्री, और रासायनिक रूप से संश्लेषित बहुलक सामग्री [3,9] शामिल हैं। विशिष्ट वर्गीकरण और आवेदन को निम्नानुसार संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:
1. प्राकृतिक बहुलक biodegradable सामग्री
वर्तमान में, बायोमेडिकल क्षेत्र में सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले प्राकृतिक बहुलक बायोडिग्रेडेबल सामग्री में मुख्य रूप से जिलेटिन, कोलेजन, पॉलीसेकेराइड और रेशम फाइब्रोइन शामिल हैं।
(1) जिलेटिन सामग्री
जिलेटिन ज्यादातर स्तनधारी त्वचा, हड्डी, कण्डरा, पूंछ और अन्य ऊतकों से प्राप्त होता है। इसकी सबसे उल्लेखनीय विशेषता पानी में घुलनशील बहुलक है, जो पानी को अवशोषित करने के बाद धीरे-धीरे फैलती है और नरम हो जाती है, और इसमें जैव-रासायनिकता, संकरण और जैव-निम्नीकरण है। जिलेटिन की विशेषताओं का उपयोग करते हुए, एंजाइमों द्वारा सड़ने में आसान, और मानव शरीर द्वारा अवशोषित होने के लिए आसान, इसका उपयोग दवा वाहक, उत्तेजक या धीमी गति से जारी गोले में धीमी गति से जारी सामग्री के रूप में किया जा सकता है; इसकी अच्छी हवा की पारगम्यता और पानी की पारगम्यता के कारण घाव ड्रेसिंग और कृत्रिम त्वचा सामग्री के रूप में, यह घाव से तरल पदार्थ या माध्यमिक संक्रमण के लक्षणों की घटना को रोक सकता है; इसके अलावा, जिलेटिन प्लाज्मा विकल्प अपमानजनक, गैर विषैले और गैर-इम्यूनोजेनिक, आदि नैदानिक लाभ हैं।
(२) कोलेजन
कोलेजन संयोजी ऊतक का मुख्य घटक है, जो जानवरों में प्रोटीन सामग्री का लगभग 1/3 हिस्सा है। यह मुख्य रूप से जानवरों के ऊतकों, त्वचा, स्नायुबंधन और उपास्थि में पाया जाता है। इसमें शरीर के अंगों का समर्थन करने, यांत्रिक स्थिरता, लोच और शक्ति बनाए रखने के कार्य हैं। एक प्राकृतिक जैविक संसाधन के रूप में, इसमें अच्छी जैव-रासायनिकता, कम इम्युनोजेनेसिटी और बायोडिग्रेडेबिलिटी की विशेषताएं हैं; नैदानिक उपयोग से पता चला है कि कोलेजन दोषपूर्ण ऊतकों की मरम्मत, उत्थान और पुनर्निर्माण को बढ़ावा दे सकता है; लेकिन इसमें पर्याप्त कमी है यांत्रिक ताकत को अन्य जैविक सामग्रियों के साथ क्रॉस-लिंकिंग संशोधन या समग्र उपयोग द्वारा सुधार किया जा सकता है]। वर्तमान में, कोलेजन का उपयोग व्यापक रूप से बायोडिग्रेडेबल टांके, हेमोस्टैटिक एजेंट और घाव ड्रेसिंग, जैविक पैच, हड्डी की मरम्मत सामग्री, हेमोडायलिसिस झिल्ली, हेमोस्टैटिक एजेंट, ड्रग रिलीज वाहक, और ऊतक इंजीनियरिंग मचान के रूप में किया जाता है, विभिन्न नेत्र उपचार उपकरण और अन्य पहलुओं। हालांकि, नैदानिक मुद्दों की जटिलता और उत्पाद उन्नयन की आवश्यकता के मद्देनजर, कोलेजन के अनुप्रयोग अनुसंधान में अभी भी कई समस्याओं का समाधान किया जाना है, जैसे कि विषम कोलोन की संभावित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, अवशिष्ट क्रॉस-लिंकिंग की संभावित साइटोटॉक्सिसिटी एजेंट, और आरोपण। कोलेजन जैसे उत्पादों की यांत्रिक शक्ति और क्षरण नियंत्रणीयता।
(3) पॉलीसैकराइड सामग्री
पॉलीसैकराइड सामग्री ज्यादातर स्टार्च, हाइलूरोनिक एसिड, हेपरिन, चिटिन और अन्य अवयवों से प्राप्त होती है, और उनकी जैव-रासायनिकता और जैवअवक्रमणशीलता बहुत आदर्श होती है। प्रकृति में, चिटिन सामग्री में समृद्ध है और सेलूलोज़ को छोड़कर महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड का एक बड़ा वर्ग है। यह नॉन-टॉक्सिक है और इसका कोई साइड इफेक्ट नहीं है। यह मानव कोशिकाओं के लिए अच्छी आत्मीयता है, अस्वीकृति का कारण नहीं है, और इसकी अच्छी जैव-क्षमता और अवगुण है। इसके अलावा, इसमें जीवाणुरोधी, एंटीवायरल, एंटीट्यूमोर की विशेषताएं भी हैं, जो घाव भरने और मजबूत सोखने की क्षमता को बढ़ावा देती है। क्योंकि चिटिन में कई ध्रुवीय समूह होते हैं जैसे हाइड्रोजन बांड और इसमें उच्च क्रिस्टलीयता होती है, यह एसिड और क्षार में अघुलनशील होता है, और पानी में अघुलनशील होता है, इसलिए शरीर द्वारा इसका उपयोग करना मुश्किल है। हालांकि, चिटोसिन में डीसिटिलेटेड होने के बाद चिटिन को पतला एसिड और शरीर के तरल पदार्थ में भंग किया जा सकता है, और मानव शरीर द्वारा उपयोग किया जा सकता है। चिटिन और चिटोसन में उच्च रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, और चिकित्सा के क्षेत्र में संशोधन, कार्बोक्जिलाइज़ेशन, सियानेशन, एसिडिफिकेशन और अन्य संशोधनों के बाद उनका व्युत्पन्न व्यापक रूप से चिकित्सा क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, जैसे हेमोस्टैटिक एजेंट, फ्लोकुलेंट्स, अवशोषित सर्जिकल टांके, कृत्रिम त्वचा, घाव ड्रेसिंग, धीमी गति से रिलीज एंटी-कैंसर ड्रग्स या कीमोथेरेप्यूटिक्स, इमोबिलाइज्ड एंजाइम वाहक, पृथक्करण झिल्ली सामग्री आदि के एजेंट।
(4) रेशम फाइब्रोइन
रेशम फाइब्रोइन ज्यादातर रेशम से प्राप्त होता है और इसमें बहुत समृद्ध अमीनो एसिड होता है, इसलिए इसमें अच्छी जैव-रासायनिकता होती है, और यह उत्कृष्ट पारदर्शिता और हवा पारगम्यता और अच्छे फिल्म-निर्माण प्रभाव के साथ गैर-एलर्जेनिक या कार्सिनोजेनिक साबित हुई है। हालांकि, रेशम फाइब्रोइन की आणविक संरचना, रेशम फाइब्रोइन की हाइड्रोफिलिसिस और फिल्म निर्माण के बाद यांत्रिक गुणों के कारण अच्छा नहीं है। सम्मिश्रण संशोधन पद्धति के माध्यम से, मिश्रित मैक्रोमोलेक्यूल्स और रेशम फाइब्रोइन के बीच गठित हाइड्रोजन बॉन्ड और अन्य बल संरचना को प्रभावी ढंग से यांत्रिक गुणों, थर्मल गुणों और रेशम फाइब्रिन सामग्री के पानी की घुलनशीलता में सुधार करने के लिए रेशम फाइब्रोइन अणुओं को प्रेरित कर रहे हैं। वर्तमान में, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में, यह घाव कोटिंग सामग्री, कृत्रिम त्वचा, कृत्रिम कण्डरा स्नायुबंधन, संपर्क लेंस, दवा वाहक, कृत्रिम रक्त वाहिका वाहक और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
2. अपमानजनक बहुलक सामग्री के माइक्रोबियल संश्लेषण
अपमानजनक बहुलक सामग्री के माइक्रोबियल संश्लेषण कुछ कार्बनिक पदार्थों (जैसे कि ग्लूकोज या स्टार्च) के उपयोग को संदर्भित करता है, जो कि खाद्य पदार्थों के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक पदार्थों को पॉलिएस्टर में जटिल प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के तहत अलग-अलग विशेषताओं के साथ सूक्ष्म जीवों के किण्वन के रूप में संश्लेषित करता है। या पॉलीसेकेराइड पॉलिमर। वर्तमान में, नैदानिक अभ्यास में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले माइक्रोबियल सिंथेटिक पॉलीमर बायोडिग्रेडेबल सामग्री में मुख्य रूप से दो प्रकार शामिल हैं: बायोपॉलेस्टर (पीएचए) और पॉलीहाइड्रॉक्सीब्यूटाइल एस्टर (पीएचबी)। उदाहरण के रूप में PHB को लें। PHB माइक्रोबियल कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित एक उच्च आणविक बहुलक है। इसकी संरचना और प्रदर्शन प्राकृतिक मैक्रोमोलेक्युलर डिग्रेडेबल सामग्रियों से भिन्न होते हैं, लेकिन प्राकृतिक और रासायनिक संश्लेषण के साथ एलिफैटिक पॉलिएस्टर पॉलिमर के समान हैं, बहुलक का लाभ, गिरावट उत्पादों को अंततः चयापचय के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के रूप में उत्सर्जित किया जाता है, बिना किसी विषाक्त पदार्थों के। रासायनिक कच्चे माल के संश्लेषण द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। इसके अलावा, तांग सुयांग और अन्य अध्ययनों से पता चला है कि पीएचबी में उत्कृष्ट जैव-अनुकूलता है। वर्तमान में, यह व्यापक रूप से शोषक सर्जिकल टांके, आर्थोपेडिक सामग्री और ड्रग कंट्रोल सिस्टम में उपयोग किया गया है।
3. सड़ सकने वाले बहुलक पदार्थों का रासायनिक संश्लेषण
प्राकृतिक पॉलिमर की तुलना में, रासायनिक विधियों द्वारा संश्लेषित बायोडिग्रेडेबल बहुलक सामग्री को वास्तविक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुसार चुना जा सकता है, उपयुक्त मोनोमर्स का चयन करके या संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रतिक्रिया की स्थिति को नियंत्रित करके, या सरल और कम लागत वाले भौतिक या रासायनिक संशोधन का प्रदर्शन कर सकते हैं। , आदि, लक्ष्य सामग्री को संश्लेषित करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए इसकी संरचना और प्रदर्शन को डिजाइन और समायोजित करना। उदाहरण के लिए, रासायनिक नियंत्रण विधियों के माध्यम से, आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए बहुलक सामग्री की शक्ति, गिरावट की दर, सूक्ष्म संरचना और पारगम्यता में सुधार किया जा सकता है। वर्तमान में विकसित और शोधित रासायनिक रूप से संश्लेषित बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर में, मुख्य श्रृंखला में आमतौर पर हाइड्रोलाइज़ेबल एस्टर समूह, एमिडो समूह या यूरिया समूह होते हैं। वर्तमान क्लिनिकल बायोमेडिकल प्रैक्टिस में पॉलीग्लाइकोलाइड (पीजीए), पॉलीएलैक्टिक एसिड (पीएलए) और पॉलीलेक्टिक एसिड -ग्लाइकोलिक एसिड कॉपोलीमर (पीएलजीए) के रूप में निम्न शोधित और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रासायनिक संश्लेषित अपघर्षक बहुलक सामग्री के निम्न प्रकार हैं। ), पॉलीकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), आदि को पेश किया जाएगा।
(1) बहुभुज (PGA)
पीजीए सबसे सरल संरचना वाला रैखिक एलीफेटिक पॉलिएस्टर है। यह मूल स्रोत के रूप में ग्लाइकोलिक एसिड का उपयोग करता है और इसमें कच्चे माल की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, मुख्य रूप से चुकंदर, अपरिपक्व अंगूर का रस और गन्ना। मौजूदा बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर के बीच, पीजीए की गिरावट दर अपेक्षाकृत तेज है, विशेष रूप से ताकत कम समय में तेजी से कम हो जाती है। पीजीए पहली बायोडिग्रेडेबल बहुलक सामग्री है जिसे सर्जिकल टांके को अवशोषित करने के लिए लागू किया जाता है। इसके गिरावट उत्पाद ग्लाइकोलिक एसिड के चयापचयों को अंततः मानव शरीर को नुकसान पहुंचाए बिना शरीर से पूरी तरह से उत्सर्जित किया जा सकता है। कुछ साहित्य यह दर्शाते हैं कि पीजीए sutures 2 सप्ताह के लिए शरीर में रहने के बाद, तन्यता ताकत को आधे से कम किया जा सकता है, और शरीर लगभग 4 महीने में पूर्ण गिरावट और अवशोषण की स्थिति तक पहुंच सकता है। ग्लाइकोलिक एसिड द्वारा तैयार पीजीए सामग्री का आणविक भार 10,000 से अधिक है और इसका उपयोग सर्जिकल टांकों के लिए किया जा सकता है। हालांकि, इसकी उच्च क्रिस्टलीयता (46% -50%) के कारण, इसमें कठिन प्रसंस्करण, कम ताकत और तेजी से गिरावट की दर का नुकसान है, लेकिन यह प्रत्यारोपण योग्य सामग्री की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इसलिए, लोग अपने आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए अपने भौतिक और रासायनिक गुणों का अनुकूलन करने के लिए विभिन्न तरीकों के माध्यम से इसे संशोधित करते हैं। उदाहरण के लिए, कोपॉलीमराइजेशन संशोधन के माध्यम से एक कॉपोलीमर बनाने के लिए जो दो गुणों को एकीकृत करता है, जिससे डीजीए, आदि की यांत्रिक गुणों में गिरावट, जैव-रासायनिकता में सुधार होता है; या पीजीए की ताकत और अन्य गुणों में सुधार करने के लिए अपने स्वयं के बहुलक फाइबर या एडिटिव्स आदि को मिलाकर एक मिश्रण बनाने के लिए सम्मिश्रण संशोधन लागू करें। वर्तमान में, संशोधित पीजीए को व्यापक रूप से सोखने योग्य टांके, टिशू इंजीनियरिंग, ड्रग कंट्रोल सिस्टम, शोषक अस्थि नाखून, हड्डी प्लेटें और सर्जिकल सुधार सामग्री में इस्तेमाल किया गया है।
(2) पॉलीएलैक्टिक एसिड (PLA)
1966 में, कुलकर्णी एट अल। पाया कि कम आणविक वजन और उच्च आणविक भार PLA उत्कृष्ट biocompatibility है। अंतिम गिरावट उत्पादों H2O और CO2 हैं। मध्यवर्ती उत्पाद लैक्टिक एसिड भी शरीर में एक सामान्य शर्करा मेटाबोलाइट है, जिससे जीव पर कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ेगा। इससे पीएलए का एक जैव चिकित्सा सामग्री [29-30] के रूप में अनुसंधान और अनुप्रयोग हुआ। 1997 में, फार्मास्युटिकल एक्सपीरिएंस और मेडिकल सटर के रूप में नैदानिक उपयोग के लिए FDA द्वारा PLA को मंजूरी दी गई थी। PLA लैक्टिक एसिड मोनोमर का एक होमोपोलिमर है। क्योंकि लैक्टाइड (LA) एक चिरल अणु है, इसमें दो प्रकार के वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ होते हैं, इसलिए PLA में L- पॉलीएलैक्टिक एसिड (PLLA), दाएं हाथ से पॉलीलैक्टिक एसिड (PDLA), रेसमीलाइज़ेशन Polylactic एसिड (PDLLA) ये तीन हैं- आयामी विन्यास। उनमें से, PLLA और PDLA अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर हैं जिनमें उच्च तन्यता और धीमी गिरावट दर है। वे सर्जिकल प्लास्टिक सामग्री, सर्जिकल टांके और प्रत्यारोपण सामग्री के लिए आदर्श सामग्री हैं; जबकि PDLLA कम ताकत और गिरावट की दर के साथ एक अनाकार कॉपोलीमर है। तेज, अक्सर दवा वितरण वाहक और कम शक्ति वाले ऊतक पुनर्जनन मचानों में उपयोग किया जाता है। हालांकि, पीएलए जीजी की गिरावट की दर को नियंत्रित करना, भंगुर और खराब प्रभाव प्रतिरोध करना मुश्किल है, जो इसकी आवेदन सीमा को गंभीर रूप से सीमित करता है। हाल के वर्षों में, लोगों ने विभिन्न संशोधन विधियों का उपयोग किया है जैसे कि कोपोलिबराइजेशन संशोधन, स्व-प्रबलित पॉलीलैक्टिक एसिड की तैयारी, या गिरावट की दर को नियंत्रित करने और पीएलए के लचीलेपन में सुधार करने के लिए अन्य पदार्थों के साथ मिश्रित सामग्री का गठन, ताकि लगातार इसके आवेदन का विस्तार हो सके। खेत। उदाहरण के लिए, पॉलीएलैक्टिक एसिड एक हाइड्रोफोबिक बहुलक है, जो दवा वाहक में अपने आवेदन को सीमित करता है। इसलिए, लोग हाइड्रोफिलिक पदार्थों (जैसे पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल, पॉलीग्लाइकोलिक एसिड, पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड, आदि) के साथ पॉलीलैक्टिक एसिड को कॉपी करके इसकी हाइड्रोफिलिसिटी में सुधार करते हैं। वर्तमान में, पीएलए / पीएलजीए प्रत्यारोपण व्यापक रूप से एंटी-ट्यूमर दवाओं, पॉलीपेप्टाइड्स, प्रोटीन ड्रग्स और चीनी दवाओं के लिए धीमी और नियंत्रित रिलीज वाहक के रूप में उपयोग किया गया है। इसके अलावा, पीएलए और संशोधित पीएलए व्यापक रूप से नेत्र सामग्री, सर्जिकल टांके, फ्रैक्चर के लिए आंतरिक निर्धारण सामग्री और ऊतक इंजीनियरिंग मरम्मत में उपयोग किया जाता है।
(3) पॉलीकैप्रोलैक्टोन (PCL)
पीसीएल कम पिघलने बिंदु और कांच संक्रमण तापमान के साथ एक अर्ध-क्रिस्टलीय रैखिक पॉलिएस्टर है, बहुत कम तन्यता ताकत (23 एमपीए), ब्रेक पर उच्च बढ़ाव (700%), और कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स में आसानी से घुलनशील है। विभिन्न पॉलिमर के साथ Copolymerized, यह अच्छा थर्माप्लास्टिक और मोल्डिंग प्रक्रिया है; इसके अलावा, पीसीएल कच्चे माल आसानी से उपलब्ध हैं, गिरावट की दर धीमी है, और इसमें उत्कृष्ट दवा पारगम्यता और जैव रासायनिक समानता है। इसलिए, यह व्यापक रूप से सर्जिकल टांके, आंतरिक हड्डी ग्राफ्ट निर्धारण उपकरण, चिकित्सा उपकरण, और बायोडिग्रेडेबल नियंत्रित रिलीज वाहक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, पीएलए को संशोधित करके इसकी हाइड्रोफिलिसिटी और गिरावट की दर में सुधार करने के लिए, इसकी एप्लिकेशन रेंज को और अधिक विस्तारित किया जा सकता है, जैसे अंग की मरम्मत सामग्री, कृत्रिम त्वचा, सर्जिकल विरोधी आसंजन झिल्ली, और ऊतक और सेल इंजीनियरिंग।
3. निष्कर्ष
बायोडिग्रेडेबल सामग्री अच्छे भौतिक और रासायनिक गुणों, जैविक गुणों और जैव-रासायनिक गुणों को दर्शाती है, और वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार समायोजित और संसाधित की जा सकती है, जो कि बायोमेडिसिन की कार्यात्मक आवश्यकताओं को सबसे बड़ी हद तक पूरा करती है, और उन्हें जैव-चिकित्सा के कई क्षेत्रों में उपयोगी बनाती है। व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इस स्तर पर, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों के अनुसंधान हॉटस्पॉट को टिशू इंजीनियरिंग मचान सामग्री जैसे अधिक जटिल क्षेत्रों में सिवनी और फिक्सेशन से स्थानांतरित करना शुरू हो गया है। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों की उच्च लागत अभी भी उनके जमीनी स्तर पर प्रचार पर एक निश्चित प्रभाव डालती है। विशेष रूप से, विभिन्न वस्तुओं के लिए उपयुक्त गिरावट दर को नियंत्रित करने की समस्या को तत्काल हल करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, छोटी अवधि की दवा वाहक की जरूरतों को पूरा करने के लिए पीसीएल की गिरावट दर को कैसे समायोजित करें, और हड्डी ऊतक इंजीनियरिंग की जरूरतों को पूरा करने के लिए पीएलए की गिरावट की दर को कैसे समायोजित करें। लेकिन सामान्य तौर पर, यह माना जाता है कि संबंधित विषयों और प्रौद्योगिकियों के निरंतर विकास और उन्नति के साथ, बायोडिग्रेडेबल सामग्री और सामग्री लागत के गिरावट दर नियंत्रण से संबंधित समस्याओं को धीरे-धीरे हल किया जाएगा। बायोमेडिसिन के क्षेत्र में बायोडिग्रेडेबल सामग्री के अनुसंधान और विकास के लिए आवेदन भी आगे विकसित किया जाएगा।
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