Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ký ức hình dạng do nước kích hoạt của poly(d,l-lactide) có khả năng phân hủy sinh học: kích hoạt và tính chất ở nhiệt độ sinh lý
Tóm tắt
Nghiên cứu này báo cáo về tính năng ký ức hình dạng do nước kích thích của poly(d,l-lactide) có khả năng phân hủy sinh học. Chúng tôi đã phát triển một quy trình lập trình dựa trên định hướng cho phép poly(d,l-lactide) chuyển đổi hình dạng của nó ở 37°C trong môi trường nước mà không cần năng lượng bên ngoài, và thích ứng với mức căng thẳng đã được định trước thông qua việc tạo ra hoặc thư giãn áp lực. Trong quy trình lập trình định hướng này, vật liệu polymer được biến dạng và định hướng ở nhiệt độ cao và sau đó được làm lạnh trong khi giữ nguyên hình dạng biến dạng, độ căng, và sự rối loạn chuỗi polymer. Ở nhiệt độ cơ thể và trong môi trường ướt, tính năng ký ức hình dạng được kích hoạt bởi hiệu ứng làm dẻo của các phân tử nước khuếch tán vào ma trận polymer, gây ra sự thư giãn có hướng của các chuỗi polymer đã được định hướng và nạp trước. Hiệu ứng làm dẻo này được quan sát rõ ràng dưới dạng sự giảm nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh bắt đầu xuống 10–13°C. Chúng tôi nhận thấy rằng bức xạ γ sử dụng để tiệt trùng các vật liệu được lập trình theo định hướng có ảnh hưởng mạnh mẽ đến tốc độ phục hồi hình dạng, nhưng không ảnh hưởng đến tỷ lệ phục hồi. Cả hai mẫu vật liệu không bị bức xạ γ và bị bức xạ γ đều cho thấy tỷ lệ phục hồi hình dạng xuất sắc trong thời gian thử nghiệm kéo dài mười tuần: lần lượt là 94% và 97%. Các vật liệu lập trình theo định hướng đã tạo ra tải trọng đã được định trước trong môi trường nước 37°C khi việc phục hồi hình dạng của chúng bị hạn chế, nhưng khi áp lực bên ngoài tác động lên chúng, chúng đã thích ứng với mức độ đã được định trước bằng cách thư giãn ứng suất. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng tính năng ký ức hình dạng có thể được tạo ra trong các polymer có khả năng phân hủy sinh học mà không cần điều chỉnh cấu trúc chuỗi polymer, từ đó rút ngắn thời gian từ phát triển công nghệ đến việc sử dụng trong các thiết bị y tế.
Từ khóa
#poly(d #l-lactide) #ký ức hình dạng #tính năng sinh học #bức xạ γ #môi trường ướtTài liệu tham khảo
Metcalfe A, Desfaits A, Salazkin I, Yahia L, Sokolowski WM, Raymond J. Cold hibernated elastic memory foams for endovascular interventions. Biomaterials. 2003;24:491–7.
Yakacki CM, Shandas R, Lanning C, Rech B, Eckstein A, Gall K. Unconstrained recovery characterization of shape-memory polymer networks for cardiovascular applications. Biomaterials. 2007;28:2255–63.
Lendlein A, Langer R. Biodegradable, elastic shape-memory polymers for potential biomedical applications. Science. 2002;296:1673–6.
Guimaraes-Ferreira J, Gewalli F, David L, Maltese G, Heino H, Lauritzen C. Calvarial bone distraction with a contractile bioabsorbable polymer. Plast Reconstr Surg. 2002;104:1325–31.
Zheng X, Zhou S, Li X, Weng J. Shape memory properties of poly(d,l-lactide)/hydroxyapatite composites. Biomaterials. 2006;27:4288–95.
Lendlein A, Schmidt A, Langer R. AB-polymer networks based on oligo(ε-caprolactone) segments showing shape-memory properties. Proc Natl Acad Sci USA. 2001;98:842.
Lendlein A, Jiang H, Junger O, Langer R. Light-induced shape-memory polymers. Nature. 2005;434:879–82.
Langer R, Tirrell DA. Designing materials for biology and medicine. Nature. 2004;428:487–92.
Min C, Cui W, Bei J, Wang S. Biodegradable shape-memory polymer—polylactide-co-poly(glycolide-co-caprolactone) multiblock copolymer. Polym Adv Technol. 2005;16:608–15.
Huang WM, Yang B, An L, Li C, Chan YS. Water-driven programmable polyurethane shape memory polymer: demonstration and mechanism. Appl Phys Lett. 2005;86:114105.
Yang B, Huang WM, Li C, Li L. Effects of moisture on the thermomechanical properties of a polyurethane shape memory polymer. Polymer. 2006;47:1348–56.
Pierce BF, Bellin K, Behl M, Lendlein A. Demonstrating the influence of water on the shape-memory polymer networks based on poly[(rac-lactide)-co-glycolide] segments in vitro. Int J Artif Organs. 2011;34:172–9.
Steendam R. Amylodextrin and poly(d,l-lactide) oral controlled release matrix tablets; concepts for understanding their release mechanisms. Groningen: Stichting Drukkerij C. Regenboog; 2005.
Paakinaho K, Heino H, Väisänen J, Törmälä P, Kellomäki M. Effects of lactide monomer on the hydrolytic degradation of poly(lactide-co-glycolide) 85L/15G. J Mech Behav Biomed Mater. 2011;4:1283–90.
Allinniemi T, Heino H, Törmälä P. Bone fixation device. US 20070299449 A1. 2007.
Wischke C, Lendlein A. Shape-memory polymers as drug carriers-a multifunctional system. Pharm Res. 2010;27:527–9.
Blasi P, D’Souza SS, Selmin F, DeLuca PP. Plasticizing effect of water on poly(lactide-co-glycolide). J Control Release. 2005;108:1–9.
Siemann U. The influence of water on the glass transition of poly(d,l-lactic acid). Thermochim Acta. 1985;85:513–6.
Steendam R, van Steenbergen MJ, Hennink WE, Frijlink HW, Lerk CF. Effect of molecular weight and glass transition on relaxation and release behaviour of poly(d,l-lactic acid) tablets. J Control Release. 2001;70:71–82.
Passerini N, Craig DQM. An investigation into the effects of residual water on the glass transition temperature of polylactide microspheres using modulated temperature DSC. J Control Release. 2001;73:111–5.
Hancock BC, Shamblin SL, Zografi G. Molecular mobility of amorphous pharmaceutical solids below their glass transition temperatures. Pharm Res. 1995;12:799–806.
Kellomäki M, Pohjonen T, Törmälä P. Self reinforced polylactides. In: Arshady R, editor. Biodegradable polymers. London: Citus Books; 2003. p. 212.
Paakinaho K, Ellä V, Syrjälä S, Kellomäki M. Melt spinning of poly(l/d)lactide 96/4: effects of molecular weight and melt processing on hydrolytic degradation. Polym Degrad Stab. 2009;94:438–42.
Hyon S-H, Jamshidi K, Ikada Y. Effects of residual monomer on the degradation of dl-lactide polymer. Polym Int. 1998;46:196–202.
Törmälä P. Biodegradable self-reinforced composite materials; manufacturing structure and mechanical properties. Clin Mater. 1992;10:29–34.