phema si derivati de phema folositi in patologii osoase
Post on 03-Jun-2018
238 Views
Preview:
TRANSCRIPT
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 1/28
Biomateriale pe baza de PHEMA cu
aplicatii in ingineria tesuturilor dure
Coordonator ştiintific : Masterand :
S.L. Dr. ing. Catalin Zaharia George Pelin
Bucuresti, 2012
1
Universitatea P!"#EH$"%A din Bucure&ti
'acultatea de %(imie Aplicat) &i *tiința
Materialelor
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 2/28
Cuprins
1. Introducere- Biomateriale...................................................................................................3
%lasi+icarea biomaterialelor-
Proprietatile biomaterialelor.
2. Osul ......................................................................................................................................7
'unctiile osului/
3. Polimeri pentru medicina- clasificare.................................................................................9
4. Poli (2-hidroietil metacrilat!- P"#$%...........................................................................11
Monomerul 2Hidroi Etil Metacrilat 3HEMA4 12
5erivati ai PHEMA16
Aplicatii 17
&. %cidul 2-acrilamido-2-metil propan sulfonic (%$P'%!.................................................19
8inteza AMP8A19
Proprietati19
Aplicatii ale AMP8A in medicina 21
. Conclu)ii..............................................................................................................................24
7. BIB*IO+,%I#................................................................................................................2
2
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 3/28
1. Introducere- Biomateriale
Ştiinta biomaterialelor este : ştiinta care se ocupă cu interactiunile dintre
organismele vii şi materiale;, iar biomaterialele ca +iind :orice substante sintetice (metale şi
aliae! materiale ceramice! polimeri! materiale compo"ite! etc.# sau naturale (colagen!chitosan! celulo"ă# care pot fi folosite pe o perioadă de timp bine determinată! ca un $ntreg
sau ca o parte componentă a unui sistem! capabile să interactione"e cu sistemele biologice $n
scopul tratării! creşterii sau $nlocuirii oricărui tesut! organ sau functie a corpului% <1=
Biomaterialele au o capacitate sporit) de a se integra &i de a +i tolerate de c)tre
organismul >n care sunt implantate, +iind capabile s) intre >n contact cu +luidele biologice
naturale &i cu tesuturile umane +)r) a provoca reactii adverse &i av?nd +oarte putine e+ecte
nedorite Biomaterialele trebuie s) aib) un grad ridicat de inertie c(imic) <2=
dat) cu dezvoltarea biomaterialelor au ap)rut &i problemele legate de tipul &i designul
materialului +olosit pentru implanturi, care au condus la pierderea prematur) a +unctiilor
implantului din cauza deterior)rilor mecanice, coroziunii sau biocompatibilit)tii insu+iciente
Biocompatibilitatea, bio+unctionalitatea &i >ndeplinirea unui anumit rol, speci+ic tesutului &i
locatiei >n care va +i implantat materialul sunt +actorii decisivi pentru utilizarea lor >n
dispozitive medicale &i implanturi <1=
"nitial, biomaterialele au +ost utilizate pentru >nlocuirea +izic) a tesuturilor dure sau
moi, degradate sau distruse >n urma unor procese patologice 5e&i tesuturile &i structurile
corpului uman +unctioneaz) pentru perioade +oarte mari de timp, acestea pot su+eri di+erite
procese distructive precum +racturi, in+ectii, cancer, care cauzeaz) durere, des+igurare sau
pierderea +unctiilor organismului @n aceste conditii, tesutul bolnav poate +i >ndep)rtat &i
>nlocuit cu un material sintetic adecvat <1=
5omeniile de aplicatii ale biomaterialelor sunt vaste rtopedia, c(irurgia estetica,
o+tamologia, c(irurgia maio+acial), cardiologia, urologia si neurologia &i practic toate
specialit)tile medicale nu num)r) mai putin de -00 de produse di+erite &i 10 din activit)tile
medicale necesit) utilizarea de biomateriale >n scopuri de diagnosticare, preventie &i terapie
3+igura 14 <6=
5in categoria biomaterialelor +olosite pentru realizarea implanturilor &i a
dispozitivelor medicale +ac parte urm)toarele materiale polimerii, metalele, ceramicele &i
compozitele gam) larg) de polimeri se +olosesc >n aplicatiile medicale, aceasta dator?ndu
se +aptului c) ace&tia se g)sesc sub di+erite +orme complee &i compozitii 3solide, +ibre,
+abricate, +ilme &i geluri4 Metalele sunt +olosite >n cazul implanturilor ortopedice, +iind
6
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 4/28
cunoscute pentru rezistenta mare la uzur), ductibilitate &i duritate ridicat) Principalele
dezavantae al acestor metale sunt rigiditatea ridicat) pe care o au >n comparatie cu tesuturile
gazd), precum &i tendinta acestora de a crea arte+acte >n cazul procedeelor de diagnosticare
avansate 3investigarea cu computerul tomogra+ic &i rezonant) magnetic)4 <6=
%eramicele sunt, de asemenea, +oarte des >nt?lnite >n aplicatiile medicale datorit) unei
biocompatibilit)ti bune cu tesutul gazd), o rezistent) ridicat) la compresiune &i coroziune
iura 1.1 &plicatii ale biomaterialelor $n medicina <6=
Clasificarea biomaterialelor
Biomaterialele pot +i >mp)rtite >n mai multe categorii, in +unctie de di+erite criterii
/upa natura chimica
• Biomaterialele metalice sunt +olosite pentru aplicatii >n care implantul este supus
unor solicit)ri mecanice importante &i trebuie s) aib) o rezistent) m)rit) la oboseal) pentru a
+ace +at) activit)tilor zilnice la care este supus mers, mestecat, etc
• Biomaterialele ceramice sunt utilizate >n general pentru duritatea lor &i rezistenta
ridicat) la uzur) >n aplicatii precum supra+ete de articulatie pentru &old sau dinte dar &i pentru
propriet)ti de initiatori de re+acere osoas), ca supra+ete de legare cu osul >n implanturi
-
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 5/28
• Biomaterialele polimerice se +olosesc datorit) stabilit)tii &i elasticit)tii lor pentru
tendoane &i ligamente, +iind utilizate de asemenea >n supra+ete de articulatie cu +recare
sc)zut) datorit) propriet)tilor anti+rictiune &i anticoagulante Unele biomateriale polimerice
se utilizeaz) >n ultimul timp pentru propriet)tile lor biodegradabile &i bioresorbabileBiomaterialele compozite 3metaloceramice, polimerceramice, metalopolimerice,
ceramicceramice4 se utilizeaz) datorit) combinatiilor neobi&nuite de rezistent) mecanic),
duritate, greutate, stabilitate la temperaturi >nalte &i la coroziune sau conductivitate termic) &i
electric) <6=
/up0 radul de tolerare n oranism
1 temporare +ibre de sutur), proteze eso+agiene, unele atele ortopedice, sondediagostic
2 permanente sarme de sutur) si b'pass, proteze cardiace, proteze ortopedice, optolentile
oculareC
/up0 functia de reali)at
1 $nlocuire de tesut dur >n ortopedie 3atele! capace#, dentistic) 3implanturi, coroane4 C
2 $nlocuire de tesut moale >n cardiologie 3artere4, o+talmologie 3lentile4C
6 biomateriale cu functii specifice membrane pentru industria +armaceutica, si s?nge,
membrane de dializ), stimulare cardiac), plaman arti+icial, biomateriale de diagnostic,
terapie, instrumentatieC
/up0 locali)are iomaterialele pot fi
1 intracorporale realizate sub +orm) de dispozitive complee de stimulare a proceselor
+iziologice 3 rinic(i arti+iciali pentru dializa s?ngelui, pl)m?n arti+icial de oigenare a
s?ngelui, inima arti+icial), pancreas arti+icial pentru eliberare de insulin)4, sub +orm) de
dispozitive semipermanente sau pentru dispozitive temporareC
2 paracorporale utilizate la inter+ata cu mediul biologic
6 etracorporale utilizate pentru transportul s?ngelui si a lic(idelor trans+uzabile,
containere +armaceutice, tuburi, seringi, instrumente c(irurgicale, materiale de
>mpac(etare 3sterile si nesterile4
/up0 interactie cu oranismul se cunosc materiale
1 bioinerte care nu provoac) r)spuns 3sau provoac) r)spuns minim4 din partea gazdei,
deci nu interactioneaz) cu tesutul viu cum ar +i portelanul dentar sau unele biosticle, >n
contact direct cu osul sau separate de acestea printrun strat subtireC
2 bioactive care presupun interactiuni +izicoc(imice cu tesutul viu si dau r)spunsuri
bene+ice, re+acerea >n zona de contact si stimularea cresterii de celule endoteliale
D
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 6/28
6 biotolerate separate de organism printro inter+at) su+icient de groas) >nc?t nu apar
perturb)ri importante de compatibiliate cu acesteaC
- bioresorbabile supuse unui proces de dizolvare resorbtie dup) introducere >n
organis, sunt treptat >nlocuite prin avansul tesutului viu
D hibride care presupun asocierea unui material inert cu celule vii <-=
Proprietatile biomaterialelor
Un biomaterial poate s) aib) toate caracteristicile mecanice, +izice si c(imice cerute de o
aplicatie medical) dar la contactul cu mediile biologice, inclusiv cu organismul uman, el
g)seste conditii +iziologice particulare cu care interactioneaz) prin procese speci+ice,
precum di+uzia de ioni si +luide, drena lim+atic, circulatia s?ngelui, dar si prin mecanisme
+iziologice 3locale si sistematice4 mai putin previzibile Aceste reactii speci+ice +ac ca
materialul s) +ie sau nu tolerat de mediul respectiv Mai mult, >n acelasi organism uman,
aceste conditii mecanice, +izicoc(imice si +iziologice variaz) >ntrun domeniu destul de larg
Un material care >ndeplineste la >nceput toate cerintele de biocompatibilitate poate s)
piard) >n timp aceste calit)ti nu numai datorit) unor procese de uzur), oboseal), degradare,
dar si pentru c) tesuturile >nconur)toare, initial s)n)toase, se >mboln)vesc sau pur si simplu
>mb)tr?nesc <-=
"ndi+erent de aplicatia medical), un material biocompatibil trebuie s) >ndeplineasc)
urm)toarele cerinte
1 s) nu +ie toic si s) nu contin) produsi +iltranti
2 s) nu provoace e+ecte alergice, cancerigene, teratogene 3generate de anomalii
mor+ologice4
6 s) nu provoace +enomene de respingere de c)tre organism
- s) nu modi+ice compozitia s?ngelui si s) nu perturbe mecanismul coagul)rii 3s) +ie
(emocompatibil4
D s) nu modi+ice pHul biologic
. s) nu provoace sediment)ri >n tesuturi si biodegrad)ri
7 s) nu contin) site (idro+ile sau (idro+obe care s) +avorizeze p)trunderea si aderenta
celular) <-=
#este de biocompatibiliate, dup) recomand)ri din "8 F 10996 si E$ F 60996, cu
urm)toarele preciz)ri
.
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 7/28
1 biocompatibilitatea materialelor >n contact cu organismul viu se stabileste prin teste
de laborator 3in vitro si e vivo4, teste preclinice 3in vivo4 pe animale, iar >n +inal prin
teste clinice 3in vivo4 pe organisme umaneC
2 testele se realizeaz) >ntro ordine +oarte precis), >n aceleasi conditii de pH 3bazicitate4,
temperatur), ca >n organismul viuC
6 anumite teste se pot realiza at?t in vitro c?t si in vivo, ele se numesc complementareC
- testele sunt di+erite, dup) cum materialele sunt >n contact cu organismul viu pe durat)
limitat) 32- (4, prelungit) 32- ( F 60 zile4 si permanent) 3peste 60 zile4C
D testele se +ac cu materiale de re+erint) 3de control4, procesate >n aceeasi manier), cu
aceeasi compozitie c(imic), sterilizate prin aceeasi te(nic)C este indicat ca materialul s)
nu +ie nici cel mai per+ormantC dar nici cel mai modest din punct de vedere al
propriet)tilor de biocompatibilitate <6=
2. Osul
asele sunt organe rigide, cu structura complea, care constituie partea
endosc(eletronica al vertebratelor Acestea sustin si proteeaza di+erite organe ale corpului,
produc celule albe si rosii din sange si stoc(eaza mineralele #esutul osos este un tesut
conuctiv dens <D=
Unul dintre tipurile de tesuturi care +ormeaza tesutul osos este tesutul osos mineralizat,
acesta o+erindui rigiditate si structura tridimensionala ca unui coral Alte tipuri de tesuturi
gasite in oase, includ maduva, endosteum, periostul, nervii, vasele de sange si cartilagiile !a
nastere sunt peste 270 de oase in corpul +atului 5ar multe dintre acestea se uni+ica pe masura
ce copilul creste lasand un total de 20. oase separate in corpul adultului cel mai lung os in
corpul uman este +emulrul si cele mai mici oase sunt oscioarele auditive <.=
Unitatea de baza este sistemul Haversian, care reprezinta o tia laminata, goala din
colagen si +os+at de calciu, miezul gol, canalul Haversian, +iind un canal nutritiv "n cadrul
unui os lung, multe dintre aceste sisteme Haversiene sunt combinate in paralel, +ormand osul
compact, care este optimizat sa reziste la +orte de compresiune si incovoiere !a etremitatea
oaselor, unde tensiunile devin mult mai complee, sistemele Haversiene se largesc si se
impart, pentru a +orma o retea spongioasa, sau osul spongios
5aca se taie in sectiune transversala intro regiune de os compact, se vor vedea inele din
sistemele Haversiene, +iecare dintre ele cu o gaura, in centrul canalului #aierea prin regiunea
7
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 8/28
de os spongios, produce o sectiune complea mai mare, deoarece sistemele au numeroase
orientari di+erite <.=
i.2.1 8ectiune transversala a unui os <D,.=
Functiile osului
asele au 11 +unctii importante in organismul uman
$ecanice
•
protectie oasele pot servi la protearea organelor interne, cum ar +i craniul proteeazacreierul, sau coastele care proteeaza inima si plamanii
• structura osul o+era un cadru pentru a mentine corpul spriinit
• miscare oasele, musc(ii s(eletici, tendoanele, ligamentele, si articulatiile +unctioneaza
impreuna la generarea si trans+erarea +ortei pentru ca partile individuale ale corpului sau
intregul corp sa poate +i manipulat in spatiul tridimensional
• transductia sunetului oasele au mare importanta in aspectul mecanic al auzului
'intetice
• producerea de sange maduva, localizata in interiorul cavitatii medulare a oaselor lungi si
intrinseci a oaselor spongioase, produce celule sanguine in procesul numit (ematopoiezei
$etaolice
• depozit de minerale oasele se comporta ca adevarate rezervoare de minerale importante
pentru organism
/
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 9/28
• +actorul de crestere al depozitarii matricea oaselor mineralizate stoc(eaza +actori
importanti de crestere cum ar +i insulina, +actorii de crestere, +actorul decrestere al
trans+ormarii, proteinele mor+ogenetice osoase si altele
•
depozit de grasimi maduva osoasa galbena actioneaza ca o rezerva de acizi grasi• balanta acidbaza oasele proteeaza sangele in +ata sc(imbarilor de pH maore prin
absorbtia sau eliberarea de saruri alcaline
• detoi+iere tesutul osos poate de alt+el stoca metale grele si alte elemente straine,
inlaturandule din sange si reducandle e+ectele in tesutul lor Acestea pot +i ulterior
eliberate treptat pentru ecretie
• organe endocrine oasele controleaza metabolizarea +os+atului prin eliberarea +actorului
de crestere al +ibrolastelor26, care actioneaza asupra rinic(ilor pentru a reduce resorptiade +os+at %elulele oaselor pot elibera de alt+el un (ormon numit osteocalcin, care
contribuie la reglarea za(arului in sange 3glucoza4 si depunerilor de grasime
steocalcina creste secretia de insulina si sensibilitatea, pe langa cresterea numarului
celulelor care produc insulina, si reduce depozitul de grasimi <D=
3. Polimeri pentru medicina- clasificare
Polimerii sunt cele mai +olosite materiale >n cadrul aplicatiilor medicale 3tabelul 14
Aceste materiale pot +i +olosite >n realizarea de dispozitive cardiovasculare 3gre+e vasculare,
valve arti+iciale ale inimii4, implanturi mamare, lentile de contact, lentile intraoculare,
>nveli&uri pentru medicamente, ate c(irurgicale, adezivi &i substituenti pentru s?nge
aelul 3.1 )emple de polimeri utili"ati in aplicatii medicale <1,2=
P!"ME" "$#EBU"$#AEPolietilena de masa molec inalta 3PE4 "nlocuirea articulatiilor Polipropilena 3PP4 8uturiPolietilentere+talat 3PE#4 8uturi, proteze vascularePoliamide 3PA4 8uturiPolitetra+luoretilena 3P#'E4 %resterea tesutului moale, Proteze vascularePoliesteri Proteze vasculare, sisteme cu eliberare controlata
de medicamentePoliuretani 3PU4 5ispositive in contact cu sangele
Policlorura de vinil 3P%4 #ubulaturaPolimetacrilat de metal 3PMMA4 estaurari dentare, lentil intraoculare, inlocuirea
9
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 10/28
articulatiilor 3cimenturi osoase4Poli(idroietilenmetacrilat 3PHEMA4 Patologii osoasePoliorganosiloani 3siloani4 "nlocuirea tesutului moale, o+talmologieHidrogeluri +talmologie, sisteme cu eliberare controlata de
medicamenteMA#E"A!E %MPI"#JE "$#EBU"$#AEPMMA umplutura de sticla estaurari dentare cimenturi dentareBisGMA F umplutura de 8i2 cuart estaurari dentare
aelul 3.2. Principalele domenii medicale de utilizare a polimerilor <1,2=
/omeniul #emplu
Autor in aplicarea tratamentelor #uburi de drena, canule%orectarea anomaliilor +unctionale #ia verticala Harrington
Asistarea la vindecare 8uturile, placile si suruburile la os
"mbunatatirea +uctiei 8timulator cardiac, lentile de contactAutor in stabilirea diagnosticului 8onde tuburin de drena%orectarea unor probleme estetice Mamoplastie de marire, marirea barbiei
"nlocuirea unei parti bolnave sau vatamate Articulati de sold, rinic(i arti+iciali
%omportamentul mecanic &i termic al polimerilor este in+luentat de c?tiva +actori,
incluz?nd compozitia c(imic), structura lanturilor polimerice, precum &i masa atomic) a
moleculelor 5e+ormatia plastic) >&i +ace aparitia atunci c?nd +ortele de actiune mecanice
cauzeaz) alunecarea staturilor componente, unul +at) de cel)lalt 8c(imb)rile >n structura
polimerului, menite s) >mbun)t)teasc) rezistenta la alunecare dintre straturi, +ac ca rezistenta
mecanic) a materialului s) creasc), dar scade plasticitatea materialului 5e asemenea,
cresc?nd num)rul de macromolecule componente, se aunge tot la o mobilitate sc)zut) >ntre
straturi
Mecanismul de degradare a polimerilor cu o structur) semicristalin) se >mparte >n trei
mari etape @n prima etap), p)rtile amor+e sunt dizolvate de ap) Aceast) dizolvare nu
a+ecteaz) rezistenta mecanic) a polimerilor @n cea dea doua +az) au loc atacuri ale enzimelor
asupra polimerului, iar cea dea treia +az) const) >n eroziunea materialului 'actorii ceaccelereaz) +enomenul de degradare a polimerilor sunt
• +actorul (idro+ilic,
• cristalinitatea,
• m)rimea
Polimerii pot contine o mare varietate de aditivi, urme de catalizatori, in(ibitori, &i alte
componente c(imice necesare pentru sintezele lor %a &i >n cazul coroziunii materialelor
metalice, >n timp, >ntrun mediu +iziologic, aceste componente c(imice ale polimerilor sunt
10
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 11/28
eliberate >n organism, &i pot produce reactii adverse din partea organismului uman Aceste
degrad)ri de material nu sunt binevenite, >n special cele ale polimerului acrilic 3un ciment de
oase +olosit >n general la +iarea implanturilor ortopedice de tesutul osos endoproteza de
&old, de genunc(i4 &i ale polivinilclor(idrelor 3polimeri cu elasticitate mare4
Propriet)tile mecanice ale materialelor polimerice depind de c?tiva +actori, &i anume
compozitia &i structura lanturilor macromoleculare precum &i masa atomic) a acestora
"n comparatie cu metalele &i ceramicele, polimerii au o rezistent) mecanic) mai mic)
precum &i un modul de elasticitate mai mic, dar pot +i de+ormati p?n) la o valoare mai mare
>nainte de rupere <1=
4. Poli (2-hidroietil metacrilat!- P"#$%
Poli32(idroietilmetacrilatul4 este un polimer care +ormeaza un (idrogel in
apa A +ost inventat de 5ra(oslav !im pentru utilizarea la lentile de contact moi </=
Acest polimer reprezinta, unul dintre cei mai +olositi polimeri sintetici in sectorul
biomedical, principalele sale avantae +iind
• PHEMA este un polimer biocompatibil netoicC
• Monomerul, 2(idroietil metacrilatului 3PHEMA4, poate +i polimerizat sau
copolimerizat +ara di+icultate 3ca maoritatea polimerilor metacrilici4, iar +unctiile
alcoolice primare permit +ormarea de derivati HEMA cu legatura dubla nesc(imbataC
• PHEMA permite la randul sau asemenea substitutii, ceea ce conduce la +ormarea unei
game largi de derivati PHEMA pentru multiple aplicatii biomedicale
Aceste aspecte reprezinta argumente solide pentru eistenta unui numar +oarte mare de
cercetari asupra monomerului, (omopolimerului si copolimerului corespunzatori
5esi prima sinteza a HEMA si a (omopolimerului corespunzator PHEMA a +ost realizata
inca din 196., abia in 19DD, *ichterle si Lim identi+ica calitatile optice eceptionale ale
polimerului, iar in 19.1 *ichterle descopera o metoda de obtinere a lentilelor din PHEMA
PHEMA si copolimerii sai au +oarte multe aplicatii ca materiale pentru imobilizarea
celulelor, a medicamentelor si enzimelor, lentilelor de contact s multe aplicatii o+talmologice,
in stomatologie, ca proteze si pentru materiale (emocompatibile, in ingineria tesuturilor
PHEMA este +olosit in multe aplicatii ortopedice datorita +aptului ca este biocompatibil si
are o duritate compatibila cu a osului atunci cand este polimerizat in masa
11
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 12/28
HEMA este un produs comercial cu un cost relativ scazut Poate +i sintetizat prin
transesteri+icare din MMA si etilenglicol, ce duce la +ormarea dimetacrilatului de etilenglicol
3E5MA4, dar se mai obtine si un procent de acid metacrilic din (idroliza HEMA <-=
Monomerul: 2-Hidroxi Etil Metacrilat (HEMA
i. 4.1 2Hidroietil Metacrilat
Masa moleculara 160,1D gmol%aracteristici +izice lic(id transparent incolor,usor de polimerizat, cu punct de
+ierbere 9D0%, solubil in apa, alcooli, eteri si alti solventorganici
"ntrebuintari produsul este in special utilizat la +abricarea de adezivi simaterial macromoleculare medicale, straturi termorigide,agenti de tratare a +ibrei, rasini +oto sensitive, etc
Precautii la transport siutilizare
a se evita epunerea la soare se acopera cu material isolateatunci cand sunt depozitate in aer liber a se evita contactul c apa pentru nu a se accelera
polimerizareacoroziv pentru piele si mucoasa, se spala cu apa dupa atingere <7=
i.4.2 btinerea HEMA si E5GMA
Mai eista si alte metode de obtinere, dar sunt mai putin +olosite <-=
'oarte multe aplicatii au nevoie de HEMA pur, de aceea puri+icarea acestui monomer
se +ace pe baza solubilitatii in apa sau in dietil eter si a insolubilitatii in eter de petrol sau
(ean 3E5MA este solubil in (ean4
12
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 13/28
HEMA poate +i polimerizat prin initiere sau radicali liberi la +el ca derivatii de acid
metacrilic "nitiatorii anionici sunt +olositi pentru a prepara PHEMA izotactic Polimerizarea
este +oarte eoterma si ar trbui sa +ie realizata intrun mediu ce retine caldura de reactie
5eoarece pentru aplicatiile biomedicale ne intereseaza PHEMA reticulat, sa studiat
mai putin PHEMA solubila care sa contina HEMA pur Polimerii nereticulati sunt insolubili
in apa, dar sunt solubili in dimetilsul+oid, dimetil+ormamida, alcooli sau dietilglicol
Polimerii reticulati gon+leaza in apa, dar gon+leaza mai bine in solventi organici
polari, ca alcoolul sau etilenglicol Pentru a indeparta monomerii si oligomerii reziduali din
gelurile de PHEMA, acestea sunt spalate cu apa distilata
8au studiat e+ectele toice ale HEMA si PHEMA, rezultand ca HEMA este +oarte
putin toic, dar are e+ecte iritante 8pre eemplu, inectia intradermala de HEMA in
concentratie mica 314 in solutie salina a introdus o slaba iritatie la soareci, iar in concentratii
mari 3204 a determinat reactii pronuntate Hidrogelurile de PHEMA implantate in tesutul
musc(iului la soareci au condus la iritatii, dar +oarte slabe <-=
!eri"ati ai PHEMA
5atorita gruparilor (idroietil ale poli32(idroietil metacrilatul4, acest polimer
prezinta proprietati de (idro+ilie si de biocompatibilitate +oarte bune PHEMA si (idrogelurile
de PHEMA au +ost considerate ca +iind materiale ideale pentru utilizarea intro varietate mare
de aplicatii medicale
$anocompozite 8i2pHEMA poroase, au prezentat rezistenta la tractiune si
proprietati de gon+lare imbunatatite +ata de pHEMA, nanoparticulele 8i2 sau dovedit a +i
bioactive si +avorizeaza +ormarea apatitei pe supra+ata (idrogelului modi+icat, atunci cand a
+ost introdus in 8B'
8au sintetizat monomaleamide ale c(itosanului, pe baza c)rora sau obKinut prin
copolimerizare cu HEMA sau $"PAM, (idrogeluri sub +orm) de +ilem cu bune propriet)Ki de
um+lare &i care prezint) un pro+il optim de eliberare al medicamentului >nglobat 3clor(idrat de
pilocarpin)4 au prezentat adezivitate la mucoasele model &i o valoare a temperaturii tranziKiei
de +az) aproape de cea +iziologic), >n +uncKie de compoziKia nanoparticulelor </=
Hidrogelurile pe baz) p3HEMA4 au +ost +olosite pentru protezarea Kesuturilor moi,
datorit) caracteristicilor de biocompatibilitate, permeabilitate mare +aK) de moleculele mici,
(idro+ilicitate mare, consistenK) moale, &i >n plus, p3HEMA4 are un conKinut de ap) similar
cartilaului articular 8e introduc >n matricea tridimensional) comonomeri cu caracter
16
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 14/28
puternic (idro+il 3acid acrilicAA, acrilamid)AAm4 sau (idro+ob 3acrilat de etil AE, acrilat
de butil AB4 si ca agent de reticulare sa +olosit #EG5A Prin copolimerizarea HEMA cu
AA sau AAm, >n prezenK) de reticulant #EG5A se obKin (idrogeluri cu (idro+ilie crescut),
prin introducerea >n structura materialului a grupelor F%H sau F$H2, materialele obKinute
+iind sensibile la variaKia pHului mediului
5atorit) aplicaKiei ca substituent de cartila articular, (idrogelurile au +ost testate
pentru a le caracteriza din punct de vedere tribologic #estele au +ost realizate at?t la scar)
macro c?t &i nano "n concluzie, protocolul eperimental +olosit nea permis >mbun)t)Kirea &i
controlarea (idro+iliei (idrogelurilor HEMA ast+el >nc?t ele sa aib) un comportament
(idro+ilic asem)n)tor cu cel al cartilaului articular <9=
!a +ormarea de materiale cu caracteristici de (idrogel "P$urilor prin
polimerizare radicalic) sa utilizat un sistem de iniKiere redo constituit din persul+at
de amoniu 3AP84 si $,$,$L,$Ltetrametiletilen diamin) 3#EME54, sistem capabil s)
declanseze reacKia de polimerizare usor, >ntrun timp scurt si +)r) s) determine producerea
de produsi citotoici pe baz) de colagen modi+icat cu an(idrid) maleic) 3%AM4 si
pHEMA aportul molar AP8#EME5 +olosit a +ost de 11 3molmol4 pentru toate
(idrogelurile preparate
Hidrogelurile constituite din %A"# si pHEMA au o stabilitate termic) mai mare
dec?t colagenul pur 32D9 o%4 sau +unctionalizat cu A"# 32/0 o%4, e+ect datorat prezentei
polimerului sintetic >n structura "P$urilor
8au obtinut retele semi"P$ pornind de la colagenul modi+icat cu an(idride si
polimerizarea grupei +unctionale duble atasate la biopolimer cu HEMA, >n prezenta unui
sistem initiator 3AP8, #EME54 <10=
'inte)a si proprietati
HEMA este un polimer (idrosolubil care poate polimeriza in di+erite conditii, la
temperaturi oase 3de la 200% pana la 10 0%, obtinanduse polimerul sau, PHEMA
Gruparile (idroietil ale polimerului con+era proprietati de (idro+ilie si o buna
biocompatibilitate, acestea putand +i +olosite 3dupa modi+icarea c(imica sau gre+are4 pentru a
+orma complecsi cu numeroase tipuri de molecule si ioni 5uritatea polimerului, obtinut prin
polimerizarea in masa depinde de cantitatea de apa utilizata pentru prepararea (idrogelului
1-
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 15/28
utilizand o cantitate redusa de apa, rezistenta mecanica a polimerului este +oarte
asemanatoare cu cea a oaselor, sau c(iar mai mare
"ntrun brevet din 8tatele Unite, este prezentata o metoda pentru prepararea de
polimeri poli32(idroietil metacrilat4 prin procedeul de polimerizare in precipitaresuspensie
in care amestecul de reactie care cuprinde monomer (idroil metacrilat 3HEMA4, solvent si
initiator radicali liberi, este supus la incalzire un timp adecvat pentru ca +ormarea PHEMA
"mbunatatirea adusa de acest proces, se re+era la restrictia ca HEMA sa posede mai putin de
0D masic continut de acrilat poli+unctional, incorporand un agent de suspensie in
amestecul reactiei, agitand amestecul de reactie pe perioada incalzirii, si restrictionand
solventul utilizat pentru a avea parametrul de solubilitate cuprins intre 7,D si 9, pentru a +orma
particule de polimer PHEMA cu marimi cuprinse intre 60 si 1000 Nm si avand masa
moleculara variind de la aproimativ D00 000 la 2 000 000 <11=
Polimerizarea HEMA in suspensie a +ost utilizata si pentru a obtine microgranule
incarcate, +ie cu grupari pozitive 3obtinute prin copolimerizarea cu 2 metacriloiloi eil
acetoacetat MEAA4 +ie cu grupari negative 3prin copolimerizarea cu clorura de
dialildimetilamoniu 5A5MA%4
"n momentul polimerizarii, in interiorul microgranulelor era incorporata o vopsea
+luoresecenta Microgranulele +luoresecente au +ost inseminate pe celule endoteliale si au +ost
:acaparate; 3internalizate4 rapid
Analizele #EM si de microscopie con+ocala au ilustrat ca ambele tipuri de granule au
+ost :acaparate; de catre celulele endoteliale, dar granulele incarcate negativ au parut a +i mai
usor +agocitizate Ast+el de microgranule pot +i utilizate pentru a analiza angiogeneza
tumorala deoarece ele se pot acumula in interiorul tesuturilor datorita e+ectului EP 3retentie
de permeabilitate sporita4 <12=
Pentru a optimiza utilizarea PHEMA in aplicatiile biomedicale, sau +acut studii si
pentru a dezvolta noi sisteme de polimerizare initiator accelerator, cu toicitate mai scazutaHEMA este adesea polimerizat +olosind radicali liberi ce sunt eliberati in timpul reactiei
redo Acceleratorul polimerizarii 3de obicei, peroidul de benzoil4 este descompus de
initiator 3de obicei, o amina substituita ca si $$dimetil anilina sau $$ dimetil paratoluidina4
si aceasta elibereaza radicali liberi adicali liberi induc desc(iderea dublei legaturi a unei
molecule de HEMA si un radical este transmis la aceasta molecula monomerica instabila,
care poate la randul ei sa reactioneze 3si sa +ie gre+ata pe4 cu noua molecula de monomer %u
toate acestea, utilizarea aminelor substituite genereaza produsi de reactie secundari, maronii,care sunt prinse in interiorul polimerului, si sau dovedit a +i iritante "n plus, sistemul
1D
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 16/28
peroid de benzoil amina, genereaza o cantitate mare de caldura in timpul polimerizarii, care
poate sa avanseze +oarte +apid Unul din studiile e+ectuate propune utilizarea unui nou sistem
redo in care peroidul de benzoil este descompus de acidul ascorbic 3vitamina %4 %ineticile
de polimerizare au +ost studiate prin microscopia aman, care permite un studiu cantitativ
asupra disparitiei dublei legaturi %O% a monomerului in timp "n plus, analizele aman au
aratat ca reziduuri de F%H apar pe polimer si sar putea datora +ragmentarii acidului
ascorbic <16=
PHEMA poate +i +olosit si in aplicatii sub +orma de compozite, in care nanoparticule
precum 8i2 sau #i2 se adauga pentru imbunatatirea proprietatilor pe care acest polimer le
are
Ast+el, nanocompozite 8i2pHEMA poroase au +ost preparate prin +otopolimerizare
radicalica la temperatura camerei, +olosind ca initiator benzoin metil eter si EG5MA ca agent
de reticulare "n comparatie cu pHEMA, compozitele au prezentat rezistenta la tractiune
imbunatatita, iar proprietatea de aderenta la trombocite a ramas la +el de buna ca cea a
polimerului simplu, ceea ce sustine utilizarea unor ast+el de compozite pentru aplicatii
antitromobotice <1-=
$anocompozite 8i2pHEMA au +ost sintetizate si +olosind ca initiator A"B$ prin
polimerizare in lant, analizele asupra lor demonstrand imbunatatirea proprietatilor de
gon+lare, +ata de pHEMA 5e asemenea, nanoparticulele 8i2 sau dovedit a +i bioactive,
+avorizand +ormarea apatitei pe supra+ata (idrogelului modi+icat, atunci cand a +ost introdus
in 8B' %ompozitele bioactive obtinuite pot +i utilizate pentru a realiza substraturi bioactive
pentru ingineria oaselor <1D=
8tudiile realizate asupra compozitelor cu #i2 au demonstrat imbunatatirea capacitatii
de calci+iere a (idrogelurilor pHEMA #i2 prin adaugarea nanoparticulelor, observanduse
in+iltrarea de +os+at de calciu pana la 1000 Nm %apacitatea de di+uzie a ionilor de calciu a
+ost in+luentata de porozitate interconectivitatea porilor in (idrogelurile polimerice, care au+ost la randul lor in+luentate de prezenta #i2 si de concentratia monomerului !a concentratii
mici, compozitele au prezentat mai multi pori si proprietati de supra+ata mai bune +avorizand
atat +ormarea de +os+at de calciu, cat si cresterea celulara !a concentratii mari de HEMA,
aditia de #i2 a avut un impact mai mare asupra cresterii rezistentei mecanice a
(idrogelurilor decat asupra capacitatii de calci+iere #estele de citotoicitatea au demonstrat
+aptul ca (idrogelurile cu continut 7D #i2 nu sunt toice pentru celulel +ibroblaste 6#6
Ast+el, aceste (idrogeluri ar putea avea ca aplicatii reconmstituiri destinate tesuturilor moisau dure <1.=
1.
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 17/28
Aplicatii
"n literatura de specialitate eista numeroase studii in legatura cu posibilitatea ca celulele
din clasa monocite macro+age sa se degradeze si sa resoarba pHEMA dupa implantarea invivo <17=
"n ceea ce priveste biodegradabilitatea pHEMA, sa descoperit recent adaugarea de
cantatitati mici de reactiv de reticulare 3EG5MA4 in timpul polimerizarii poate modi+ica
semni+icativ (idro+ilia polimerului 8a studiat si capacitatea in vitro a liniei de celule
macro+age 77-2 de activare atunci cand acestea sunt in contact direct cu polimerul
Activarea are loc in contact cu supra+ata polimerului, +ie ca acesta e linear sau reticulat "n
cazul polimerilor liniari, stratul peri+eric al materialului este intens (idratat, +apt care
+avorizeaza resorbtia macro+agelor 'agocitoza +ragmentelor de polimer a +ost observata prin
#EM Ast+el, pHEMA poate +i erodata de catre macro+age in special cand este polimerata
+ara agenti de reticulare <1/=
"mobilizarea de proteine in pHEMA
"mobilizarea de proteine poate +i realizata la temperaturi oase pentru a pastra structura si
activitatea biologica a proteinei Polimerizarea poate +i realizata la temperaturi scazute in
conditii controlate stricte printrun sistem redo 'os+ataza alcalina 3AlQP4 este o
+os+o(idrolaza care +oloseste esteri mono+os+orici ca substraturi la pH ridicat 3intre 7. si /D4
AlQP este sintetizat prin osteoblaste si condrocite si este implicat in procesul de mineralizare
a oaselor si cartilaelor %and granulele de pHEMAAlQP au +ost incubate inntrun +luid
sintetic asemanator corpului omenesc 3imitarea compozitiei ionice a +luidului etracelular
omenesc4, depozitele de calciu si +os+at pot +i observate pe supra+ata si in interiorul granulei
"n caz contrar, granulele de pHEMA singure nu induc calci+ierea !a microanaliza E5R sa
con+irmat ca aceste crsitale de calciu si +os+at 3cu raportul %aP +iind de 1,-74 se dezvolta
pana la 60 de Sm in interiorul granulei cristalele cresc progresiv si continua sa se dezvolte pe
supra+ata materialului, +ormand globule calci+iate 3calcos+erite4 ce contin +os+at octacalciu
(idratat cu D molecule de apa %a/H23P-4., DH2C +os+at tricalciu (idratat %a63P-42, xH2
si (idroiapatita %a103P-4.3H42 Aceste calcos+erite au aceleasi caracteristici si dimensiuni
ca a celor observate in cartilaul de crestere al +atului uman si in osul in crestere rapida
observat in +racturi <19=
17
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 18/28
Aderenta la celulele de tip osteoblaste
5atorita (idro+iliei avansate a pHEMA, celulele de tipul osteoblastelor au o usoara
tendinta de a se imprastia si de a uni+ormiza pe supra+ata polimerului %and granulele de
pHEMA AlQP au +ost incubate in +luid corporal, au +ost acoperite de calcos+erite %elulele detip osteoblaste inseminate pe nodule precum %aP prezinta o aderenta pre+erential si atasare
de acesti nodule Ele se uni+ormizeaza si se leaga prin pseudopode lungi intinzanduse pana
la calcos+erite, in timp ce +ilopodele scurte si subtiri sunt directionati de la celula corporala la
supra+ata polimerului $umarul de +ilopode si pseduopode a +ost masurat prin analiza
imaginilor 8EM $umarul +ilopodelor scade iar cel al pseudopodelor creste pe celulele
inseminate pe granule de polimer acoperite cu calcos+erite <20=
Aderenta la osteoblaste sa descoperit a +i mediata de 8ialoproteina soasa 3B8P4 si
+ibronectina adsorbita la supra+ata cristalelor elementare de (idroiapatita +ormand
calcos+erite Ambele molecule au +ost identi+icate prin microscopie con+ocala cu anticorpi
marcati +luorescent sau prin intermediul 8EM B8P si +ibronectina sunt adezivi molecular
care sunt sintetizati si eliberati si de catre celule pentru a usura aderenta Ambele protein sau
adsorbit imediat pe cristalele (idro+obe de (idroiapatita, dar nu pe supra+ata
polimerului<19=
Utilizarea biomaterialelor pe baza de pHEMA in aplicatii de ingineria tesuturilor este
studiata si in eperimentari ce implica copolimeri cu compusi precum acidul 2
metaciloilamido glutamic 3MAGA4 Un studiu recent prezinta capacitatea de mineralizare a
acestor noi copolimeri in +luide sintetice
Au +ost preparati copolimeri p3HEMAcoMAGA4 cu di+erite concentratii +olosind ca
initiator peroiduld e benzoil si ca agent de reticulare EG5MA Monomerul si polimerii au
+ost caracterizati apoi prin spectroscopie '#" A# pentru a le con+irma structura
Analizele au demonstrat capacitatea polimerilor de a initia +ormarea si cresterea cristalelor de
HA pe supra+ata lor in +luide sintetice, +ormarea calcos+eritelor +iind ilustrata de rezultatele
analizelor 8EM 3prin prezenta calciului si +os+orului pe supra+ete4 si E5R 3prin evaluarea
raportului %aP avand valori apropiate de 1.74 Aceste noi biomateriale pot +i utilizate pentru
sisteme de reconstructive osoasa <21=
1/
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 19/28
&. %cidul 2-acrilamido-2-metil propan sulfonic (%$P'%!
i.&.1 Acidul2acrilamido2metil propan sul+onic
Acidul 2acrilamido2 metilpropan sul+onic 3AMP8A4 este un monomer reactiv,
(idro+il, +olosit pentru a modi+ica propietatile c(imice ale multor polimeri anionici !a
inceput acest monomer a +ost utilizat in domeniul +ibrelor acrilice Astazi, el este +olosit in
multe tipuri de aplicatii printer care tratarea apelor, industria petrolului, c(imicalele din
constructii, (idrogeluri pentru aplicatii medicale, produse pentru ingriire personala, acoperiri
sub +orma de emulsii, adezivi si compusi pentru modi+icarea proprietatilor reologice <22=
#inte$a AMP#A
Acest monomer este obtinut prin reactia itter a acrilonitrilului si izobutilenei in
prezenta de acizi sul+onici +oarte concentrate 3precum amestecuri de acid sul+uric de di+erite
concentratii4 si a apei <26=
i.&.2 Ecuatia itter de obtinere a APM8A din izobutena si acrilonitril
Proprietati
Masa moleculara 207,2D gmol'ormula moleculara %7H16 $-8%aracteristici +izice Pudra alba cristalina sau particule granulateC
densitate O 1,1gcm6 31D.0%4C punct de topire O 19D0%alelul &.1 Propietati AMP8A <2-=
19
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 20/28
'tailitate hidrolitica si termica grupa geminala dimetil si grupa sul+ometil, se
combina pentru a impiedica steric +unctionalitatea amidica si sa o+ere atat stabilitate
termica cat si (idrolitica polimerilor care contin AMP8A
Polaritatea si hidrofilia grupa sul+onata con+era monomerilor un grad inalt de
(idro+ilie si caracter anionic in intervalle largi de pH "n plus, AMP8A absoarbe usor apa,
si o+era, de asemenea le asigura polimerilor caractersitici de transport si absorbtie de apa
imbunatatite
'oluilitatea AMP8A este +oarte solubila in apa si dimetil+ormamida 35M'4 si de
asemenea prezinta solubilitate limitata in maoritatea solventilor organici polari
Inhiarea precipitarii cationilor di5alenti acidul sul+onic in AMP8A are grupe
ionice +oarte puternice si ionizeaza complet in solutii apoase "n aplicatii unde
precipitarea de saruri de minerale este nedorita, incorporarea unui polimer care contine
c(iar si o mica cantitate de AMP8A poate in(iba semni+icativ precipitarea cationilor
divalenti ezultatul este o reducere semni+icativa in precipitarea multor saruri minerale,
incluzand cele de calciu, magneziu, +ier, aluminiu, zincu, bariu si crom
,aportul de reacti5itate AMP8A reactioneaza bine cu o varietate de monomeri
vinilici
$1 r1 r2 Caracteristicile sistemului de reactie
8tiren 116 061 5M', .0T%, A"B$2Hidroietil metacrilate 3HEMA4 0/. 090 Apa, .0T%, A"B$
2Hidroipropil metacrilate .60 00- Apa, /0T%, 3$H-4282/
$,$5imetilacrilamide 12. 0./ Apa, 60T%, 282/
aelul &.2 eactivitatea AMP8A +ata de di+eriti monomeri 3M2O AMP8A sau sarea de
sodium a AMP8A4 <2-=
5atorita proprietatilor lor, copolimeri pe baza de AMP8A sau utilizat si pentru aplicatii
ce vizeaza electrocromatogra+ia capilara %opolimerii AMP8A cu varietati de acrilati si
derivati de acrilamida, sintetizati prin polimerizare radicalica +ormand +aze pseudostationare
au o+erit separari e+iciente in prezenta de solventi organici de concentratii mare, unii dintre ei
avand conductivitate electrica scazuta Analiza relatiei energiei de solvatare lineare 3!8E4 a
aratat di+erente semn+icative in selectivitatea copolimerilor AMP8A si micelele de dodecil
sul+at de sodiu 38584 8a aratat ca c(imia legaturii spacerului contribuie la crearea de
di+erente semni+icative de selectivitate c(imica de la polV3AMP8laurVl met(acrVlate
3!MAt44 la polV3AMP8laurVl met(acrVlamide 3!MAm44 PolV3AMP8alQVl met(acrVlate4 a
prezentat o capacitate mai mica de crea legaturi de (idrogen si o capacitate de coeziune mai
mica decat PolV3AMP8alQVl met(acrVlate4 8au sintetizat noi P8P polimerici si prin
20
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 21/28
copoliemrizarea AMP8 cu di(Vdroc(olesterVl acrVlate 35H%HAt4 si t octVl acrVlamide
3tAm4 si de asemenea cu un sistem mit polV3met(Vl met(acrVlateet(acrVlatemet(acrVlic
acid4<2D=
Aplicatii ale AMP#A in medicina
Hidrogel medical cand AMP8A este introdus intrun (idrogel cu absorbtie mare de
apa si de gon+lare sunt cruciale pentru aplicatiile medicale Hidrogelurile cu AMP8A au
aratat conductivitate uni+orma, impedanta electrica oasa, putere de coeziune, aderenta
potrivita pentru piele, biocompatibilitate si apt pentru utilizari repetate, +iind utilizat la
electrozi electrocardiogra+i 3E%G4, electrod de de+ibrilare, placute electroc(irurgicale de
impamantare si electrozi ionto+oretici de eliberare de medicamente "n plus, polimerii obtinuti
din AMP8A sunt utilizati ca (idrogeluri de absorbtie si componente de legatura la
pansamente <2-=
"n ultimii ani, sa cercetat aplicarea compusilor precuma AMP8A si PHEMA in sisteme
de eliberare controlata de biomateriale si substraturi pentru ingineria tesuturilor
Gre+area matasei cu grupe acide poate conduce la +ormarea (idroiapatitei prin incubarea
in mediu asemanator plasmei sanguine Unul dintre studiile recente se aeaza pe dezvoltarea
ideei ca +unctiunile acide stimuleaza +ormarea de (idroiapatita Ast+el, polimerii din +ibre
natural au +ost modi+icati c(imic pentru a imita comportamentul proteinelor osoase
responsabile de mineralizare "n 2010, % Ia(aria et al a gre+at acidul 2acrilamido2
metilpropan sul+onic 3AMP8A4, 2(idroietil metacrilat acid 2acrilamido2metilpropan
sul+onic 3HEMAAMP8A4 and dietilamino etil metacrliat 35EAEMA4 pe +ibroina din
matasei prin initiere cu azotat de ceriu amoniu
Procedura de gre+are a constat in tratarea +ibrelor cu azotat de amoniu 3%e-4 in solutie de
acid sul+uric in atmos+era inerta timp de 60 de minute Apoi au +ost adaugate solutiile de
monomer AMP8A, HEMA AM8PA 3cu 10 molar AMP8A4 si 5EAEMA in mediul de
reactiei iar temperature a +ost ridicata la -D0% 5upa 2- de ore, reactiile de gre+are au +ost
aproape complete si +ibrele au +ost spalate cu apa demineralizata pentru a indeparta resturile
de sare de ceriu si apoi au +ost uscate la 670%
Polimerii obtinuri au +ost caracterizati prin analize '#" ans RP8 pentru a demonstra
producerea reactilor de gre+are %apacitatea de biomineralizare a +ibroinei gre+ate a +ost
analizata prin incubarea in solutii ce imita +luidele corporale 38B'14 ezultatele obtinute au
21
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 22/28
indicate +aptul ca +ibroina gra+ata cu grupe acide si amine are capacitatea de a induce
depuneri de apatite pe supra+ata sa in 8B'1 Analizele 8EM au demonstrate prezenta
depunerilor de (idroiapatita pe supra+ata probelor de +ibroina gre+ata iar valoarea raportului
%aP a +ost apropiata de cea a (idroiapatitei osoase 31.74 prezeta calcos+eritelor si a
nucleerea apatitei poate +i atribuita eistentei acestor grupe acide si aminice de pe +ibrele de
matase 'ormarea (idroiapatitei poate +i accelerate prin tratamentul anterior cu o solutie
apoasa ce contine ioni de calciu 3solutie de %a%l24 de concentratii mai mari sau egale cu 1
Qmolm6 Aceste concluzii sustin utilizarea acestor biomateriale ca potentiali inlocuitori de
oase, datorita capacitatii lor de mineralizare reala <2.=
8au sintetizat (idrogeluri superporoase +olosind monomeri vinilici, printre care si
AMP8A si HEMA, prin polimerizare in prezenta bulelor de gaz +ormate prin reactia c(imica
dintre un acid si $aH%6 8istemul de obtinere a (idrogelurilor poroase contine pe langa
monomer, un agent de reticulare, apa 3daca este necesar4 si stabilizator, acid, initiator,
catalizatori si agent de spumare pHul solutiei de monomer a +ost men inut la valoarea D cuț
autorul acidului acrilic sau H%l Pentru monomerii cu pH scazut, precum AMP8A, solutia a
+ost titrata cu $aH pentru a ridica valoarea pHului la D. Adaugarea bicrabonatului de
sodiu, cu rol de agent de spumare a crescut pHul in vederea accelerarii polimerizarii
olumul (idrogelului superporos +inal sa marit de 2 pana la 10 ori +ata de cel al solutiei
initiale Hidrogelurile au +ost scoase din eprubete si gon+late in apa 3pentru a indeparta
resturile de compusi solubili precum stabilizatorul4 inainte de uscare
Aceste (idrogeluri superporoase gon+leaza +oarte rapidW si prezinta proprietati
superabsorbante Aceste geluri vor +i utile in cazul in care cererile de supra+ata mare si
trans+er de masa rapid sunt bene+ice 5esi prezinta proprietati superabsorbante, este limitata
aplicarea utila a acestora datorita um+larii rapideUn ast+el de (idrogel este etrem de util in
proiectarea de noi sisteme de eliberare controlata de medicamente <27=
"n continuarea studiului, sa incercat realizarea de substraturi potrivite pentru aplicatiide ingineria tesuturilor sau c(iar implanturi de biomateriale, prin investigarea prepararii
+ilmelor de +ibroina regenerate din solutii de bromura de litiu Ast+el, dupa +unctionalizarea
+ibrelor de +ibroina cu grupe acide, au +ost preparate +ilme, prin solubilizarea a 1 g +ibroina
puri+icata in solutie de !iBr 9D M si dializarea in pungi de celo+an timp de 6 zile, solutia
+iind pastrata la +rigider 8olutiile de +ibroina simpla, respectiv +ibroina +unctionalizata
3+ibroina"A, +ibroinaAMP8A, +ibroinaHEMAAMP8A, +ibroinaHEMA"A4 si alcool
polivinilic au +ost amestecate in di+erite concentratii masice 31000, D00, 01004, +ilmeledepuse pe vase Petri au +osta poi uscate in vid la temperature camerei
22
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 23/28
8au realizat analize AMA$ si masurari de ung(i de contact si de asemenea, teste de
citotoicitate Ast+el, valorile ung(iurilor de contact au aratat caracterul (idro+ilic al +ilmelor
de +ibroina, ceea ce ar putea spori adeziunea celulara si proli+erarea %itocompatibilitatea
+ilmelor +ibroina AP a rezultat a +i +oarte buna, rezultatele indicand ca +ilmele de matase
modi+icata si grupele carboilice si sul+onice au capacitatea de a induce depozite de apatite pe
supra+ata acestora in 8B'1 <2-=
Un derivat de $a al poliAPM8A sa mai utilizat &i sub +orm) de copolVmer
PAMP8$aMMA pentru a realiza tablete pe baza de comple medicament cationic
polianion cu aplicaKii >n sisteme de eliberare controlat) %opolimerul PAMP8$aMMA a +ost
preparat prin polimerizare radicalica >n soluKie a AMP8$a si metilmetacrilatului
Polimerizarea a avut loc >n baie de ulei la 7DX% timp de 2- de ore, urmat) de uscarea >n aer
timp de 2 zile &i apoi >n vacuum timp de mai multe zile 8a ad)ugat o cantitate de solutie de
medicament >n eces pentru a obKine un comple PAMP8$aMMA precipitat, care a +ost
apoi sp)lat pentru a >ndep)rta compu&ii solubili si apoi uscat Apoi au +ost +ormate pastille de
diverse dimensiuni 3D6 Nm, 1D0 Nm, 2D0 Nm4 sa studiat solubilitate medicamentului, masa
molecular a polimerului si tipul de medicament cationic atasat, si de asemenea in+luenKa
dimensiunii tabletei asupra pro+ilurilor de eliberare 8au obtinut pro+ile liniare de eliberare a
medicamentului din polimerC iar e+ectul geometriei tabletei asupra pro+ilului de eliberare a
aratat ca grosimea a +ost un parametru de control important controland durata eliberarii 8a
observant o buna concordanK) intre pro+ilele tabletelor de di+erite dimensiuni calculate
respetiv cele reale Materialul sa dovedit a +i mai (idro+ob decat copolimerul P8PMMMA
studiat anterior Pro+ilele de eliberare a medicamentului sau dovedit a +i dependente de
natura medicamentelor legate 8au +acut si teste de cromatogra+ice pentru a determina masa
moleculara a polimerului, acestea aratand ca polimerul preparat cu o cantitate de initiator de
1 are o masa molecular mai mic) +ata de cel preparat cu un procent de intitior de 0D <2/=
Un alt studiu ce vizeaza AMP8A pentru aplicatii biomedicale descrie un nou sistem polimer imprimat 3sau inscriptionat4 molecular selectiv 3M"P4 pentru 5+enilalanina, in care
polimerizarea are loc in solutie apoasa 8istemul unic de polimer cuprinde monomer
+unctional cu molecula selectiva (idro+oba, Yciclodetrin polimerizabil, monomer +unctional
cu interactiune electrostatic, acid 2acrilamido2metilpropan sul+onic 3AMP8A4, si agent de
reticulare $,$Zdiacriloilpiperazina Evaluarea cromatogra+ica a caracteristicelor de
recunoastere a polimerului ligand a demonstrat selectivitatea ligandului de catre M"P si
recunoasterea optima a +ost realizata printrun ec(ilibru al interactiilor (idro+obe sielectrostatic dintre ligant si polimer, care indica +aptul ca recunoasterea in aceste sisteme este
26
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 24/28
controlata de compensarea entalpie entropie E+ectul de imprimare sa dovedit a +i su+icient
pentru a inversa selectivitatea inerta a ciclodetrinei pentru !+enilalanina
Aceste rezultate au demonstrat ca e+ectul (idro+obic poate +i utilizat rational pentu
prepararea de polimeri impregnati molecular in apa Acesta este primul raport de +olosire
rationala a e+ectului (idro+obic in colaborare cu imprimarea moleculara %apacitatea acestor
polimeri de a inversa enantioselectivitatea naturala a Yciclodetinei scoate in evidenta
puterea te(nicii de imprintare molecular Acest lucru desc(ide calea pentru utilizarea de
te(nici pentru pregatirea de locuri de recunoastere selectiva pentru compusi care sunt
insolubili in solventi organici, si pentru aplicarea acestor polimeri in mediul biomedical <29=
. Conclu)ii
$evoia si interesul de a crea polimeri biocompatibili, au condus la sinteze de noi
polimeri, cu o varietate de proprietati +izicoc(imice Aplicarea biomedicala a acestor
polimeri nu depinde doar de proprietatile +izice si c(imice a acestora, ci si de
biocompatibilitatea si biodegradabilitatea lor PHEMA si (idrogelurile de PHEMA au +ost
considerate ca +iind materiale ideale pentru utilizarea intro varietate mare de aplicatii
medicale
"n ultimii ani, 2(idroietil metacrilatul 3HEMA4, a +ost unul dintre cei mai studiati
monomeri sintetici pentru utilizarea in domeniul biopolimerilor PHEMA este un polimer
sintetic biocompatibil, netoic pentru celule, intens utilizat, datorita proprietatilor sale usor
austabile Gruparile (idroietil ale polimerului con+era proprietati de (idro+ilie si o buna
biocompatibilitate 5atorita (idro+iliei avansate a PHEMA, celulele de tipul osteoblastelor
adera +oarte usor si au tenzinta de a se uni+ormiza pe supra+ata polimerului
Acidul 2acrilamido2 metilpropan sul+onic 3AMP8A4 este un monomer reactiv,
(idro+il, +olosit pentru a modi+ica propietatile c(imice ale multor polimeri anionici Grupele
acide din compozitia lui prezinta capacitatea de a mineraliza si tot odata copolimerii acestui
monomer capata capacitate de mineralizare
Hidrogelurile cu AMP8A au aratat conductivitate uni+orma, impedanta electrica
oasa, putere de coeziune, aderenta potrivita pentru piele, biocompatibilitate si sunt apte
pentru utilizari repetate Analizele 8EM au demonstrat prezenta depunerilor de (idroiapatita
pe supra+ata probelor care contin AMP8A,iar valoarea raportului %aP a +ost apropiata de cea
2-
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 25/28
a (idroiapatitei osoase 31,.74 Prezenta calcos+eritelor si a nucleerea apatitei poate +i
atribuita eistentei acestor grupe acide
Analizele AMA$ au aratat ca citocompatibilitatea acestor compusi a rezultat a +i
+oarte buna, si grupele carboilice si sul+onice au capacitatea de a induce depozite de apatite
pe supra+ata acestora in 8B'1
2D
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 26/28
7. BIB*IO+,%I#
<1=# Malo[, %% oc(, Acta Mater -D 319974 2177<2=Guido icQelbicQ, +'brid Materials. S'nthesis! Characteri"ation! and &pplications,
%opVrig(t \ 2007 ]ileV%H erlag GmbH ^ %o GaA, ]ein(eimC "8B$ 97/6
D27612996
<6=A5U %iprian, Contributii la studiul elementelor de prote"are obtinute prin
prototipare rapida, #eza de doctorat, Universitatea #ransilvania din Brasov, 3200/4,
conducator stiinti+ic Pro+ dr ing "leana %onstanta 8%A
<-=%ornel %incu, Horia "ovu, %atalin Ia(aria, Aurel 5iaconu, ,iomateriale -olimerice si &plicatii ,iomedicale! Editura Polite(nica Pres, 320094 "8B$ 97/.0.D1D0./6
<D= A 8algado, P %outin(o, ! eis, ,one issue )ngineering: State of he &rt and
/uture rends! Macromolecular ,ioscience,3200-4, pp 7-6F7.D
<.=M _aszemisQi, G PaVne, ]% HaVes, !anger, AG MiQos, )volution of ,one
ransplantation: molecular! cellular and tissue strategies to engineer human bone!
,iomaterials! (199.4, pp 17DF1/D
<7=(ttpen[iQipediaorg[iQiHVdroV`et(Vl`met(acrVlate
</=Mi(aela$icoleta "A$%U, MA%E! PPA, Modificări chimice ale poli"aharidelor
pentru ob0inerea de noi sisteme polimer1principiu activ, poster 320074
<9=!uciana Elena B8#A$, M&)23&L) -4L3M)23C) C5 +3D24/3L3)
C4624L&7 C5 &-L3C&833 96 3636)23& C&23L&;5L53 &23C5L&2,
ezumatul tezei de doctorat, Universitatea #e(nic) G(Asac(i din "a&i 320114,
'acultatea de "nginerie %(imic) &i ProtecKia Mediului,
<10= Bioinginer 8imona Potorac, 2))L) 36)2-)6)2&) -) ,&Z7 D)
C4L&)6 /56C346&L3Z& S3 -4L3M)23 S36)3C3 C5 &-L3C&33
,34M)D3C&L)! ezumatul tezei de doctorat, U$"E8"#A#EA #EH$"%
GHEGHE A8A%H"; 5"$ "A8", 320114
<11= P(Vllis ! BrusQV, ic(ard A MarQle, -reparation of -+)M& b'
precipitation<suspension pol'meri"ation, Patent U8-90-7-9
<12= $Vangoga H, Iec(eru #, 'ilmon , Basl M', %incu %, %(appard 5, S'nthesis
&nd 5se 4f -hema Microbeads *ith +uman )a.+' =>? )ndothelial Cells, Biomed
Mater es Part B Appl Biomater . n !ine 5oi101002bmB612-0, 200/
2.
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 27/28
<16= Mabilleau G, %incu %, Basle M', %(appard 5, -ol'meri"ation 4f >1
(+'dro'eth'l# Methacr'late ,' @o Different 3nitiator < &ccelerator S'stems: &
2aman Spectroscopic Monitoring ;. 2aman Spectroscop', 69, 7.7F771 , 3200/4
<1-= _en_u !iu, #se_ing !iu, 8an_uan %(en, 5eanMo !iu, S'nthesis and
characteri"ation of nanoporous Si4><p+)M& biocomposites, Mater 8ci Mater Med
3200/4 192906F2911
<1D= A %ostantini, G !uciani, G Annunziata, B 8ilvestri, ' Branda, S@elling
properties and bioactivit' of silica gel<p+)M& nanocomposites, Mater 8ci Mater
Med 3200.4 17 619F62D
<1.=%(ao !i, _u'eng I(eng, Ria !ou, CalciAcation capacit' of porous p+)M&Bi4>
composite h'drogels, Mater 8ci Mater Med 320094 20221DF2222
<17= Mic(el Basl, -ol' (>1h'do'eth'l# methacr'late: a bone biomaterial , "nstitut de
Biologie en 8ant F Angers,
<1/= MAB"!!EAU G, MEAU M', '"!M$ , BA8!E M', %HAPPA5 5
,iodegradabilit' of pol' (>1h'dro'eth'l methacr'late# in the presence of the ;.>
macrophagic cell line! Biomaterial s 2D, D1DD.D12, 3200-4
<19= Mic(el Basl, -ol' (>1h'do'eth'l# methacr'late: a bone biomaterial , "nstitut de
Biologie en 8ant F Angers,
<20= 'ilmon , Basle M+, Atmani H, %(appard 5, -referential &dherence 4f
4steoblast1LiEe cells on calcospherites developed on pol' (>1h'dro'eth'l#
methacr'late1&lE- biomaterial ,one ,60,1D21D/, 320024
<21=% IAHA"A, M #U5A, ' M"%U!E8%U, % %"$%U, 5 %HAPPA5,
Minerali"ation behaviour of some ne@ p+)M&1based copol'mers @ith potential uses
in tissue engineering , P#E!E%#$"%8 A$5 A5A$%E5 MA#E"A!8 F
AP"5 %MMU$"%A#"$8, ol D, $o 6, 320114, p 61- 617
<22= (ttpen[iQipediaorg[iQi2AcrVlamido2met(Vlpropane`sul+onic`acid<26=Miller, !eonard E, Mur+in, 5onald !, -reparation 4f &cr'lamidoalEanesulfonic
&cids, Us Patent 6,D0.,707
<2-=% IAHA"A, M F #U5A, P 8#A$E8%U, E A8"!E, % %"$%U, SilE
fibroin films for tissue bioengineering applications, ournal + ptoelectronics And
Advanced Materials, ol 1-, $o 12, 320124, p 1.6 F 1./
<2D= "vn Peric, Ernst enndler ! 2ecent developments in capillar' electroEinetic
chromatograph' @ith replaceable charged pseudostationar' phases or additives,Electrop(oresis 2-, 320064, 292-F296-
27
8/12/2019 PHEMA si derivati de PHEMA folositi in patologii osoase
http://slidepdf.com/reader/full/phema-si-derivati-de-phema-folositi-in-patologii-osoase 28/28
<2.=M #udora, % Ia(aria, A 5iacon, % $ 5egeratu, E Mircea, % Andronescu, %
%incu, $ Preda, " Enculescu,; 5eposition o+ Bone!iQe HVdroVapatite on Gra+ted
'ibroin 8ilQ 'ibers;, %(emical Bulletin o+ Polite(nica; UniversitV o+ #imisoara,
MA$"A, 8eries o+ %(emistrV and Environmental Engineering, olume DD 3.94,
1, 320104
<27= un %(en,f Haesun ParQ, inam ParQ, S'nthesis of superporous h'drogels:
+'drogels @ith fast s@elling and superabsorbent properties! 3199/4, Purdue
UniversitV, 8c(ool o+ P(armacV, ]est !a+aVette, "ndiana -7907166.
<2/=$andini onar, %(erngu im, Drug release from drug1pol'anion comple tablets:
pol'(acr'lamido1>1meth'l1F1propanesulfonate sodium 1co1 meth'l methacr'late#,
ournal o+ %ontrolled elease D7, 319994, 1-1F1D0
<29=8ergeV A PiletsQV, Ha Qan 8 Andersson and "an A $ic(olls, he rational use of
h'drophobic effect1based recognition in molecularl' imprinted pol'mers, U$A!
' M!E%U!A E%G$"#"$, ! 11, 3199/4, 9-F97
top related