Tiểu luận polymer y sinh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (571.58 KB, 25 trang )

MỤC LỤC

TIÊU ĐỀ

Trang

I/ Tổng quan về vật liệu polymer y sinh

1

II/ Phân loại vật liệu polymer y sinh

3

III/ Ứng dụng của vật liệu polymer y sinh

10

NHẬN XÉT

22

TÀI LIỆU THAM KHẢO

23

I/ Tổng quan về vật liệu polymer y sinh:
1/ Khái niệm:
Polymer y sinh là vật liệu polymer (có nguồn gốc thiên nhiên, nhân tạo, hoặc
tổng hợp) được sử dụng trong y học với mục đích điều trị, thay thế cơ quan hay

chức năng, hoặc tăng cường chức năng nào đó trong cơ thể người và động vật[1].
Mặc dù polymer y sinh được ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực y học, nhưng
nó củng có thể được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác như: công nghệ sinh
học, môi trường, nông-lâm-ngư nghiệp.
2/ Các yêu cầu đối với vật liệu polymer y sinh:
Tất cả các vật liệu polymer y sinh phải đáp ứng đầy đủ 4 yêu cầu cơ bản sau đây[13]:
•

Tính tương hợp sinh học và không độc hại:

Vật liệu polymer phải thích ứng với các mô, tế bào – nơi vật liệu tiếp xúc; có
khả năng kích thích sự hòa hợp với các mô này. Không gây sốc phản vệ với cơ thể
sau khi cấy ghép các vật liệu này trong thời gian dài. Sự xuất hiện phản ứng viêm
khi đưa vật ghép vào cơ thể là hiện tượng tự nhiên khi có vật lạ vào cơ thể, trong
trường hợp vật liệu có tính tương thích sinh học cao thì hiện tượng viêm do phản
vệ sẽ hết thúc trong vài ngày; trong trường hợp vật liệu không có tính tương thích
sinh học với mô tiếp xúc, hiện tượng viêm kéo dài do cơ thể thực hiện phản ứng
phản vệ để đào thải vật ghép ra ngoài cơ thể.
Vật liệu polymer phải thể hiện tính không độc hại khi thực hiện chức năng
trong suốt quá trình sử dụng trong cơ thể để bảo đảm tính an toàn trong quá trình
sử dụng.
•

Tính có thể khử trùng:

Tất cả các vật liệu cấy ghép phải được khử trùng trước khi thực hiện cấy ghép.
Các phương pháp khử trùng thông thường được sử dụng là: Tia gama, plasma, tia
cực tím; cồn, và nhiệt độ. Các vật liệu này phải không bị thay đổi tính chất, hình
dạng và cấu trúc khi sử dụng một trong những phương pháp khử trùng trước khi
đưa vào cơ thể để bảo đảm tính năng của chúng.

Vật liệu polymer y sinh

Page 2

•

Tính chức năng:

Mỗi một loại vật liệu polymer y học được dùng để thay thế, chữa trị phải có
một chức năng đặc biệt phù hợp với mục đích sử dụng của nó. Đôi khi các nhà
khoa học có thể kết hợp nhiều loại vật liệu khác nhau để đáp ứng chức năng, nhiệm
vụ của bộ phận cần thay thế.
•

Tính có thể chế tạo:

Vật liệu polymer phải có khả năng được chế tạo theo hình dạng và kích thước
yêu cầu. Nhiều trường hợp vật liệu polymer đáp ứng được các yêu cầu trên nhưng
không thể chế tạo nên không có khả năng ứng dụng trong y sinh.
* Ngoài những yêu cầu cơ bản trên, còn có một số yêu cầu cụ thể khác tùy theo
từng trường hợp sử dụng và mục đích sử dụng cụ thể như:
– Tính không phân hủy và bền trong môi trường sinh học: đối với một số
trường hợp yêu cầu đáp ứng chức năng trong thời gian dài như: các ống dẫn lưu,
xương, khớp.
– Tính phân hủy sinh học: đối với các trường hợp vật liệu đáp ứng chức
năng trong thời gian có hạn như: vật liệu khung (scaffold) dùng để nuôi cấy phát
triển một tế bào nào đó; vật liệu truyền dẫn dược phẩm trong cơ thể.
3/ Tình hình ứng dụng và nghiên cứu vật liệu polymer y sinh tại Việt nam:
Trong những năm gần đây, nền khoa học về y tế của Việt Nam đã có những

bước tiến rất đáng kể. Nhiều thiết bị và công nghệ khám chữa bệnh hiện đại ngang
tầm thế giới đã được nhập khẩu về Việt nam. Đặc biệt, đội ngũ y bác sỹ trong nước
cũng dần được đào tạo ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới và dần khẳng định vị trí
khoa học của mình trên bản đồ thế giới.
Từ những sự tiến bộ trên, việc sử dụng các sản phẩm y tế từ polymer y sinh
tại Việt nam rất phát triển. Hầu như mọi sản phẩm tiên tiến nhất về mặt khoa học
đều có tại Việt nam. Trong những năm gần đây, rất nhiều sản phẩm y tế xuất phát
từ polymer y sinh được sử dụng[14]:
– Hàng ngàn người được đặt stent động mạch vành.
– Hàng ngàn người thay khớp háng ở trong nước và nước ngoài.
Vật liệu polymer y sinh

Page 3

– Hàng triệu ống đỡ động mạch các loại được sử dụng mỗi ngày, trong đó có
không ít các loại stent đặt trong cơ thể.
– Các ca chấn thương, chỉnh hình nghiệm trọng cần sử dụng các vật tư y tế từ
polymer y sinh diễn ra hàng giờ trên khắp cả nước.
– Hàng trăm ngàn người mắc bệnh hiểm nghèo cần điều trị bằng phương pháp vận
chuyển và truyền dẫn thuốc hiện đại.
Tuy nhiên, một điều cần lưu ý là đa số tất cả các sản phẩm vật tư, thiết bị y
tế kể trên đều được nhập khẩu từ nước ngoài.

II/ Phân loại vật liệu polymer y sinh:
Đến thời điểm hiện tại, đã có rất nhiều loại sản phẩm từ polymer y sinh được
nghiên cứu và ứng dụng góp phần không nhỏ vào việc chữa bện và phục vụ cuộc
sống con người, và được hệ thống dưới dây:
1/ Hệ vật liệu polymer y sinh thay thế cho xương, khớp, gân:
Hiện có rất nhiều hệ vật liệu đi từ polymer y sinh được sử dụng trong việc

thay thế và điều trị với mục đích này như được trình bày như dưới đây[4-5]:

– Các loại sợi: CF (carbone fiber), C (carbone), GF (Graphite fiber); UHMWPE
(ultra hight molecular weight Polyethylene); PGA (Polyglicolide); KF (Kevlar
fiber),…
– Các loại polymer: UHMWPE (ultra hight molecular weight Polyethylene); PGA
(Polyglicolide); PLLA (Poly L- lactide); PCLA (poly-caprolactone co-L-Lactide);
PCL (poly caprolactone); PET (polyethylene terephthalate); PTFE (polytetra floro
ethylene); epoxy, PMMA (polymethyl methacrylate),…

Vật liệu polymer y sinh

Page 4

Các vật liệu từ polymer y sinh được để chữa trị và thay thế cho hệ xương, khớp,
gân
Các loại vật liệu cho hệ xương, gân, khớp:
Vật liệu polymer y sinh

Page 5

Các loại sản phẩm sử dụng:
– Các loại định vị: ốc vít định vị, thanh định vị.
– Các loại thay thế: khớp háng, xương dầu gối, đĩa đệm, xương sống,…
– Các loại bổ xung: răng, polymer tram răng, …

2/ Hệ vật liệu polymer y sinh sử dụng làm hệ dẫn lưu[4-6]:
Đối với các sản phẩm dẫn lưu thì có thể chia làm hai loại theo thời gian sử dụng:

•

Sử dụng ngắn hạn:

Các loại ống dẫn lưu này thường chỉ được sử dụng trong thời gian rất ngắn,
sau đó bỏ đi như: ống truyền và dẫn dịch, nước, máu, các loại ống thông,… Các
loại ống này thường không tiếp xúc hoặc tiếp xúc hạn chế với cơ thể và đa số là
nằm ngoài cơ thể. Vì vậy, các loại ống này thường sử dụng vật liệu từ PE, PVC là
chủ yếu.
•

Sử dụng dài hạn:

Các loại ống dẫn lưu này thường được sử dụng trong thời gian càng dài càng
tốt như: ống thông mật, các stent động mạch, Stent bang quang, …Các loại ống
này thường tiếp xúc với các mô trong cơ thể và đa số là nằm trong cơ thể. Vì vậy,
các loại ống này thường sử dụng vật liệu có chất lượng về độ bền hoặc tính tương
thích sinh học cao như PTFE, UHMWPE, PCLA, PLLA.

3/ Hệ vật liệu polymer y sinh sử dụng làm khung xương (scaffold)[5-7]:
Hiện nay, hệ vật liệu scaffold từ polymer y sinh phân hủy sinh học được sử dụng
rất nhiều trong việc nuôi cấy và phát triển tế bào gốc có chức năng chuyên biệt.
Scaffold từ polymer y sinh này sẽ làm gía thể để các tế bào phát triển trên đó, khi
hình dạng của bộ phận cần nuôi cấy đã hình thành đầy đủ thì polymer y sinh cũng
được phân hủy hết. Kết quả lả sự phát triển của các tế bào này sẽ hình thành và

Vật liệu polymer y sinh

Page 6

thay thế đầy đủ các bộ phận của cơ thể bị khiếm khuyết (đặc biệt là các bộ phận
này là hình thành từ tế bào sống chứ không phải là một vật liệu chết).
Các loại polymer y sinh phân hủy sinh học được sử dụng làm scaffold là: PCLA,
PLLA, PLA, PGA, PCLA,…
Các tế bào gốc và các bộ phận có thể thay thế là: Răng, xương, sụn, da, ….

4/ Hệ vật liệu polymer y sinh phục vụ chuẩn đoán[3-5]:
Một trong những lãnh vực cực kỳ quan trọng trong ngàn y học là chuẩn đoán và
xét nghiệm, hiện có rất nhiều polymer có tính năng đặc biệt như polymer dẫn điện,
polymer nhạy cảm với các yếu tố môi trường như: nồng độ protein, đường, pH,
điện, từ trường, .. được kết hợp với các loại vật liệu khác như CNT, kim loại nano
như Vàng, Bạc, oxite sắt từ,… để chế tạo các hệ thiết bị, sensor và dụng cụ chuẩn
đoán bệnh bằng hình ảnh, điện số, màu sắc, … với độ chính xác rất cao và tiện lợi.
các hệ thiết bị này giúp cho việc chuẩn đoán và chữa trị được thực hiện một cách
nhanh chóng và tiết kiệm.

5/ Hệ vật liệu polymer y sinh cho việc vận chuyển và truyền dẫn thuốc[8-13]:
•

Lĩnh vực tá dược mang thuốc:

Hiện nay, lãnh vực tổng hợp polymer y sinh dạng tá dược phục vụ cho việc
chế tạo các loại viên nang nén, viên nang con nhộng trên thê giới đang tạo ra một
nguồn thu cực lớn. Mặc dù công nghệ tổng hợp các loại polymer này đã được triển
khai đại trà trên thế giới, nhưng tại Việt nam, các công ty dược phẩm chỉ nhập
polymer về để chế tạo sản phẩm mà chưa chú trọng tới việc tổng hợp ra loại
polymer.
•

Lĩnh vực truyền dẫn thuốc điều trị trúng đích:

Trong những năm gần đây sự phát triển của các căn bệnh hiểm nghèo như HIVAIDS, ung thư, viêm gan, đặc biệt là bệnh đái tháo đường đang trở thành một mối
nguy hiểm đối với sức khỏe loài người. Và chúng đã trở thành một mối lo ngại vô
cùng lớn của các tổ chức y tế thế giới. Việc kiểm soát quá trình phân phối
Vật liệu polymer y sinh

Page 7

thuốc/protein để điều trị những căn bệnh nghiêm trọng trên là một trong những thử
thách trong lĩnh vực Y dược. Hiện có nhiều loại dược phẩm (thuốc /protein) chứng
tỏ được khả năng chữa bệnh tốt, tuy nhiên các phương pháp sử dụng dược phẩm
truyền thồng như uống, tiêm, xạ trị, hóa trị thể hiện sự giới hạn nhất định trong quá
trình sử dụng. Tuy nhiên, các phương pháp sử dụng dược phẩm truyền thống để
điều trị các loại bệnh này có những nhược điểm lớn như: sự tập trung đột ngột của
thuốc/protein tại một điểm, lúc đó thuốc/protein trở thành chất độc hại cho cơ thể
bởi vì sự tập trung đó làm cho liều lượng thuốc/protein tại đó cao hơn bình
thường; Vì dược phẩm dược dẫn truyền theo đường máu, chỉ khi gặp tế bào mầm
bệnh (ung thư) thì mới thể hiện chức năng chữa trị, nhưng trong quá trình vận
chuyển dược phẩm này còn tác dụng lên tất cả các tế bào khác mà nó gặp. Do đó
chỉ có một lượng nhỏ dược phẩm có tác dụng hữu hiệu cho việc điều trị, còn phần
lớn dược phẩm lại tạo ra các phản ứng phụ khác trong quá trình điều trị; Thêm vào
đó, sự suy giảm hình thức (profile) của thuốc/protein đến dưới khoảng liều dùng
trong quá trình điều trị đòi hỏi một liều thuốc/protein mới. Phương pháp sử dụng
polyme y sinh có cấu trúc nano particle nhạy cảm với nhiệt độ và pH, hoặc nhạy
cảm với nhiệt độ hoặc pH hiện được các nhà nghiên cứu trên thế giới nhận định là
phương pháp phân phối thuốc một cách tự nhiên và có triển vọng nhất bởi vì nó
cho phép phân phối các phần tử hoạt động của thuốc một cách đầy đủ và hiệu quả
vì nó mang những ưu điểm nổi trội sau:

Sử dụng polyme y sinh có thể mang và phân phối dược phẩm vào cơ thể con
người theo những chương trình được vạch sẵn. Như vậy, nồng độ dược phẩm trong
máu và thời gian tác dụng của thuốc có thể điều khiển một cách dễ dàng nhằm
trách hiện tượng cục bộ nhất thời (hàm lượng dược phẩm trong máu cao nhất thời
gây tác dụng phụ) và có thể kéo dài thời gian điều trị cho một lần sử dụng thuốc.
So sánh về hiệu năng sử dụng để điều trị của phương pháp mới này so với các
phương pháp truyền thống được thể hiện trên hình sau:

Vật liệu polymer y sinh

Page 8

Hình thức kiểm soát thuốc/protein
– Đường đứt khúc: Hình thức nhả thuốc/protein theo phương pháp truyền thống,
phải sử dung lặp lại nhiều lần.
– Đường liền nét : Hình thức nhả thuốc liên tục từ hydrogel y sinh. Chỉ sử dụng
một lần.

Cấu trúc mạng lưới polyme hydrogel được sắp xếp với các tính chất hoá lý
dễ dàng tương tác với dược phẩm. Hệ polyme y sinh, đặc biệt là hydrogel y sinh
đang được chú trọng trong việc ứng dụng vào phương thức chữa bệnh mới, bởi vì
chúng có nhiều ưu điểm như khả năng tương thích sinh học tốt, tính tương tác với
dược phẩm có thể kiểm soát. Một ưu điểm quan trọng của phương thức phân phối
thuốc từ hydrogel là chúng có thể kiểm soát được bởi một vài yếu tố, ví dụ như :
Kích thước lỗ trống của hydrogel, tính kỵ nước, sự có mặt của một số nhóm chức
đặc biệt, chúng tạo ra một tương tác đặc trưng giữa chất mang (matrix) với thuốc
và sự kiểm soát phân huỷ của các hydrogel y sinh.

Vật liệu polymer y sinh

Page 9

Cơ chế hình thành hydrogel từ polyme y sinh có cấu trúc nano
particle nhạy cảm với nhiệt độ và pH khi tiêm vào cơ thể sống

Mặc dù ý tưởng đưa ra có những bước đột phá trong khoa học, và các nhà
khoa học trên thế giới đang tập trung nghiên cứu theo hướng đi này, tuy nhiên cũng
chỉ là những bước đầu nghiên cứu và chưa có một ứng dụng cụ thể nào do những
nguyên nhân sau: Vấn đề tổng hợp ra loại polymer phải có cấu trúc thích hợp với
những điều kiện thay đổi về pH và nhiệt độ trong cơ thể còn gặp khó khăn; Loại
polymer phải có khả năng không độc hại, tính tương đương sinh học cao (không bị
phải ứng đào thải khi đưa vào cơ thể người) và có khả năng phân hủy sinh học. Vì
những lý do trên, hiện thế giới vẫn đang nổ lực nghiên cứu và người ta dự đoán
khả năng áp dụng các nghiên cứu này sẽ bắt đầu có thể triển khai trong tương lai 5
năm sau.

Vật liệu polymer y sinh

Page 10

III/ Ứng dụng của vật liệu polymer y sinh:
1/ Ứng dụng vật liệu nano chitosan trong truyền dẫn thuốc:
•

Tổng quan về chitosan:

Chitosan là một loại polymer carbohydrate tự nhiên có thể tạo ra bằng cách

deacetyl hoá chitin. Chitosan có thể tìm thấy trong tự nhiên từ động vật giáp xác
như tôm, cua. Chitosan còn có thể được tìm thấy từ những loài vi sinh vật như
nấm, men.
Chitosan là dẫn xuất deacetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế
nhóm (-NHCOCH3) ở vị trí C2. Chitosan được cấu tạo từ các mắc xích
D-glucosamine liên kết với nhau bởi liên kết α-(1-4)-glycoside[15][16].

Công thức cấu tạo của chitosan

Chitosan có những tính chất sau:
–

–

Không độc, tính tương ứng sinh học cao và có khả năng phân huỷ sinh học
nên không gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây tác hại đến
môi trường.
Cấu trúc ổn định.
Tan tốt trong dung dịch acid loãng (pH < 6,3) và kết tủa ở những giá trị pH
cao hơn, hóa tím trong dung dịch iod.

Vật liệu polymer y sinh

Page 11

–

–

–

•

Có tính kháng khuẩn tốt.
Là hợp chất cao phân tử nên trọng lượng phân tử của nó giảm dần theo thời
gian do phản ứng tự cắt mạch. Nhưng khi trọng lượng phân tử giảm thì hoạt
tính kháng khuẩn và kháng nấm không bị giảm đi.
Có khả năng hấp phụ cao đối với các kim loại nặng.
Ở pH < 6,3, chitosan có tính điện dương cao.
Trong phân tử chitosan có chứa nhóm –OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích
N-acetyl-D-glucosamine có nghĩa chúng vừa là alcol vừa là amine, vừa là
amide. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế
O-, dẫn xuất thế N-.
Mặt khác chitosan là những polymer mà các monomer được nối với nhau
bởi các liên kết α-(1-4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các
chất như: acid, baz, tác nhân oxy hoá và các enzyme thuỷ phân[15][16].
Tổng quan về nano chitosan:

Chitosan được sử dụng làm nguyên liệu điều chế hạt nano chitosan trong
những năm gần đây vì những tính chất ưu việt của nó ở kích thước nano. Chitosan
là dạng deacetyl hóa từ chitin, có cấu trúc polysaccharide, được tìm thấy ở loài
động vật giáp xác, côn trùng và một vài loại nấm. Với nhiều tính năng như tính
tương thích sinh học, phân hủy sinh học, bám dính màng và không độc hại, nó trở
thành nguyên liệu cho nhiều ứng dụng dược sinh học. Do đó, hạt nano chitosan trở
thành hệ thống phân phối thuốc có tiềm năng lớn[17].
Nano chitosan do có kích thước siêu nhỏ (từ 10 đến 1000nm) nên dễ dàng đi
qua màng tế bào, có thể đưa vào cơ thể qua nhiều đường khác nhau như dùng
ngoài da, dùng qua đường miệng, qua mũi…. Nano chitosan có diện tích và điện
tích bề mặt cực lớn nên được ứng dụng nhiều trong sinh y học như mang thuốc,

vaccine, vectơ chuyển gen, chống khuẩn, thuốc điều trị ung thư…. Khi sử dụng
nano chitosan làm chất dẫn thuốc, thuốc điều trị được bảo vệ bởi những hạt nano
chitosan khỏi sự phân huỷ sinh học. Do kích thước rất nhỏ, những hạt này có tác
dụng thấm sâu vào cơ thể, đưa thuốc đến đúng mục tiêu, nâng cao hiệu quả điều
trị[18].
•

Các phương pháp chế tạo nano chitosan:

Hiện nay có nhiều phương pháp tạo nano chitosan. Phương pháp được sử dụng
nhiều nhất là tạo gel ion, ưu điểm của phương pháp này là quá trình chuẩn bị đơn
Vật liệu polymer y sinh

Page 12

giản và không cần phải sử dụng dung môi hữu cơ hay sử dụng lực nén lớn, do đó
phương pháp này được nghiên cứu rộng rãi trong tổng hợp chất dẫn thuốc và thực
phẩm chức năng[18].
Những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất hạt nano chitosan như kích thước hạt và
sự tích điện bề mặt là khối lượng phân tử và độ deacetyl hoá của chitosan. Hiệu
quả thu giữ thuốc của hạt nano chitosan phụ thuộc vào giá trị pKa và độ hoà tan
của thuốc. Thuốc kết hợp với chitosan qua tương tác tĩnh điện, liên kết hidro, …
[18]. Sự lựa chọn phương pháp tổng hợp nano chitosan còn phụ thuộc vào bản chất
của những phân tử hoạt động cũng như những yêu cầu dẫn truyền khác nhau.
1.1: Phương pháp khâu mạch nhũ tương:
Hỗn hợp nhũ tương nước trong dầu (w/v) được tạo ra bằng cách phân tán dung
dịch chitosan trong dầu. Những giọt lỏng được làm bền bởi chất hoạt động bề mặt.
Dung dịch nhũ tương sau đó được khâu mạch bằng tác nhân tạo nối thích hợp như
glutaraldehyde. Hai nhóm –CHO của glutaraldehyde sẽ phản ứng với nhóm –

NH2 của chitosan để khâu mạch tạo hạt nano chitosan[19].

Vật liệu polymer y sinh

Page 13

1.2: Phương pháp giọt tụ/kết tủa:
Phương pháp này sử dụng tính chất của chitosan là không tan trong dung
dịch kiềm. Bởi vậy, chitosan sẽ bị kết tủa, tạo giọt ngay khi dung dịch chitosan tiếp
xúc với dung dịch kiềm. Dung dịch kiềm có thể là NaOH, NaOH-metanol hoặc
ethandiamine. Dung dịch chitosan sẽ được một thiết bị nén phun vào dung dịch
kiềm để tạo hạt nano[19].

1.3: Phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương:
Phương pháp này lần đầu được sử dụng vào năm 1999. Phương pháp này sử
dụng nguyên tắc của cả hai phương pháp: tạo nối ngang nhũ tương và kết tủa. Thay
vì sử dụng tác nhân tạo nối ngang, kết tủa tạo ra bằng cách cho các giọt chitosan
kết hợp với các giọt NaOH. Một hệ nhũ tương bền chứa dung dịch chitosan cùng
với thuốc tạo ra trong paraffin lỏng. Đồng thời, một hệ nhũ tương bền khác chứa
dung dịch chitosan và NaOH cũng được tạo ra theo cách như trên. Khi cả hai hệ

Vật liệu polymer y sinh

Page 14

nhũ tương này được trộn lại với tốc độ khuấy cao, các giọt từ mỗi hệ sẽ va chạm
một cách ngẫu nhiên, hợp lại và kết tủa thành những hạt nhỏ[19].

1.4: Phương pháp tạo gel ion:
Cơ chế của phương pháp này dựa trên tương tác tĩnh điện giữa chitosan tích
điện dương và một polyanion như tripolyphosphate. Kỹ thuật này có ưu điểm là
giai đoạn chuẩn bị đơn giản và thực hiện trong môi trường nước. Đầu tiên chitosan
được hòa tan vào dung dịch acid acetic. Sau đó chitosan được trộn lẫn với
polyanion để tạo hạt nano chitosan dưới điều kiện khuấy từ liên tục tại nhiệt độ
phòng. Kích thước và điện tích bề mặt có thể kiểm soát bằng cách sử dụng những
tỷ lệ chitosan và polyanion khác nhau[19].

Vật liệu polymer y sinh

Page 15

1.5: Phương pháp mixen đảo:
Trong phương pháp này, người ta hòa tan chất hoạt động bề mặt vào dung
môi hữu cơ để tạo ra những hạt mixen đảo. Dung dịch lỏng chứa chitosan và thuốc
được thêm từ từ với tốc độ khuấy không đổi để tránh làm đục dung dịch. Pha lỏng
được giữ sao cho hỗn hợp trở thành pha vi nhũ trong suốt. Sau đó tác nhân tạo nối
ngang dược thêm vào và khuấy qua đêm. Cô quay loại dung môi. Phần còn lại
phân tán lại trong nước. Dung dịch muối thích hợp được thêm vào để kết tủa chất
hoạt động bề mặt. Hỗn hợp được ly tâm. Phần dung dịch ở trên chứa hạt nano
mang thuốc được chiết ra, cho qua màng thẩm tách 1 giờ. Đông cô chất lỏng thu
được cho ta bột thuốc[19].

Vật liệu polymer y sinh

Page 16

•

Ứng dụng trong truyền dẫn thuốc của hạt nano chitosan:

Hạt nano chitosan có kích thước nhỏ nên nó thích hợp cho nhiều con đường sử
dụng thuốc khác nhau nên được phân loại theo con đường sử dụng:
–

Sử dụng bên ngoài đường tiêu hóa:

Các hạt nano có thể được dùng trong tĩnh mạch bởi vì đường kính của các mao
mạch máu nhỏ nhất là khoảng 4µm. Sự phân bố sinh học của các hạt nano có thể
thay đổi tùy thuộc vào kích cỡ, điện tích bề mặt và tính kỵ nước của chúng. Các hạt
có bán kính lớn hơn 100nm sẽ bị hấp thu nhanh chóng bởi hệ lưới-nội mô trong
gan, lá lách, phổi và tủy xương. Ngược lại, những hạt nhỏ hơn có xu hướng có thời
gian luân chuyển kéo dài[18].
Các loại thuốc hứa hẹn nhất đã được nghiên cứu rộng rãi để dẫn truyền theo
cách này là những tác nhân kháng ung thư. Sau khi tiêm vào tĩnh mạch, nhiều hệ
thống hạt nano bao gồm nano chitosan có xu hướng tích lũy lại trong một số khối u
Vật liệu polymer y sinh

Page 17

(Brasseur, 1980; Kreuter, 1994). Những hạt nano chitosan mang doxorubicin làm
chậm sự tăng trưởng của khối u và nâng cao tỷ lệ sống sót của những con chuột bị
cấy khối u. Ngoài ra, những hạt nano chitosan có kích thước nhỏ hơn 100nm được
tạo ra cho thấy đã tránh khỏi hệ lưới-nội mô và luân chuyển trong máu được lâu
hơn[18].
–

Sử dụng qua đường uống:

Ý tưởng hạt nano có thể bảo vệ thuốc không bị enzyme phân hủy trong bộ máy
tiêu hóa dẫn đến sự phát triển các hạt nano thành những hệ thống dẫn truyền những
phân tử lớn, protein và polynucleotide. Phương pháp này được nghiên cứu rộng rãi
sau một báo cáo rằng lượng đường trong máu của những con chuột mắc bệnh tiểu
đường giảm sau khi uống những hạt nano insulin (Damge,1990). Kích thước hạt
nhỏ hơn 500nm là một yếu tố then chốt cho phép vận chuyển qua niêm mạc ruột
theo cơ chế endocytotic. Bên cạnh enzyme, màng nhầy ngăn cản sự khuyếch tán
của thuốc và hạt nano, những rào cản hấp thụ biểu mô là chướng ngại chính chống
lại sự hấp thụ thuốc protein qua thành ruột. Do đó, hoạt tính của thuốc có thể được
cải thiện bằng cách kiểm soát kích thước hạt cùng với kéo dài thời gian lưu giữ
thuốc trong bộ máy tiêu hóa. Trong số những hạt nano polymer, hạt nano chitosan
là chất dẫn thuốc lý tưởng vì chúng làm tăng mức hấp thu thuốc[18].
Khả năng cải thiện mức hấp thu của chitosan đã được nghiên cứu rộng rãi. Đặc
tính bám dính của chitosan là do tương tác giữa chitosan tích điện dương và niêm
mạc tích điện âm. Điều này làm kéo dài thời gian tương tác của thuốc và bề mặt
hấp thụ[18].
–

Sử dụng qua đường mắt:

Các hạt nano được nhận thấy là chất mang tiềm năng để dẫn truyền qua đường
mắt. Nhiều thí nghiệm cho thấy hạt nano có khuynh hướng bám chặt vào bề mặt
biểu mô mắt. Kết quả kéo dài thời gian lưu giữ, tốc độ đào thải thuốc chậm hơn so
với những phương pháp điều trị mắt truyền thống, do đó cải thiện dược tính của
thuốc. Vì vậy, những hạt nano đã được dùng để dẫn thuốc kháng viêm, kháng dị
ứng cho những mục tiêu điều trị viêm mắt[18].
Chitosan đã được sử dụng như là chất mang dẫn thuốc điều trị chứng viêm mắt

bởi vì tác động thúc đẩy mức hấp thu thuốc. Chitosan không chỉ gia tăng thời gian
Vật liệu polymer y sinh

Page 18

tương tác với giác mạc qua tương tác tĩnh điện giữa điện tích dương của nó và
niêm mạc tích điện âm, nó còn có khả năng xuyên qua lớp niêm mạc, nâng cao
dược tính của thuốc. Nhóm của Felt (1999) tìm thấy dung dịch chitosan kéo dài
thời gian lưu giữ thuốc kháng sinh trên giác mạc của thỏ. Những tác động tương tự
cũng được quan sát thấy khi sử dụng những hạt nano chitosan. Những hạt này
được giữ trên giác mạc và kết mạc của thỏ ít nhất 24 giờ. Nhóm của De Campos
(2001) phát hiện thấy sau khi sử dụng những hạt nano chitosan trên thỏ, hầu hết
thuốc được tìm thấy trong những mô ngoài mắt, giác mạc và kết mạc trong khi chỉ
một lượng thuốc nhỏ được tìm thấy trong những mô trong mắt, mống mắt và chất
dịch lỏng[18].

2/ Vật liệu sinh học tạo khung (Scaffold) trong kỹ nghệ mô:
Kỹ nghệ mô (Tissue engineering) là một lĩnh vực liên quan đến “ứng dụng
các nguyên tắc và các phương pháp kỹ nghệ và khoa học sự sống hướng tới hiểu
biết cơ bản các mối quan hệ cấu trúc – chức năng của các mô động vật có vú bình
thường và bệnh lý để phát triển các vật thay thế sinh học mà khôi phục, duy trì
hoặc cải thiện chức năng của mô’. Mục tiêu của kỹ nghệ mô là khắc phục những
hạn chế của các phương pháp điều trị truyền thống dựa trên cấy ghép cơ quan và
vật liệu sinh học[20].
•
•
–

Các đặc tính lý tưởng của scaffold:

Có cấu trúc lỗ xốp bên trong (đường kính lỗ ít nhất 60 – 100µm): tăng
trưởng mô, phân bố mạch, cung cấp dưỡng chất.
Được chế tạo từ vật liệu có khả năng phân hủy sinh học hoặc khả năng hấp
thu sinh học được kiểm sóat để mô sẽ thay thế scaffold.
Có hóa học bề mặt thích hợp để giúp các tế bào bám, biệt hóa và tăng sinh.
Có các đặc tính cơ học thích hợp để tương xứng với vùng ghép.
Không kích thích bất kỳ phản ứng có hại nào.
Dễ tạo theo hình dáng và kích thước mong muốn.
Các vật liệu scaffold:
Các polymer tổng hợp:

Vật liệu polymer y sinh

Page 19

Các nghiên cứu sử dụng vật liệu gốm vô cơ tự nhiên và tổng hợp (như
hydroxyapatite và tricalcium phosphate) để chế tạo scaffold trong kỹ nghệ mô
xương do các vật liệu này giống với thành phần vô cơ tự nhiên của xương và có
các đặc tính dẫn xương. Tuy nhiên, các gốm này có tính giòn (dễ gãy) và không
phù hợp với các đặc tính cơ học của xương. Xương là một composite gồm khuôn
nền polymer được tăng cường với các phần tử gốm. Polymer là collagen và
hydroxyapatite. Hơn nữa, scaffold gốm không thích hợp cho sự tăng trưởng của
mô xốp (như mô cơ tim) vì các mô này có các receptor tế bào và các các yêu cầu
đặc tính cơ học khác. Các polymer tự nhiên và tổng hợp là lựa chọn hấp dẫn và
linh họat về ứng dụng cho sự tăng trưởng phần lớn mô[20].
Các polyester như polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLLA), các
copolymer (như PLGA) và polycaprolactone (PCL) thường được sử dụng để thiết
kế các scaffold. Sản phẩm phân hủy của các polymer này (glycolic acid và lactic
acid) hiện diện trong cơ thể người và được thải lọai thông qua con đường trao đổi

chất tự nhiên[20].
–

Các polymer tự nhiên:

Các polymer là protein hoặc carbohydrate có nguồn gốc tự nhiên được sử dụng
làm scaffold cho sự tăng trưởng của vài lọai mô. Polymer tự nhiên phổ biến nhất
được sử dụng tạo scaffold kỹ nghệ mô là collagen[20].
•

Các phương pháp chế tạo scaffold:

2.1: Lọc gián đoạn qua khuôn dung môi (solvent-casting particulate-leaching):
Kỹ thuật này bao gồm tạo ra một dung dịch PLLA trong chloroform và thêm
các hạt muối có đường kính đặc biệt để tạo ra một dịch huyền phù đồng nhất. Cho
dung môi bay hơi để còn lại khuôn nền polymer với các hạt muối ở khắp bên trong.
Sau đó, ngâm composite trong nước để lọai muối ra và còn lại cấu trúc lỗ xốp.
2.2: Bọt khí (Gas foaming):
Một polymer có khả năng phân hủy sinh học như là PLGA được bão hòa với
CO2 ở áp suất cao. Sau đó, làm giảm nhanh khả năng hòa tan của khí trong
polymer bằng cách đưa áp suất CO 2 trở về áp suất khí quyển. Điều này dẫn đến sự
tạo nhân và khuếch trương bọt khí với kích thước 100 – 500 µm trong polymer.
Vật liệu polymer y sinh

Page 20

2.3: Mạng lưới sợi (Fibre meshes/fibre bonding) :
Các sợi từ công nghiệp dệt được sử dụng để chế tạo scaffold từ PGA và
PLLA. Tuy nhiên, các scaffold này không ổn định về cấu trúc nên thường gây ra sự

biến dạng nghiêm trọng do các lực co rút của tế bào được nuôi trên scaffold. Điều
này đã dẫn đến việc phát triển kỹ thuật liên kết sợi để tăng cường các đặc tính cơ
học của scaffold. Quy trình như sau: hòa tan PLLA trong methylene chloride và đổ
khuôn qua lưới PGA. Cho dung môi bay hơi và sau đó làm nóng khuôn với nhiệt
độ trên điểm nóng chảy của PGA. Khi khuôn PGA-PLLA nguội, lọai PLLA bằng
cách hòa tan trong methylene chloride một lần nữa. Kết quả là tạo ra một mạng
lưới các sợi PGA được nối mạch.
2.4: Tách pha (Phase separation):
Hòa tan một polymer tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học trong phenol
hoặc naphthalene và bổ sung thêm các phân tử có họat tính sinh học như alkaline
phosphatase vào dung dịch. Sau đó hạ nhiệt độ thấp hơn để tạo ra một sự tách pha
lỏng – lỏng và làm nguội để tạo thể rắn hai pha. Lọai dung môi bằng sự thăng hoa
để có một scaffold xốp với các phân tử họat động sinh học bên trong cấu trúc.
2.5: Làm khuôn tan chảy (Melt moulding):
Dùng bột PLGA và các vi cầu gelatin có đường kính đặc biệt lấp đầy một
khuôn Teflon. Sau đó làm nóng khuôn ở nhiệt độ trên nhiệt độ chuyển tiếp thủy
tinh của PLGA cùng với dùng sức ép lên hỗn hợp. Phương pháp này làm cho các
hạt PLGA gắn kết lại với nhau. Khi lọai bỏ khuôn, thành phần gelatin được lọc ra
bằng cách ngâm trong nước và sau đó làm khô scaffold. Scaffold được tạo ra theo
cách này có hình dạng của khuôn.
Quy trình làm tan chảy khuôn được biết đổi để kết hợp các sợi HA ngắn. Sự
phân bố đều của các sợi HA trong khắp scaffold PLGA chỉ có thể được thực hiện
bằng kỹ thuật khuôn dung môi để chuẩn bị vật liệu sợi HA, khuôn nền PLGA và
gelatin hoặc tạo lỗ bằng muối, sau đó ứng dụng quy trình làm khuôn tan chảy.
2.6: Làm khô lạnh:
Hòa tan các polymer tổng hợp như PLGA trong acid acetic lạnh hoặc benzen. Sau
đó làm đông lạnh dung dịch và làm khô lạnh để tạo ra khuôn nền lỗ xốp.
Vật liệu polymer y sinh

Page 21

Tương tự, các scaffold collagen cũng được chế tạo bằng cách làm đông
lạnh dung dịch collagen và sau đó làm khô lạnh. Sự đông lạnh dung dịch sẽ làm
hình thành các tinh thể đá mà sẽ ép và tập trung các phân tử collagen vào các
khỏang khe. Sau đó, lọai các tinh thể đá bằng cách làm khô lạnh. Có thể kiểm sóat
kích thước lỗ theo tốc độ đông lạnh và pH, tốc độ đông lạnh nhanh tạo ra các lỗ
nhỏ hơn. Dùng ethanol để khử nước của collagen đông lạnh và làm khô tại điểm
tới hạn để tạo scaffold collagen. Sau đó, các scaffold này được khâu mạch bằng tác
nhân vật lý hay hóa học để giảm khả năng hòa tan, tính kháng nguyên và tốc độ
phân hủy.
Các phương pháp khâu mạch vật lý gồm chiếu tia UV, chiếu xạ tia gamma
hoặc phương pháp nhiệt lọai hydro.
Các phương pháp khâu mạch hóa học liên quan đến việc sử dụng các tác
nhân hai chức năng như glutaraldehyde (GTA) và hexamethylene diisocyanate
hoặc bằng phương pháp họat hóa nhóm carboxyl với carbodiimide. Các polymer tự
nhiên khác như chitin và alginat cũng được dùng để chế tạo scaffold bằng phương
pháp làm khô lạnh.
2.7: Đúc khuôn dung dịch (Solution Casting):
Hòa tan PLGA trong chloroform, sau đó tủa bằng cách thêm methanol vào.
Xương làm khô lạnh đã được khử khóang có thể kết hợp với PLGA, và sau đó vật
liệu composite được ép vào khuôn, làm nóng đến 45 – 48 oC trong 24 giờ để tạo
scaffold.

Vật liệu polymer y sinh

Page 22

NHẬN XÉT

Qua bài tiểu luận ta thấy được ưu thế vượt trột của vật liệu polymer y sinh
và tiềm tăng to lớn của vật liệu này khi ứng dụng vào y học.
Ngoài ra, có thể dễ dàng nhận thấy rằng: lĩnh vực nghiên cứu vật liệu
polymer y sinh tại Việt nam vẫn còn rất mới. Đó là một thách thức đối với nền
khoa học nước nhà. Mặc dù vậy, tiềm năng về cả tài chính và nhân lực sẽ tham gia
vào lãnh vực này cực kỳ lớn.

Vật liệu polymer y sinh

Page 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Craig Halberstadt, Dwaine Emerich (2007) Cellular Transplantation from
Laboratory to Clinic. Elsevier Inc.
[2] Teoh Swee Hin (2004) Biomaterials Engineering and Processing Series – Vol.
1, Engineering materials for biomedical applications. World Scientific Publishing
Co.
[3] Kay C Dee, David A. Puleo, Rena Bizios (2002) An Introduction to
TissueBiomaterial Interactions. John Wiley & Sons, Inc.
[4] Pathiraja A.Gunatillake and Raju Adhikari (2003) Biodegradable synthetic
polymers for tissue engineering. European Cells and Materials.
[5] Doris Klee, Hartwig Höcker (2000)
Polymers for Biomedical
Applications: Improvement of the Interface Compatibility. Springer-Verlag Berlin
Heidelberg.
[6] W. Mark Saltzman (2004) Tissue Engineering: Engineering Principles for
the Design of Replacement Organs and Tissues. Oxford University Press, Inc.
[7] U.Kneser, P. M. Kauf mann, H. C. Fiegel, (1999) J. Biomed. Mater. Res. 47,
494.

Page 24

Vật liệu polymer y sinh

Page 25

công dụng, hoặc tăng cường tính năng nào đó trong khung hình người và động vật hoang dã [ 1 ]. Mặc dù polymer y sinh được ứng dụng đa phần trong nghành y học, nhưngnó củng hoàn toàn có thể được sử dụng thoáng đãng trong những nghành nghề dịch vụ khác như : công nghệ tiên tiến sinhhọc, thiên nhiên và môi trường, nông-lâm-ngư nghiệp. 2 / Các nhu yếu so với vật tư polymer y sinh : Tất cả những vật tư polymer y sinh phải phân phối không thiếu 4 nhu yếu cơ bản sau đây [ 13 ] : Tính tương hợp sinh học và không ô nhiễm : Vật liệu polymer phải thích ứng với những mô, tế bào – nơi vật tư tiếp xúc ; cókhả năng kích thích sự hòa hợp với những mô này. Không gây sốc phản vệ với cơ thểsau khi cấy ghép những vật tư này trong thời hạn dài. Sự Open phản ứng viêmkhi đưa vật ghép vào khung hình là hiện tượng kỳ lạ tự nhiên khi có vật lạ vào khung hình, trongtrường hợp vật tư có tính thích hợp sinh học cao thì hiện tượng kỳ lạ viêm do phảnvệ sẽ hết thúc trong vài ngày ; trong trường hợp vật tư không có tính tương thíchsinh học với mô tiếp xúc, hiện tượng kỳ lạ viêm lê dài do khung hình triển khai phản ứngphản vệ để đào thải vật ghép ra ngoài khung hình. Vật liệu polymer phải bộc lộ tính không ô nhiễm khi thực thi chức năngtrong suốt quy trình sử dụng trong khung hình để bảo vệ tính bảo đảm an toàn trong quá trìnhsử dụng. Tính hoàn toàn có thể khử trùng : Tất cả những vật tư cấy ghép phải được khử trùng trước khi thực thi cấy ghép. Các chiêu thức khử trùng thường thì được sử dụng là : Tia gama, plasma, tiacực tím ; cồn, và nhiệt độ. Các vật tư này phải không bị đổi khác đặc thù, hìnhdạng và cấu trúc khi sử dụng một trong những chiêu thức khử trùng trước khiđưa vào khung hình để bảo vệ tính năng của chúng. Vật liệu polymer y sinhPage 2T ính công dụng : Mỗi một loại vật tư polymer y học được dùng để sửa chữa thay thế, chữa trị phải cómột công dụng đặc biệt quan trọng tương thích với mục tiêu sử dụng của nó. Đôi khi những nhàkhoa học hoàn toàn có thể tích hợp nhiều loại vật tư khác nhau để cung ứng tính năng, nhiệmvụ của bộ phận cần thay thế sửa chữa. Tính hoàn toàn có thể sản xuất : Vật liệu polymer phải có năng lực được sản xuất theo hình dạng và kích thướcyêu cầu. Nhiều trường hợp vật tư polymer cung ứng được những nhu yếu trên nhưngkhông thể chế tạo nên không có năng lực ứng dụng trong y sinh. * Ngoài những nhu yếu cơ bản trên, còn có một số ít nhu yếu đơn cử khác tùy theotừng trường hợp sử dụng và mục tiêu sử dụng đơn cử như : – Tính không phân hủy và bền trong môi trường sinh học : so với một sốtrường hợp nhu yếu cung ứng tính năng trong thời hạn dài như : những ống dẫn lưu, xương, khớp. – Tính phân hủy sinh học : so với những trường hợp vật tư cung ứng chứcnăng trong thời hạn có hạn như : vật tư khung ( scaffold ) dùng để nuôi cấy pháttriển một tế bào nào đó ; vật tư truyền dẫn dược phẩm trong khung hình. 3 / Tình hình ứng dụng và nghiên cứu và điều tra vật tư polymer y sinh tại Việt nam : Trong những năm gần đây, nền khoa học về y tế của Nước Ta đã có nhữngbước tiến rất đáng kể. Nhiều thiết bị và công nghệ tiên tiến khám chữa bệnh văn minh ngangtầm quốc tế đã được nhập khẩu về Việt nam. Đặc biệt, đội ngũ y bác sỹ trong nướccũng dần được giảng dạy ở nhiều nước tiên tiến và phát triển trên quốc tế và dần khẳng định vị tríkhoa học của mình trên map quốc tế. Từ những sự tân tiến trên, việc sử dụng những mẫu sản phẩm y tế từ polymer y sinhtại Việt nam rất tăng trưởng. Hầu như mọi sản phẩm tiên tiến nhất về mặt khoa họcđều có tại Việt nam. Trong những năm gần đây, rất nhiều loại sản phẩm y tế xuất pháttừ polymer y sinh được sử dụng [ 14 ] : – Hàng ngàn người được đặt stent động mạch vành. – Hàng ngàn người thay khớp háng ở trong nước và quốc tế. Vật liệu polymer y sinhPage 3 – Hàng triệu ống đỡ động mạch những loại được sử dụng mỗi ngày, trong đó cókhông ít những loại stent đặt trong khung hình. – Các ca chấn thương, chỉnh hình nghiệm trọng cần sử dụng những vật tư y tế từpolymer y sinh diễn ra hàng giờ trên khắp cả nước. – Hàng trăm ngàn người mắc bệnh hiểm nghèo cần điều trị bằng giải pháp vậnchuyển và truyền dẫn thuốc văn minh. Tuy nhiên, một điều cần chú ý quan tâm là đa phần toàn bộ những sản phẩm vật tư, thiết bị ytế kể trên đều được nhập khẩu từ quốc tế. II / Phân loại vật tư polymer y sinh : Đến thời gian hiện tại, đã có rất nhiều loại mẫu sản phẩm từ polymer y sinh đượcnghiên cứu và ứng dụng góp thêm phần không nhỏ vào việc chữa bện và ship hàng cuộcsống con người, và được mạng lưới hệ thống dưới dây : 1 / Hệ vật tư polymer y sinh thay thế sửa chữa cho xương, khớp, gân : Hiện có rất nhiều hệ vật tư đi từ polymer y sinh được sử dụng trong việcthay thế và điều trị với mục tiêu này như được trình diễn như dưới đây [ 4-5 ] : – Các loại sợi : CF ( carbone fiber ), C ( carbone ), GF ( Graphite fiber ) ; UHMWPE ( ultra hight molecular weight Polyethylene ) ; PGA ( Polyglicolide ) ; KF ( Kevlarfiber ), … – Các loại polymer : UHMWPE ( ultra hight molecular weight Polyethylene ) ; PGA ( Polyglicolide ) ; PLLA ( Poly L – lactide ) ; PCLA ( poly-caprolactone co-L-Lactide ) ; PCL ( poly caprolactone ) ; PET ( polyethylene terephthalate ) ; PTFE ( polytetra floroethylene ) ; epoxy, PMMA ( polymethyl methacrylate ), … Vật liệu polymer y sinhPage 4C ác vật tư từ polymer y sinh được để chữa trị và sửa chữa thay thế cho hệ xương, khớp, gânCác loại vật tư cho hệ xương, gân, khớp : Vật liệu polymer y sinhPage 5C ác loại loại sản phẩm sử dụng : – Các loại xác định : ốc vít xác định, thanh định vị. – Các loại thay thế sửa chữa : khớp háng, xương dầu gối, đĩa đệm, xương sống, … – Các loại bổ xung : răng, polymer tram răng, … 2 / Hệ vật tư polymer y sinh sử dụng làm hệ dẫn lưu [ 4-6 ] : Đối với những loại sản phẩm dẫn lưu thì hoàn toàn có thể chia làm hai loại theo thời hạn sử dụng : Sử dụng thời gian ngắn : Các loại ống dẫn lưu này thường chỉ được sử dụng trong thời hạn rất ngắn, sau đó bỏ đi như : ống truyền và dẫn dịch, nước, máu, những loại ống thông, … Cácloại ống này thường không tiếp xúc hoặc tiếp xúc hạn chế với khung hình và hầu hết lànằm ngoài khung hình. Vì vậy, những loại ống này thường sử dụng vật tư từ PE, PVC làchủ yếu. Sử dụng dài hạn : Các loại ống dẫn lưu này thường được sử dụng trong thời hạn càng dài càngtốt như : ống thông mật, những stent động mạch, Stent bang quang, … Các loại ốngnày thường tiếp xúc với những mô trong khung hình và hầu hết là nằm trong khung hình. Vì vậy, những loại ống này thường sử dụng vật tư có chất lượng về độ bền hoặc tính tươngthích sinh học cao như PTFE, UHMWPE, PCLA, PLLA. 3 / Hệ vật tư polymer y sinh sử dụng làm khung xương ( scaffold ) [ 5-7 ] : Hiện nay, hệ vật tư scaffold từ polymer y sinh phân hủy sinh học được sử dụngrất nhiều trong việc nuôi cấy và tăng trưởng tế bào gốc có công dụng chuyên biệt. Scaffold từ polymer y sinh này sẽ làm gía thể để những tế bào tăng trưởng trên đó, khihình dạng của bộ phận cần nuôi cấy đã hình thành rất đầy đủ thì polymer y sinh cũngđược phân hủy hết. Kết quả lả sự tăng trưởng của những tế bào này sẽ hình thành vàVật liệu polymer y sinhPage 6 thay thế sửa chữa vừa đủ những bộ phận của khung hình bị khiếm khuyết ( đặc biệt quan trọng là những bộ phậnnày là hình thành từ tế bào sống chứ không phải là một vật tư chết ). Các loại polymer y sinh phân hủy sinh học được sử dụng làm scaffold là : PCLA, PLLA, PLA, PGA, PCLA, … Các tế bào gốc và những bộ phận hoàn toàn có thể sửa chữa thay thế là : Răng, xương, sụn, da, …. 4 / Hệ vật tư polymer y sinh ship hàng chuẩn đoán [ 3-5 ] : Một trong những lãnh vực cực kỳ quan trọng trong ngàn y học là chuẩn đoán vàxét nghiệm, hiện có rất nhiều polymer có tính năng đặc biệt quan trọng như polymer dẫn điện, polymer nhạy cảm với những yếu tố thiên nhiên và môi trường như : nồng độ protein, đường, pH, điện, từ trường, .. được phối hợp với những loại vật tư khác như CNT, sắt kẽm kim loại nanonhư Vàng, Bạc, oxite sắt từ, … để sản xuất những hệ thiết bị, sensor và dụng cụ chuẩnđoán bệnh bằng hình ảnh, điện số, sắc tố, … với độ đúng mực rất cao và tiện nghi. những hệ thiết bị này giúp cho việc chuẩn đoán và chữa trị được triển khai một cáchnhanh chóng và tiết kiệm chi phí. 5 / Hệ vật tư polymer y sinh cho việc luân chuyển và truyền dẫn thuốc [ 8-13 ] : Lĩnh vực tá dược mang thuốc : Hiện nay, lãnh vực tổng hợp polymer y sinh dạng tá dược ship hàng cho việcchế tạo những loại viên nang nén, viên nang con nhộng trên thê giới đang tạo ra mộtnguồn thu cực lớn. Mặc dù công nghệ tiên tiến tổng hợp những loại polymer này đã được triểnkhai đại trà phổ thông trên quốc tế, nhưng tại Việt nam, những công ty dược phẩm chỉ nhậppolymer về để sản xuất loại sản phẩm mà chưa chú trọng tới việc tổng hợp ra loạipolymer. Lĩnh vực truyền dẫn thuốc điều trị trúng đích : Trong những năm gần đây sự tăng trưởng của những căn bệnh hiểm nghèo như HIVAIDS, ung thư, viêm gan, đặc biệt quan trọng là bệnh đái tháo đường đang trở thành một mốinguy hiểm so với sức khỏe thể chất loài người. Và chúng đã trở thành một mối quan ngại vôcùng lớn của những tổ chức triển khai y tế quốc tế. Việc trấn áp quy trình phân phốiVật liệu polymer y sinhPage 7 thuốc / protein để điều trị những căn bệnh nghiêm trọng trên là một trong những thửthách trong nghành Y dược. Hiện có nhiều loại dược phẩm ( thuốc / protein ) chứngtỏ được năng lực chữa bệnh tốt, tuy nhiên những giải pháp sử dụng dược phẩmtruyền thồng như uống, tiêm, xạ trị, hóa trị bộc lộ sự số lượng giới hạn nhất định trong quátrình sử dụng. Tuy nhiên, những giải pháp sử dụng dược phẩm truyền thống lịch sử đểđiều trị những loại bệnh này có những điểm yếu kém lớn như : sự tập trung chuyên sâu bất ngờ đột ngột củathuốc / protein tại một điểm, lúc đó thuốc / protein trở thành chất ô nhiễm cho cơ thểbởi vì sự tập trung chuyên sâu đó làm cho liều lượng thuốc / protein tại đó cao hơn bìnhthường ; Vì dược phẩm dược dẫn truyền theo đường máu, chỉ khi gặp tế bào mầmbệnh ( ung thư ) thì mới bộc lộ công dụng chữa trị, nhưng trong quy trình vậnchuyển dược phẩm này còn công dụng lên tổng thể những tế bào khác mà nó gặp. Do đóchỉ có một lượng nhỏ dược phẩm có tính năng hữu hiệu cho việc điều trị, còn phầnlớn dược phẩm lại tạo ra những phản ứng phụ khác trong quy trình điều trị ; Thêm vàođó, sự suy giảm hình thức ( profile ) của thuốc / protein đến dưới khoảng chừng liều dùngtrong quy trình điều trị yên cầu một liều thuốc / protein mới. Phương pháp sử dụngpolyme y sinh có cấu trúc nano particle nhạy cảm với nhiệt độ và pH, hoặc nhạycảm với nhiệt độ hoặc pH hiện được những nhà nghiên cứu trên quốc tế nhận định và đánh giá làphương pháp phân phối thuốc một cách tự nhiên và có triển vọng nhất do tại nócho phép phân phối những thành phần hoạt động giải trí của thuốc một cách khá đầy đủ và hiệu quảvì nó mang những ưu điểm nổi trội sau : Sử dụng polyme y sinh hoàn toàn có thể mang và phân phối dược phẩm vào khung hình conngười theo những chương trình được vạch sẵn. Như vậy, nồng độ dược phẩm trongmáu và thời hạn công dụng của thuốc hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh một cách thuận tiện nhằmtrách hiện tượng kỳ lạ cục bộ nhất thời ( hàm lượng dược phẩm trong máu cao nhất thờigây công dụng phụ ) và hoàn toàn có thể lê dài thời hạn điều trị cho một lần sử dụng thuốc. So sánh về hiệu năng sử dụng để điều trị của chiêu thức mới này so với cácphương pháp truyền thống lịch sử được bộc lộ trên hình sau : Vật liệu polymer y sinhPage 8H ình thức trấn áp thuốc / protein – Đường đứt khúc : Hình thức nhả thuốc / protein theo chiêu thức truyền thống lịch sử, phải sử dung lặp lại nhiều lần. – Đường liền nét : Hình thức nhả thuốc liên tục từ hydrogel y sinh. Chỉ sử dụngmột lần. Cấu trúc mạng lưới polyme hydrogel được sắp xếp với những tính chất hoá lýdễ dàng tương tác với dược phẩm. Hệ polyme y sinh, đặc biệt quan trọng là hydrogel y sinhđang được chú trọng trong việc ứng dụng vào phương pháp chữa bệnh mới, bởi vìchúng có nhiều ưu điểm như năng lực thích hợp sinh học tốt, tính tương tác vớidược phẩm hoàn toàn có thể trấn áp. Một ưu điểm quan trọng của phương pháp phân phốithuốc từ hydrogel là chúng hoàn toàn có thể trấn áp được bởi một vài yếu tố, ví dụ như : Kích thước lỗ trống của hydrogel, tính kỵ nước, sự xuất hiện của 1 số ít nhóm chứcđặc biệt, chúng tạo ra một tương tác đặc trưng giữa chất mang ( matrix ) với thuốcvà sự trấn áp phân huỷ của những hydrogel y sinh. Vật liệu polymer y sinhPage 9C ơ chế hình thành hydrogel từ polyme y sinh có cấu trúc nanoparticle nhạy cảm với nhiệt độ và pH khi tiêm vào khung hình sốngMặc dù sáng tạo độc đáo đưa ra có những bước cải tiến vượt bậc trong khoa học, và những nhàkhoa học trên quốc tế đang tập trung chuyên sâu nghiên cứu và điều tra theo hướng đi này, tuy nhiên cũngchỉ là những trong bước đầu điều tra và nghiên cứu và chưa có một ứng dụng đơn cử nào do nhữngnguyên nhân sau : Vấn đề tổng hợp ra loại polymer phải có cấu trúc thích hợp vớinhững điều kiện kèm theo đổi khác về pH và nhiệt độ trong khung hình còn gặp khó khăn vất vả ; Loạipolymer phải có năng lực không ô nhiễm, tính tương tự sinh học cao ( không bịphải ứng đào thải khi đưa vào khung hình người ) và có năng lực phân hủy sinh học. Vìnhững nguyên do trên, hiện quốc tế vẫn đang nổ lực điều tra và nghiên cứu và người ta dự đoánkhả năng vận dụng những điều tra và nghiên cứu này sẽ mở màn hoàn toàn có thể tiến hành trong tương lai 5 năm sau. Vật liệu polymer y sinhPage 10III / Ứng dụng của vật tư polymer y sinh : 1 / Ứng dụng vật tư nano chitosan trong truyền dẫn thuốc : Tổng quan về chitosan : Chitosan là một loại polymer carbohydrate tự nhiên hoàn toàn có thể tạo ra bằng cáchdeacetyl hoá chitin. Chitosan hoàn toàn có thể tìm thấy trong tự nhiên từ động vật hoang dã giáp xácnhư tôm, cua. Chitosan còn hoàn toàn có thể được tìm thấy từ những loài vi sinh vật nhưnấm, men. Chitosan là dẫn xuất deacetyl hoá của chitin, trong đó nhóm ( – NH2 ) thay thếnhóm ( – NHCOCH3 ) ở vị trí C2. Chitosan được cấu trúc từ những mắc xíchD-glucosamine link với nhau bởi link α – ( 1-4 ) – glycoside [ 15 ] [ 16 ]. Công thức cấu trúc của chitosanChitosan có những đặc thù sau : Không độc, tính tương ứng sinh học cao và có năng lực phân huỷ sinh họcnên không gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây mối đe dọa đếnmôi trường. Cấu trúc không thay đổi. Tan tốt trong dung dịch acid loãng ( pH < 6,3 ) và kết tủa ở những giá trị pHcao hơn, hóa tím trong dung dịch iod. Vật liệu polymer y sinhPage 11C ó tính kháng khuẩn tốt. Là hợp chất cao phân tử nên khối lượng phân tử của nó giảm dần theo thờigian do phản ứng tự cắt mạch. Nhưng khi khối lượng phân tử giảm thì hoạttính kháng khuẩn và kháng nấm không bị giảm đi. Có năng lực hấp phụ cao so với những sắt kẽm kim loại nặng. Ở pH < 6,3, chitosan có tính điện dương cao. Trong phân tử chitosan có chứa nhóm – OH, - NHCOCH3 trong những mắt xíchN-acetyl-D-glucosamine có nghĩa chúng vừa là alcol vừa là amine, vừa làamide. Phản ứng hoá học hoàn toàn có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thếO -, dẫn xuất thế N -. Mặt khác chitosan là những polymer mà những monomer được nối với nhaubởi những link α - ( 1-4 ) - glycoside ; những link này rất dễ bị cắt đứt bởi cácchất như : acid, baz, tác nhân oxy hoá và những enzyme thuỷ phân [ 15 ] [ 16 ]. Tổng quan về nano chitosan : Chitosan được sử dụng làm nguyên vật liệu điều chế hạt nano chitosan trongnhững năm gần đây vì những đặc thù ưu việt của nó ở kích cỡ nano. Chitosanlà dạng deacetyl hóa từ chitin, có cấu trúc polysaccharide, được tìm thấy ở loàiđộng vật giáp xác, côn trùng nhỏ và một vài loại nấm. Với nhiều tính năng như tínhtương thích sinh học, phân hủy sinh học, bám dính màng và không ô nhiễm, nó trởthành nguyên vật liệu cho nhiều ứng dụng dược sinh học. Do đó, hạt nano chitosan trởthành mạng lưới hệ thống phân phối thuốc có tiềm năng lớn [ 17 ]. Nano chitosan do có size siêu nhỏ ( từ 10 đến 1000 nm ) nên thuận tiện điqua màng tế bào, hoàn toàn có thể đưa vào khung hình qua nhiều đường khác nhau như dùngngoài da, dùng qua đường miệng, qua mũi …. Nano chitosan có diện tích quy hoạnh và điệntích mặt phẳng cực lớn nên được ứng dụng nhiều trong sinh y học như mang thuốc, vaccine, vectơ chuyển gen, chống khuẩn, thuốc điều trị ung thư …. Khi sử dụngnano chitosan làm chất dẫn thuốc, thuốc điều trị được bảo vệ bởi những hạt nanochitosan khỏi sự phân huỷ sinh học. Do kích cỡ rất nhỏ, những hạt này có tácdụng thấm sâu vào khung hình, đưa thuốc đến đúng tiềm năng, nâng cao hiệu suất cao điềutrị [ 18 ]. Các giải pháp sản xuất nano chitosan : Hiện nay có nhiều chiêu thức tạo nano chitosan. Phương pháp được sử dụngnhiều nhất là tạo gel ion, ưu điểm của giải pháp này là quy trình sẵn sàng chuẩn bị đơnVật liệu polymer y sinhPage 12 giản và không cần phải sử dụng dung môi hữu cơ hay sử dụng lực nén lớn, do đóphương pháp này được điều tra và nghiên cứu thoáng đãng trong tổng hợp chất dẫn thuốc và thựcphẩm tính năng [ 18 ]. Những yếu tố ảnh hưởng tác động đến đặc thù hạt nano chitosan như size hạt vàsự tích điện mặt phẳng là khối lượng phân tử và độ deacetyl hoá của chitosan. Hiệuquả thu giữ thuốc của hạt nano chitosan phụ thuộc vào vào giá trị pKa và độ hoà tancủa thuốc. Thuốc tích hợp với chitosan qua tương tác tĩnh điện, link hidro, … [ 18 ]. Sự lựa chọn giải pháp tổng hợp nano chitosan còn phụ thuộc vào vào bản chấtcủa những phân tử hoạt động giải trí cũng như những nhu yếu dẫn truyền khác nhau. 1.1 : Phương pháp khâu mạch nhũ tương : Hỗn hợp nhũ tương nước trong dầu ( w / v ) được tạo ra bằng cách phân tán dungdịch chitosan trong dầu. Những giọt lỏng được làm bền bởi chất hoạt động giải trí mặt phẳng. Dung dịch nhũ tương sau đó được khâu mạch bằng tác nhân tạo nối thích hợp nhưglutaraldehyde. Hai nhóm – CHO của glutaraldehyde sẽ phản ứng với nhóm – NH2 của chitosan để khâu mạch tạo hạt nano chitosan [ 19 ]. Vật liệu polymer y sinhPage 131.2 : Phương pháp giọt tụ / kết tủa : Phương pháp này sử dụng đặc thù của chitosan là không tan trong dungdịch kiềm. Bởi vậy, chitosan sẽ bị kết tủa, tạo giọt ngay khi dung dịch chitosan tiếpxúc với dung dịch kiềm. Dung dịch kiềm hoàn toàn có thể là NaOH, NaOH-metanol hoặcethandiamine. Dung dịch chitosan sẽ được một thiết bị nén phun vào dung dịchkiềm để tạo hạt nano [ 19 ]. 1.3 : Phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương : Phương pháp này lần đầu được sử dụng vào năm 1999. Phương pháp này sửdụng nguyên tắc của cả hai chiêu thức : tạo nối ngang nhũ tương và kết tủa. Thayvì sử dụng tác nhân tạo nối ngang, kết tủa tạo ra bằng cách cho những giọt chitosankết hợp với những giọt NaOH. Một hệ nhũ tương bền chứa dung dịch chitosan cùngvới thuốc tạo ra trong paraffin lỏng. Đồng thời, một hệ nhũ tương bền khác chứadung dịch chitosan và NaOH cũng được tạo ra theo cách như trên. Khi cả hai hệVật liệu polymer y sinhPage 14 nhũ tương này được trộn lại với vận tốc khuấy cao, những giọt từ mỗi hệ sẽ va chạmmột cách ngẫu nhiên, hợp lại và kết tủa thành những hạt nhỏ [ 19 ]. 1.4 : Phương pháp tạo gel ion : Cơ chế của chiêu thức này dựa trên tương tác tĩnh điện giữa chitosan tíchđiện dương và một polyanion như tripolyphosphate. Kỹ thuật này có ưu điểm làgiai đoạn chuẩn bị sẵn sàng đơn thuần và thực thi trong thiên nhiên và môi trường nước. Đầu tiên chitosanđược hòa tan vào dung dịch acid acetic. Sau đó chitosan được trộn lẫn vớipolyanion để tạo hạt nano chitosan dưới điều kiện kèm theo khuấy từ liên tục tại nhiệt độphòng. Kích thước và điện tích mặt phẳng hoàn toàn có thể trấn áp bằng cách sử dụng nhữngtỷ lệ chitosan và polyanion khác nhau [ 19 ]. Vật liệu polymer y sinhPage 151.5 : Phương pháp mixen hòn đảo : Trong giải pháp này, người ta hòa tan chất hoạt động giải trí mặt phẳng vào dungmôi hữu cơ để tạo ra những hạt mixen hòn đảo. Dung dịch lỏng chứa chitosan và thuốcđược thêm từ từ với vận tốc khuấy không đổi để tránh làm đục dung dịch. Pha lỏngđược giữ sao cho hỗn hợp trở thành pha vi nhũ trong quãng. Sau đó tác nhân tạo nốingang dược thêm vào và khuấy qua đêm. Cô quay loại dung môi. Phần còn lạiphân tán lại trong nước. Dung dịch muối thích hợp được thêm vào để kết tủa chấthoạt động mặt phẳng. Hỗn hợp được ly tâm. Phần dung dịch ở trên chứa hạt nanomang thuốc được chiết ra, cho qua màng thẩm tách 1 giờ. Đông cô chất lỏng thuđược cho ta bột thuốc [ 19 ]. Vật liệu polymer y sinhPage 16 Ứng dụng trong truyền dẫn thuốc của hạt nano chitosan : Hạt nano chitosan có size nhỏ nên nó thích hợp cho nhiều con đường sửdụng thuốc khác nhau nên được phân loại theo con đường sử dụng : Sử dụng bên ngoài đường tiêu hóa : Các hạt nano hoàn toàn có thể được dùng trong tĩnh mạch chính bới đường kính của những maomạch máu nhỏ nhất là khoảng chừng 4 µm. Sự phân bổ sinh học của những hạt nano có thểthay đổi tùy thuộc vào kích cỡ, điện tích mặt phẳng và tính kỵ nước của chúng. Các hạtcó nửa đường kính lớn hơn 100 nm sẽ bị hấp thu nhanh gọn bởi hệ lưới-nội mô tronggan, lá lách, phổi và tủy xương. trái lại, những hạt nhỏ hơn có khuynh hướng có thờigian luân chuyển lê dài [ 18 ]. Các loại thuốc hứa hẹn nhất đã được điều tra và nghiên cứu thoáng rộng để dẫn truyền theocách này là những tác nhân kháng ung thư. Sau khi tiêm vào tĩnh mạch, nhiều hệthống hạt nano gồm có nano chitosan có khuynh hướng tích góp lại trong 1 số ít khối uVật liệu polymer y sinhPage 17 ( Brasseur, 1980 ; Kreuter, 1994 ). Những hạt nano chitosan mang doxorubicin làmchậm sự tăng trưởng của khối u và nâng cao tỷ suất sống sót của những con chuột bịcấy khối u. Ngoài ra, những hạt nano chitosan có size nhỏ hơn 100 nm đượctạo ra cho thấy đã tránh khỏi hệ lưới-nội mô và luân chuyển trong máu được lâuhơn [ 18 ]. Sử dụng qua đường uống : Ý tưởng hạt nano hoàn toàn có thể bảo vệ thuốc không bị enzyme phân hủy trong bộ máytiêu hóa dẫn đến sự tăng trưởng những hạt nano thành những mạng lưới hệ thống dẫn truyền nhữngphân tử lớn, protein và polynucleotide. Phương pháp này được nghiên cứu và điều tra rộng rãisau một báo cáo giải trình rằng lượng đường trong máu của những con chuột mắc bệnh tiểuđường giảm sau khi uống những hạt nano insulin ( Damge, 1990 ). Kích thước hạtnhỏ hơn 500 nm là một yếu tố then chốt được cho phép luân chuyển qua niêm mạc ruộttheo chính sách endocytotic. Bên cạnh enzyme, màng nhầy ngăn cản sự khuyếch táncủa thuốc và hạt nano, những rào cản hấp thụ biểu mô là chướng ngại chính chốnglại sự hấp thụ thuốc protein qua thành ruột. Do đó, hoạt tính của thuốc hoàn toàn có thể đượccải thiện bằng cách trấn áp kích cỡ hạt cùng với lê dài thời hạn lưu giữthuốc trong cỗ máy tiêu hóa. Trong số những hạt nano polymer, hạt nano chitosanlà chất dẫn thuốc lý tưởng vì chúng làm tăng mức hấp thu thuốc [ 18 ]. Khả năng cải tổ mức hấp thu của chitosan đã được điều tra và nghiên cứu thoáng rộng. Đặctính bám dính của chitosan là do tương tác giữa chitosan tích điện dương và niêmmạc tích điện âm. Điều này làm lê dài thời hạn tương tác của thuốc và bề mặthấp thụ [ 18 ]. Sử dụng qua đường mắt : Các hạt nano được nhận thấy là chất mang tiềm năng để dẫn truyền qua đườngmắt. Nhiều thí nghiệm cho thấy hạt nano có khuynh hướng bám chặt vào bề mặtbiểu mô mắt. Kết quả lê dài thời hạn lưu giữ, vận tốc đào thải thuốc chậm hơn sovới những giải pháp điều trị mắt truyền thống lịch sử, do đó cải tổ dược tính củathuốc. Vì vậy, những hạt nano đã được dùng để dẫn thuốc kháng viêm, kháng dịứng cho những tiềm năng điều trị viêm mắt [ 18 ]. Chitosan đã được sử dụng như thể chất mang dẫn thuốc điều trị chứng viêm mắtbởi vì tác động ảnh hưởng thôi thúc mức hấp thu thuốc. Chitosan không chỉ ngày càng tăng thời gianVật liệu polymer y sinhPage 18 tương tác với giác mạc qua tương tác tĩnh điện giữa điện tích dương của nó vàniêm mạc tích điện âm, nó còn có năng lực xuyên qua lớp niêm mạc, nâng caodược tính của thuốc. Nhóm của Felt ( 1999 ) tìm thấy dung dịch chitosan kéo dàithời gian lưu giữ thuốc kháng sinh trên giác mạc của thỏ. Những ảnh hưởng tác động tương tựcũng được quan sát thấy khi sử dụng những hạt nano chitosan. Những hạt nàyđược giữ trên giác mạc và kết mạc của thỏ tối thiểu 24 giờ. Nhóm của De Campos ( 2001 ) phát hiện thấy sau khi sử dụng những hạt nano chitosan trên thỏ, hầu hếtthuốc được tìm thấy trong những mô ngoài mắt, giác mạc và kết mạc trong khi chỉmột lượng thuốc nhỏ được tìm thấy trong những mô trong mắt, mống mắt và chấtdịch lỏng [ 18 ]. 2 / Vật liệu sinh học tạo khung ( Scaffold ) trong kỹ nghệ mô : Kỹ nghệ mô ( Tissue engineering ) là một nghành nghề dịch vụ tương quan đến “ ứng dụngcác nguyên tắc và những giải pháp kỹ nghệ và khoa học sự sống hướng tới hiểubiết cơ bản những mối quan hệ cấu trúc – tính năng của những mô động vật hoang dã có vú bìnhthường và bệnh lý để tăng trưởng những vật sửa chữa thay thế sinh học mà Phục hồi, duy trìhoặc cải tổ tính năng của mô ’. Mục tiêu của kỹ nghệ mô là khắc phục nhữnghạn chế của những chiêu thức điều trị truyền thống lịch sử dựa trên cấy ghép cơ quan vàvật liệu sinh học [ 20 ]. Các đặc tính lý tưởng của scaffold : Có cấu trúc lỗ xốp bên trong ( đường kính lỗ tối thiểu 60 - 100 µm ) : tăngtrưởng mô, phân bổ mạch, cung cấp dưỡng chất. Được sản xuất từ vật tư có năng lực phân hủy sinh học hoặc năng lực hấpthu sinh học được kiểm sóat để mô sẽ thay thế sửa chữa scaffold. Có hóa học mặt phẳng thích hợp để giúp những tế bào bám, biệt hóa và tăng sinh. Có những đặc tính cơ học thích hợp để tương ứng với vùng ghép. Không kích thích bất kể phản ứng có hại nào. Dễ tạo theo hình dáng và size mong ước. Các vật tư scaffold : Các polymer tổng hợp : Vật liệu polymer y sinhPage 19C ác điều tra và nghiên cứu sử dụng vật tư gốm vô cơ tự nhiên và tổng hợp ( nhưhydroxyapatite và tricalcium phosphate ) để sản xuất scaffold trong kỹ nghệ môxương do những vật tư này giống với thành phần vô cơ tự nhiên của xương và cócác đặc tính dẫn xương. Tuy nhiên, những gốm này có tính giòn ( dễ gãy ) và khôngphù hợp với những đặc tính cơ học của xương. Xương là một composite gồm khuônnền polymer được tăng cường với những thành phần gốm. Polymer là collagen vàhydroxyapatite. Hơn nữa, scaffold gốm không thích hợp cho sự tăng trưởng củamô xốp ( như mô cơ tim ) vì những mô này có những receptor tế bào và những những yêu cầuđặc tính cơ học khác. Các polymer tự nhiên và tổng hợp là lựa chọn mê hoặc vàlinh họat về ứng dụng cho sự tăng trưởng phần nhiều mô [ 20 ]. Các polyester như polyglycolic acid ( PGA ), polylactic acid ( PLLA ), cáccopolymer ( như PLGA ) và polycaprolactone ( PCL ) thường được sử dụng để thiếtkế những scaffold. Sản phẩm phân hủy của những polymer này ( glycolic acid và lacticacid ) hiện hữu trong khung hình người và được thải lọai trải qua con đường trao đổichất tự nhiên [ 20 ]. Các polymer tự nhiên : Các polymer là protein hoặc carbohydrate có nguồn gốc tự nhiên được sử dụnglàm scaffold cho sự tăng trưởng của vài lọai mô. Polymer tự nhiên phổ cập nhấtđược sử dụng tạo scaffold kỹ nghệ mô là collagen [ 20 ]. Các chiêu thức sản xuất scaffold : 2.1 : Lọc gián đoạn qua khuôn dung môi ( solvent-casting particulate-leaching ) : Kỹ thuật này gồm có tạo ra một dung dịch PLLA trong chloroform và thêmcác hạt muối có đường kính đặc biệt quan trọng để tạo ra một dịch huyền phù giống hệt. Chodung môi bay hơi để còn lại khuôn nền polymer với những hạt muối ở khắp bên trong. Sau đó, ngâm composite trong nước để lọai muối ra và còn lại cấu trúc lỗ xốp. 2.2 : Bọt khí ( Gas foaming ) : Một polymer có năng lực phân hủy sinh học như thể PLGA được bão hòa vớiCO2 ở áp suất cao. Sau đó, làm giảm nhanh năng lực hòa tan của khí trongpolymer bằng cách đưa áp suất CO 2 quay trở lại áp suất khí quyển. Điều này dẫn đến sựtạo nhân và khuếch trương bọt khí với kích cỡ 100 – 500 µm trong polymer. Vật liệu polymer y sinhPage 202.3 : Mạng lưới sợi ( Fibre meshes / fibre bonding ) : Các sợi từ công nghiệp dệt được sử dụng để sản xuất scaffold từ PGA vàPLLA. Tuy nhiên, những scaffold này không không thay đổi về cấu trúc nên thường gây ra sựbiến dạng nghiêm trọng do những lực co rút của tế bào được nuôi trên scaffold. Điềunày đã dẫn đến việc tăng trưởng kỹ thuật link sợi để tăng cường những đặc tính cơhọc của scaffold. Quy trình như sau : hòa tan PLLA trong methylene chloride và đổkhuôn qua lưới PGA. Cho dung môi bay hơi và sau đó làm nóng khuôn với nhiệtđộ trên điểm nóng chảy của PGA. Khi khuôn PGA-PLLA nguội, lọai PLLA bằngcách hòa tan trong methylene chloride một lần nữa. Kết quả là tạo ra một mạnglưới những sợi PGA được nối mạch. 2.4 : Tách pha ( Phase separation ) : Hòa tan một polymer tổng hợp có năng lực phân hủy sinh học trong phenolhoặc naphthalene và bổ trợ thêm những phân tử có họat tính sinh học như alkalinephosphatase vào dung dịch. Sau đó hạ nhiệt độ thấp hơn để tạo ra một sự tách phalỏng - lỏng và làm nguội để tạo thể rắn hai pha. Lọai dung môi bằng sự thăng hoađể có một scaffold xốp với những phân tử họat động sinh học bên trong cấu trúc. 2.5 : Làm khuôn tan chảy ( Melt moulding ) : Dùng bột PLGA và những vi cầu gelatin có đường kính đặc biệt quan trọng lấp đầy mộtkhuôn Teflon. Sau đó làm nóng khuôn ở nhiệt độ trên nhiệt độ chuyển tiếp thủytinh của PLGA cùng với dùng sức ép lên hỗn hợp. Phương pháp này làm cho cáchạt PLGA kết nối lại với nhau. Khi lọai bỏ khuôn, thành phần gelatin được lọc rabằng cách ngâm trong nước và sau đó làm khô scaffold. Scaffold được tạo ra theocách này có hình dạng của khuôn. Quy trình làm tan chảy khuôn được biết đổi để phối hợp những sợi HA ngắn. Sựphân bố đều của những sợi HA trong khắp scaffold PLGA chỉ hoàn toàn có thể được thực hiệnbằng kỹ thuật khuôn dung môi để sẵn sàng chuẩn bị vật tư sợi HA, khuôn nền PLGA vàgelatin hoặc tạo lỗ bằng muối, sau đó ứng dụng quy trình tiến độ làm khuôn tan chảy. 2.6 : Làm khô lạnh : Hòa tan những polymer tổng hợp như PLGA trong acid acetic lạnh hoặc benzen. Sauđó làm ướp lạnh dung dịch và làm khô lạnh để tạo ra khuôn nền lỗ xốp. Vật liệu polymer y sinhPage 21T ương tự, những scaffold collagen cũng được sản xuất bằng cách làm đônglạnh dung dịch collagen và sau đó làm khô lạnh. Sự ướp đông dung dịch sẽ làmhình thành những tinh thể đá mà sẽ ép và tập trung chuyên sâu những phân tử collagen vào cáckhỏang khe. Sau đó, lọai những tinh thể đá bằng cách làm khô lạnh. Có thể kiểm sóatkích thước lỗ theo vận tốc ướp đông và pH, vận tốc ướp đông nhanh tạo ra những lỗnhỏ hơn. Dùng ethanol để khử nước của collagen ướp lạnh và làm khô tại điểmtới hạn để tạo scaffold collagen. Sau đó, những scaffold này được khâu mạch bằng tácnhân vật lý hay hóa học để giảm năng lực hòa tan, tính kháng nguyên và tốc độphân hủy. Các chiêu thức khâu mạch vật lý gồm chiếu tia UV, chiếu xạ tia gammahoặc giải pháp nhiệt lọai hydro. Các chiêu thức khâu mạch hóa học tương quan đến việc sử dụng những tácnhân hai công dụng như glutaraldehyde ( GTA ) và hexamethylene diisocyanatehoặc bằng chiêu thức họat hóa nhóm carboxyl với carbodiimide. Các polymer tựnhiên khác như chitin và alginat cũng được dùng để sản xuất scaffold bằng phươngpháp làm khô lạnh. 2.7 : Đúc khuôn dung dịch ( Solution Casting ) : Hòa tan PLGA trong chloroform, sau đó tủa bằng cách thêm methanol vào. Xương làm khô lạnh đã được khử khóang hoàn toàn có thể tích hợp với PLGA, và sau đó vậtliệu composite được ép vào khuôn, làm nóng đến 45 – 48 oC trong 24 giờ để tạoscaffold. Vật liệu polymer y sinhPage 22NH ẬN XÉTQua bài tiểu luận ta thấy được lợi thế vượt trột của vật tư polymer y sinhvà tiềm tăng to lớn của vật tư này khi ứng dụng vào y học. Ngoài ra, hoàn toàn có thể thuận tiện nhận thấy rằng : nghành điều tra và nghiên cứu vật liệupolymer y sinh tại Việt nam vẫn còn rất mới. Đó là một thử thách so với nềnkhoa học nước nhà. Mặc dù vậy, tiềm năng về cả kinh tế tài chính và nhân lực sẽ tham giavào lãnh vực này cực kỳ lớn. Vật liệu polymer y sinhPage 23T ÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1 ] Craig Halberstadt, Dwaine Emerich ( 2007 ) Cellular Transplantation fromLaboratory to Clinic. Elsevier Inc. [ 2 ] Teoh Swee Hin ( 2004 ) Biomaterials Engineering and Processing Series – Vol. 1, Engineering materials for biomedical applications. World Scientific PublishingCo. [ 3 ] Kay C Dee, David A. Puleo, Rena Bizios ( 2002 ) An Introduction toTissueBiomaterial Interactions. John Wiley và Sons, Inc. [ 4 ] Pathiraja A.Gunatillake and Raju Adhikari ( 2003 ) Biodegradable syntheticpolymers for tissue engineering. European Cells and Materials. [ 5 ] Doris Klee, Hartwig Höcker ( 2000 ) Polymers for BiomedicalApplications : Improvement of the Interface Compatibility. Springer-Verlag BerlinHeidelberg. [ 6 ] W. Mark Saltzman ( 2004 ) Tissue Engineering : Engineering Principles forthe Design of Replacement Organs and Tissues. Oxford University Press, Inc. [ 7 ] U.Kneser, P. M. Kauf mann, H. C. Fiegel, ( 1999 ) J. Biomed. Mater. Res. 47,494. [ 8 ] D. P. Huynh, W. S. Shim, J. H. Kim and D. S. Lee ( 2006 ) “ pH / temperaturesensitive poly ( ethylene glycol ) - based biodegradable polyester block copolymehydrogels ”, Polyme, 47, 7918 - 7926. [ 9 ] D. P. Huynh, M. K. Nguyen, B. S. Pi, M.S. Kim, S. Y. Chae, K. C. Lee, B. S.Kim, S. W. Kim and D. S. Lee ( 2007 ) “ A new functionalized injectable hydrogelfor controlled insulin delivery ”. Addvance Materials, 57,1243. [ 10 ] D. P. Huynh, B. S. Kim and D. S. Lee ( 2009 ) “ Controlled release of insulinby a new functionalized injectable hydrogel ”, Journal of controll release, 67, 1357. [ 11 ] W. S. Shim, Doo Sung Lee ( 2003 ) " Micelle Formation of the pH-sensitiveBiodegradable Copolyme Hydrogels ", Advanced Polymeic Materials andTechnology ( APMT-2003 ), P-3-38, August 4-7, Gyeongju, Korea. Vật liệu polymer y sinhPage 24 [ 12 ] W. S. Shim, M. S. Kim, D. S. Lee ( 2004 ) " Temperature and pH sensitiveMicellization and Gelation of Biodegradable Block Copolyme Hydrogels ", The 8 thWorld Conference on Biodegradable Polymes and Plastics, June 1-4, Seoul, Korea. [ 13 ] M. S. Kim, W. S. Shim, D. S. Lee ( 2004 ) " A study of polymeic micelle : micellization-demicellization behavior of new pH-sensitive block copolyme ", 6 thJapan - Korea Symposium on Material và Interfaces, October 21-24, Beppu, Nhật Bản. [ 14 ] Phạm Ngọc Tuấn ( 2013 ) Đề xuất điều tra và nghiên cứu ưng dụng chương trình vật tưthiết bị y tế, Hội thảo KH, ĐHQG. HCM. [ 15 ] M.N.V.R. Kumar ( 2000 ) “ A review of chitin and chitosan application ”, Reactive và Functional Polymers, 46, pp. 1-27. [ 16 ] M. Rinaudo ( 2006 ) “ Chitin and chitosan : Properties and applications ”, Progress in Polymer Science, 31, pp. 603 - 632. [ 17 ] H. Zhang, S. Wu, Y. Tao, L. Zang, Z. Su ( 2010 ) “ Preparation andCharacterization of Water-Soluble Chitosan Nanoparticles as Protein DeliverySystem ”, Journal of Nanometerials, 2010, pp. 1/5. [ 18 ] W. Tiyaboonchai ( 2003 ) “ Chitosan Nanoparticles : A Promising System forDrug Delivery ”, Naresuan University Journal, 11 ( 3 ), pp. 51-66. [ 19 ] S.A. Agnihotri, N. Mallikarjuna, T.M. Amineabhavi ( 2004 ) “ Recent advanceson chitosan-based micro and nanoparticles in drug delivery ”, Journal ofControlled Release, 100, pp. 5-28. [ 20 ] Doris Klee, Hartwig Höcker ( 2000 ) “ Polymers for Biomedical Applications : Improvement of the Interface Compatibility ”. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Vật liệu polymer y sinhPage 25

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay