curs 2 biomateriale

I.I. BiomaterialeBiomateriale

1. Biomateriale. Noţiuni introductive1. Biomateriale. Noţiuni introductive 2. Clasificarea biomaterialelor2. Clasificarea biomaterialelor 3. Proprietăţi caracteristice biomaterialelor3. Proprietăţi caracteristice biomaterialelor 4. Reguli şi standarde privind testarea unui 4. Reguli şi standarde privind testarea unui

biomaterialbiomaterial 5. Tehnici de sterilizare şi dezinfecţie a 5. Tehnici de sterilizare şi dezinfecţie a

biomaterialelorbiomaterialelor 6. Aplicaţii ale biomaterialelor în domeniul 6. Aplicaţii ale biomaterialelor în domeniul

biomedicalbiomedical * Aplicaţii în medicină* Aplicaţii în medicină * Aplicaţii în farmacie* Aplicaţii în farmacie

Necesitatea sterilizarii Necesitatea sterilizarii biomaterialelbiomaterialeloror folosite în medicină (chirurgie, folosite în medicină (chirurgie, ortopedie, diagnostic şi terapie, ortopedie, diagnostic şi terapie, implanturi)implanturi),, pentru a nu declanşa pentru a nu declanşa infecţii, boli, fenomene alergice, infecţii, boli, fenomene alergice, agravarea bolilor deja existente agravarea bolilor deja existente

Biomateriale sterile: nu contin forme de viata precum bacterii (forme vegetative, sporulate), virusi, fungi

Antisepsie (anti – împotrivă, sepsis – putrefacţie) ansamblu de tehnici sau procedee fizico–chimice prin care se distrug sau sunt inhibate microorganismele patogene, bacteriile, viruşii, fungii, de pe suprafeţe în contact direct sau indirect cu organismul

Pasteur, 1878 Mediul aseptic (implant, substanţă farmaceutică, suturi, mediu gazos, sala de operatie etc.): nu prezintă microorganisme sau germeni infecţioşi; se realizează prin tehnici adecvate (tehnici de antisepsie) – dezinfecţie şi sterilizare - care vor ţine cont de structura şi caracteristicile materialului

Dezinfecţia distruge microorganisme patogene, viruşi, fungi (cu excepţia sporilor bacterieni).

Sterilizarea: distrugerea completă a oricărei forme de viaţă de pe un biomaterial medical sau preparat farmaceutic.

Pasteurizarea: sterilizare parţială a alimentelor la temperaturi la care microorganismele sunt distruse, fără a produce modificări majore în produsul respectiv.

Germicidul (germ – agent, cid - distruge): agent care distruge microorganismele (in particular, cele patogene); poate fi un: virucid, fungicid, bactericid, sporicid, tuberculocid. Germicidul se numeşte dezinfectant dacă inactivează microorganismele patogene, in afara formelor microbiene de spori. Germicidul se numeste antiseptic dacă realizeaza dezinfecţia suprafetelor vii (ex.: tegumente, mucoase, răni). Germicidul este sterilizant daca distruge toate formele de viata microbiana (inclusiv sporii bacterieni)

Dezinfectantii si antisepticii nu pot asigura singure sterilizarea, ei pregatind doar suprafetele pentru o sterilizare ulterioara

Sterilizarea totală este practic imposibilă

Grade de dezinfecţie: înalt mediu scăzut

Reglementari corespunzatoare privind gradul de Reglementari corespunzatoare privind gradul de dezinfectie (conform dezinfectie (conform Association for the Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI)Advancement of Medical Instrumentation (AAMI)) ) practica medicala trebuie sa respecte practica medicala trebuie sa respecte gradulgradul sau sau nivelul nivelul SALSAL ((Sterility Assurance LevelSterility Assurance Level): ): o tehnica o tehnica de sterilizare trebuie sa distruga sporii de sterilizare trebuie sa distruga sporii bacterieni cu o probabilitate de 99,9999%bacterieni cu o probabilitate de 99,9999% probabilitatea de a găsi un implant nesteril trebuie să fie mai mică de 10-6 in cazul unui grad inalt de dezinfectie

1985, SUA Ghid pentru Controlul Mediilor din Spitale (Guideline for Hospital Environmental Control, CDC Guideline) controlul aparaturii, biomaterialelor, a mediului din spitale, policlinici, cabinete, farmacii

Directii precizate de catre CDC Guideline, reactualizate la 2-5 ani:

Tehnici de dezinfecţie şi sterilizare Monitorizarea proceselor de dezinfecţie şi

sterilizare Dezinfectanţi şi sterilizanţi acceptaţi Preţ Stocarea materialelor sterile

Grade de sterilizare şi dezinfecţie (grade de asepsie)

STERILIZARE: absenţa totală a microorganismelor, inclusiv a sporilor bacterieni; necesar în cazul obiectelor în contact prelungit cu organismul → implanturi în ţesut steril (ortopedie, sistem vascular, urinar, ace, foarfeci, instrumentar chirurgical)

DEZINFECTIE DE GRAD INALT: absenţa microorganismelor patogene, mai puţin spori bacterieni, necesar pentru obiecte ce vin în contact un timp limitat cu mucoase sau tegumente neintacte → instrumentar diagnoză si terapie respiratorie, diafragme, endoscoape, echipamente anestezie

DEZINFECTIE DE GRAD MEDIU: distrugerea microorganismelor patogene, mai puţin spori bacterieni; necesar pentru obiecte ce vin în contact, un timp limitat, cu tegumente intacte → termometre, stetoscoape, rezervoare de hidroterapie

DEZINFECTIE DE GRAD SCAZUT: distrugerea celor mai multe bacterii, unii viruşi şi fungi, dar nu şi a microorganismelor (ex.: bacilii tuberculoşi) → obiecte care pot atinge pielea intacta (manşete, cârje, mobilier)

Clasificarea dispozitivelor medicale si a obiectelor implicate in actul medical, in functie de gradul de asepsie recomandat:

* dispozitive critice care intra in contact cu tesutul intern al pacientului, inclusiv cu sangele si sistemul vascular (ex.: implanturi, accesorii la endoscoape, lamele pentru analize, foarfece pentru biopsie etc.) sterilizare necesara

* dispozitive semicritice care intra in contact direct cu mucoase si cu piele care nu este intacta dezinfectie de grad inalt (ex.: tuburi endotraheale, echipamente de diagnoza si terapie respiratorie, instrumente folosite in stomatologie etc.) dezinfectie de grad mediu (ex.: termometre, stetoscoape, rezervoare de hidroterapie…)

* dispozitive necritice care intra in contact numai cu pielea intacta dezinfectie de grad scazut (ex.: carje, mobilier de spital, mansete pentru masurarea tensiunii etc.)

CerinteCerinte ce trebuie satisfacute de t ce trebuie satisfacute de tehnicile de sterilizare ehnicile de sterilizare şi dezinfecţieşi dezinfecţie::

Să fie eficiente pentru un număr cât mai mare de microorganisme

Să îndeplinească gradul SAL (probabilitatea de a gasi microorganisme vii dupa sterilizare)

Să ofere siguranţă pentru pacienţi şi personalul medical

Să necesite timp de sterilizare scurt, instalaţii compatibile cu obiectele de sterilizat

Să nu afecteze preparatul farmaceutic/dispozitivul medical

Preţ accesibil

Să asigure protecţia mediului

Eficacitatea sterilizarii = f(curatarea obiectului de produse organice, tipul si nivelul contaminarii bacteriene, concentratia si timpul de expunere la germicid, configuratia fizica a obiectului, temperatura si pH-ul mediului)

realizata cu apa, detergenti, produsi enzimatici, sau prin simpla actiune mecanica

precede procesele de dezinfectie si sterilizare

Flambarea (incalzirea la rosu) a instrumentelor medicale nu se mai foloseste in prezent

Căldura umedă Căldura umedă sausau uscată uscată capabilă să distrugă capabilă să distrugă microorganismele prin unul dintre următoarele mecanisme:microorganismele prin unul dintre următoarele mecanisme:

* d* distrugerea componentelor celulareistrugerea componentelor celulare,, împiedic împiedicandand înmulţirea înmulţirea lorlor (prin ambele tipuri de caldura) (prin ambele tipuri de caldura)

* c* coagularea şi distrugerea enzimelor, proteinelor, lipidelor, oagularea şi distrugerea enzimelor, proteinelor, lipidelor, mai ales prin căldura umedămai ales prin căldura umedă

* r* reacţii de oxidareeacţii de oxidare, pana la carbonizarea microorganismelor,, pana la carbonizarea microorganismelor, prin căldura uscatăprin căldura uscată

In absenta apei, degradarea proteinelor din celule prin reactii de hidroliza este mult mai mica in general, caldura umeda are un efect germicid mai puternic decat caldura uscata

Filtrarea: trecerea lichidului sau gazului prin materiale cu porozitati adecvate pentru a reţine microorganisme patogene. Se mai foloseşte doar pentru vaccinuri, soluţii oftalmice, unele preparate intravenoase, medii pe culturi tisulare.

Metode de sterilizare prevazute de FR X:

Sterilizarea la etuvă – căldură uscată

Sterilizarea la autoclav – căldură umedă

Sterilizarea prin filtrare

Sterilizarea cu gaze

Sterilizarea prin fierbere

Tindalizarea (procedeu de sterilizare prin încălziri la temperaturi între 60-80°C șși răciri succesive)

Produsele care nu se pot steriliza, se vor prepara aseptic

Pentru produsele farmaceutice, asepsia (fără contaminare) realizată printr-o serie de metode fizice şi chimice, cu anumite precauţii prin care se evită contaminarea cu microorganismele.

Se folosesc spaţii de producţie speciale, boxe şi blocuri sterile.

Asepsia (metoda de sterilizare), metodă profilactică, este urmată de antisepsie (măsuri menite să combată dezvoltarea microbilor), metodă curativă.

STERILIZAREA PRIN CALDURA USCATA

Se realizează în etuve la 160 – 180ºC, timp de 2-3 ore, în absenţa apei

MECANISM: caldura furnizata distruge componentele structurale si metabolice la nivelul celulei, provoaca coagularea si distrugerea proteinelor, reactii de oxidare etc.

AVANTAJE: nu este toxică, nu raman gaze reziduale pe suprafeţe, putere mare de penetrare, expunerea este directă (in etuva); in general, nu afectează suprafeţele

DEZAVANTAJE: timpi mari de expunere; temperaturile ridicate şi timpii lungi de expunere pot deteriora materialele moi

UTILIZARE: instrumentar chirurgical, stomatologic, produse lichide

Nu se pot steriliza: unele lichide, textile, pansamente, comprese, polimeri (cu temperaturi de topire mai mici decat temperatura utilizata)

STERILIZAREA PRIN CALDURA UMEDA (cu aburi)

Se realizează în autoclave, prin fierbere, la temperaturi între120 - 140ºC, şi presiuni de 1-2 atm., timp de 15-45 minute

MECANISM: prin contactul cu aburul si condensarea acestuia pe suprafata, se furnizeaza o cantitate de caldura suplimentara, care determina distrugerea componentelor structurale si metabolice la nivelul celulei

AVANTAJE: temperaturi şi timpi mai mici faţă de sterilizarea prin caldura uscată, se distrug bacterii în formă vegetativă, fungi şi viruşi, dar anumiţi spori bacterieni sunt rezistenţi. Metoda este eficientă, nu este toxică, este economică.

DEZAVANTAJE: nu se pot steriliza materiale sensibile la umezeală – metale, uleiuri anhidre, grăsimi şi pudre, anumiţi polimeri

UTILIZARE: instrumentar chirurgical, stomatologic, unele implanturi

Prin autoclavare se pot steriliza:Prin autoclavare se pot steriliza:

Soluţii injectabileSoluţii injectabile Soluţii perfuzabileSoluţii perfuzabile Dispozitive pentru diagnostic, Dispozitive pentru diagnostic,

eliberate în farmaciieliberate în farmacii Material textilMaterial textil SeringiSeringi

TINDALIZAREATINDALIZAREA – – Sterilizarea prin incalziri repetate

Are la baza principiul Are la baza principiul osmozeiosmozei – membranele – membranele microorganismelor absorb apa, modificandu-microorganismelor absorb apa, modificandu-si permeabilitatea; la cald, are loc coagularea si permeabilitatea; la cald, are loc coagularea protoplasmei.protoplasmei.

Operatia se desfasoara in 3 etape de incalzire Operatia se desfasoara in 3 etape de incalzire repetate, la un interval de 24 ore; repetate, la un interval de 24 ore; temperatura: 60 – 70°Ctemperatura: 60 – 70°C

Se aplica la Se aplica la produse foarte sensibile la produse foarte sensibile la calduracaldura ( (seruri, vaccinuriseruri, vaccinuri))

Se asociaza cu sterilizarea chimica, metoda Se asociaza cu sterilizarea chimica, metoda aseptica, filtrarea sterilizantaaseptica, filtrarea sterilizanta

STERILIZAREA CU OXID DE ETILENA (OET) Metoda are loc la o temperatură 60ºC, in mediu cu umiditate de 40-90 %,

timp de 24 – 48 ore. OET - bun sterilizant, folosit singur sau în combinaţii cu alte gaze (N2, CO2,

ozon, peroxid de hidrogen vaporizat). MECANISM: Expunerea la OET determina alterarea sau distrugerea

componentelor celulare şi a materialului genetic al microorganismelor patogene şi a sporilor, prin reactii de alchilare a grupelor hidroxil, carboxil si amino din acizii nucleici.

AVANTAJE: OET – foarte bun sterilizant pentru majoritatea materialelor, eficace si la temperaturi mici, cu posibilitate de a steriliza atat materialul cat si ambalajul acestuia

DEZAVANTAJE: OET – foarte toxic, atacand grupele amino din ADN-ul organismului uman (poate provoca iritari pe traiectul respirator, tulburari ale SNC, probleme gastrointestinale, schimbari in structura cromozomilor etc). OET – inflamabil si exploziv, de aceea se amesteca cu gaze de transport; pret de cost al sterilizarii – ridicat; timp de sterilizare – mare (necesitatea aerarii (spalare cu aer steril) materialelor sterilizate, pentru a elimina gazele reziduale absorbite la suprafata)

UTILIZARE: majoritatea implanturilor, grefe (cardiace, vasculare, ortopedice), lentile de contact, fire şi mănuşi chirurgicale, instrumente telescopice, echipamente medicale sensibile la căldură.

OET trebuie eliminat total !OET trebuie eliminat total ! La expunerea accidentala, determina La expunerea accidentala, determina

edem pulmonar acutedem pulmonar acut La expunerea cronica, este agent La expunerea cronica, este agent

mutagen, aberatii cromozomiale, leucemiemutagen, aberatii cromozomiale, leucemie

Un articol sterilizat cu OET nu se va folosi Un articol sterilizat cu OET nu se va folosi inainte de 24 de ore sub ventilatie in etuva inainte de 24 de ore sub ventilatie in etuva la 55 grade, sau 5 zile la temperatura la 55 grade, sau 5 zile la temperatura camereicamerei

Sterilizarea cu substanţe gazoase (chimică) este oficializată de FR X

Alte gaze ce mai pot fi folosite pentru sterilizarea chimica:

formaldehida pentru compartimente de producţie, plastomeri

acidul paracetic pentru sticlă şi plastice, interiorul izolatoarelor de material plastic utilizate pentru fabricarea sterilă de medicamente, în microbiologie

OET pentru seringi din plastomeri, truse de perfuzie, sonde, substanţe solide, perfuzabile în pungi sau flacoane din materiale plastice

alte antiseptice, unele metale (Zn, Cu, Ni, Ag)

STERILIZAREA CU RADIATIISe pot folosi radiaţii de energii diferite, ionizante Se pot folosi radiaţii de energii diferite, ionizante

sau sau neionizante (ex.:neionizante (ex.: radiaţii gamma, radiaţii gamma, radiatii radiatii X, UV, microundeX, UV, microunde, laser, IR, laser, IR)). .

• Pentru fiecare radiaţie se va precizaPentru fiecare radiaţie se va preciza:: sursa de sursa de radiaţii, mecanismul de obţinere, doza de radiaţii, mecanismul de obţinere, doza de radiaţie necesară, adâncimea de pătrundere, radiaţie necesară, adâncimea de pătrundere, efecte de încălzire, toleranţe, materiale ce pot efecte de încălzire, toleranţe, materiale ce pot fi utilizate, condiţii de stocare. fi utilizate, condiţii de stocare.

• Sunt Sunt necesare necesare dozimetredozimetre pentru controlul pentru controlul dozei optime care va asigura sterilizarea dozei optime care va asigura sterilizarea eficientă, fără a distruge suprafaţa implantului. eficientă, fără a distruge suprafaţa implantului.

Sterilizarea cu radiatii gamma (din 1956)(din 1956)

In general: radiatii gamma produse de izotopul 60Co, sau surse de cesiu (137Cs)

• Doza obisnuita: 25 kGy (2,5 Mrad)• Gradul SAL scade logaritmic cu cresterea dozei

MECANISM: radiatiile gamma ce apar in urma dezintegrarii 60Co (cu energii de 1,17 – 1,33 MeV) determina alterarea ireversibila a principalelor componente celulare si microorganismele mor. La dezintegrare, apar si electroni (energie de cca 315 keV), care participa la procesul de sterilizare, intrerupand viata celulara

AVANTAJE: procedeu eficace, rapid de sterilizare, cu putere mare de penetrare, netoxic, fara reziduuri, bine controlat prin dozimetrie; metoda adecvata pentru majoritatea materialelor, cu exceptia implanturilor din teflon si PVC

DEZAVANTAJE: pret de cost foarte mare, accelereaza imbatranirea si degradarea materialelor polimere prin oxidări, scindare de lanţuri, formare de radicali liberi ce pot rămâne în material timp îndelungat. Materialele îşi pot pierde parţial proprietăţile mecanice, rezistenţa la enzime, suferă degradare. Aceste efecte sunt micşorate dacă se foloseşte radiaţie gamma în atmosferă inertă.

APLICATII: sterilizare antibiotice, vitamine, hormoni, extracte vegetale

Sterilizarea cu radiatii X AVANTAJE: radiatiile X – emise de materiale bombardate cu

fascicule de electroni nu sunt necesare surse radioactive; adancime de patrundere mare

DEZAVANTAJE: o parte din energie se pierde in mecanismul de conversie a energiei electronilor; timp mai mare de sterilizare

Sterilizarea cu radiatii UV- Radiatii neionizante, cu putere de penetrare mica- Se folosesc radiatii cu lungimi de unda intre 220 si 315 nm

(radiatii UV-B), produse de lampi cu vapori de Hg- Temperatura mediului trebuie să fie de 15-30°C, umiditatea de

max. 60%; dezinfecţia este precedată de curăţire- Aplicatii: sterilizare suprafeţe netede şi încăperi (boxe de

laborator, săli de operaţie, blocuri sterile), conservarea apei distilate

Sterilizarea cu radiatii IR (raze calorice)- pentru sterilizarea fiolelor de sticlă

STERILIZAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI ACCELERATI

- Se folosesc acceleratori comerciali, cu functionare in regim continuu sau pulsat, care furnizeaza fascicule de electroni cu energii cuprinse intre 3 si 12 MeV

MECANISM: electronii interactioneaza cu constituentii atomici ai celulelor vii, rupand legaturile chimice si biologice si determinand distrugerea microorganismelor

AVANTAJE: metoda rapida si flexibila, in urma careia nu se creaza reziduuri si nu exista riscul unor efecte secundare

DEZAVANTAJE: capacitate de patrundere mica in material; timp de expunere mare, necesar asigurarii dozei de sterilizare (25 kGy)

APLICATII: sterilizarea implanturilor de dimensiuni foarte mici

STERILIZAREA CU VAPORI CHIMICI• Foloseşte dezinfectanţi şi sterilizanţi chimici lichizi

sau gazoşi care, in general, sunt toxici pentru pacienţi

• Dezinfectanţii şi sterilizanţii chimici ce pot fi utilizati: alcooli, clor şi compuşi cu clor, aldehida formică, aldehida glutarică, peroxid de hidrogen, fenoli, iodofori, compuşi cuaternari de amoniu.

Aceşti compuşi altereaza moleculele de ADN şi ARN, perturbă sinteza proteinelor, combinaţiile lor pot altera activitatea microbiană

Necesitatea respectarii riguroase a concentraţiei pentru fiecare tip de utilizare

STERILIZAREA UNOR PRODUSE SENSIBILE LA APA, CALDURA, GAZE SAU RADIATII

vaccinuri, amestecuri de soluţii pentru

administrare parenterală pulberi liofilizate……………………………….

Filtrarea sterilizantă

- metodă de eliminare a microorganismelor, aplicata pentru soluţii apoase

- lichidul este trecut printr-un material poros, mecanismul filtrării presupunand un efect de cernere sau unul de adsorbţie

Tipuri de filtre: Filtre din reţele poroase solide (ceramice, porţelan

poros, caolin) Filtre de sticlă sintetizată Filtre de azbest – în prezent interzise în domeniul

farmaceutic Filtre cu membrană

Prepararea în condiţii asepticePrepararea în condiţii aseptice Se foloseşte pentru produsele care nu pot fi supuse

la nici un tratament de sterilizare după condiţionarea definitivă

Condiţii concepute pentru a evita contaminarea bacteriană

Spaţii sterile; echipamentul, recipientele, materiile prime - sterile

Se aplică pentru:

Pulberi de uz parenteral Perfuzii Preparare de agenţi citotoxici Asocierea componentelor pentru nutriţie parenterală Producţia de radiofarmaceutice sterile Unele vaccinuri Unele suturi resorbabile Unii reactivi de laborator

Teste specifice utilizate pentru verificarea nivelului de sterilizare si dezinfectie a unei suprafete tin cont de: material, tipul aplicatiei, microorganisme (micobacterii, bacterii, fungi, virusi)

indicatori biologici (BIs) la testarea nivelului de dezinfectie si sterilizare a unui material prezenta microorganismelor, in forma vegetativa si in forma de spori, dupa realizarea sterilizarii/dezinfectiei

Monitorizarea unei tehnici de sterilizare/dezinfectie verificarea gradului SAL + inregistrari de anumiti parametri (ex.: temperatura, presiunea, timpul cat dureaza acea operatie)

Teste microbiologice laborioase, necesita timp, cost ridicat folosirea de indicatori chimici, de fluorescenta, pentru a verifica nivelul de sterilizare/dezinfectie

PERSPECTIVE IN TEHNICA STERILIZARII/DEZINFECTARII

Cerinte impuse tehnicilor de sterilizare/dezinfectie:

- Posibilitatea de a fi aplicate pe suprafete vii si inerte, de forme complicate

- Eficienta la temperaturi si timpi mici- Sa nu fie toxice- Sa nu altereze proprietatile materialului respectiv- Sa necesite instalatii usor de adaptat si posibilitate

de monitorizare- Sa fie conforme cu Centers for Disease Control

and Prevention (CDC) si Environmental Protection Agency, precum si cu normele specifice fiecarei tari

Dezinfectanti si sterilizanti noi:1. Aldehida ortoftalica (concentratie 0,55% si pH 7,5);

activitate pentru diferite bacterii si unii spori; nu este iritanta pentru ochi si caile respiratorii, nu elibereaza produsi volatili cu miros neplacut, este stabila intr-un domeniu larg de pH (3-9), se poate folosi pentru o mare varietate de materiale

2. Apa superoxidata (amestec de specii oxidante cu pH de 5-6,5); activitate pe diferite microorganisme si unii spori; nu este toxica si coroziva, dar are un pret ridicat

3. Fluide supercritice, la temperaturi si presiuni peste valorile critice, avand densitate mare, capacitate de difuzie si solvatare mari (ex.: CO2); folosite si pentru separari, extrageri de lipide din oase, absorbtie de oligomeri din polimeri etc.

Tehnici de sterilizare noi:1. Acoperirea suprafetelor cu agenti antimicrobieni

(ex.: surfacine, Ag) care interactioneaza cu stratul de lipide din membrana celulei bacteriene prin forte de atractie electrostatica, sau incorporarea de antibiotice in matricea biomaterialului

2. Expunerea in plasma (descarcari la presiune atmosferica – corona, descarcare cu bariera dielectrica) de temperatura si presiune joasa; specii cu actiune bactericida generate de plasma

Avantaje: distrugerea unui spectru larg de microorganisme si spori bacterieni, temperatura nu depaseste 60°C (suprafetele expuse neincalzindu-se si nedistrugandu-se), timp de sterilizare scurt (~ 1h), nu se produc reziduuri toxice, prezinta siguranta pentru pacienti si personalul medical, instalatiile pot fi plasate in sala de operatie, pret de cost acceptabil

Dezavantaje: nu pot fi sterilizate anumite materiale polimere si panzeturi, materiale in forma lichida, pudre sau instrumente cu forme complexe sau tuburi interioare

3. Tehnica fotochimica de sterilizare a sangelui – anumite substante chimice (psoralene, ftalocianine, riboflavin) devin sterilizanti eficienti ai sangelui dupa activare cu radiatii (UV, IR)

4. Fotochemoterapia – activarea medicamentelor prin iradiere, in scopul distrugerii celulelor canceroase

Aplicatii ale biomaterialelor in cardiologie

* valve cardiace si pulmonare, oxigenatori, bypass-uri cardiopulmonare, proteze vasculare, stimulatori cardiaci, catetere, inimi artificiale, tuburi intravasculare care se introduc in circulatia arteriala sau venoasa pentru administrarea de medicamente, sange, glucoza, lichide de contrast

Posibile efecte nedorite: adsorbtia de diferite substante (din compozitia sangelui, proteine plasmatice, trombocite, leucocite, eritrocite) la suprafata implantului, formarea de trombusi la suprafata implantului si embolizarea lor + deteriorarea proprietatilor fizico-chimice ale biopolimerului, insotite de infectii post-operatorii si degenerarea tesutului inconjurator

Materiale folosite: polipropilena, fluorocarboni, elastomeri, poliuretani, metale si aliaje

Aplicatii ale biomaterialelor in ortopedie

* proteze osoase, inlocuiri de articulatii (sold, genunchi…), suruburi, cleme pentru fixarea protezelor

Posibile efecte nedorite: pierderea caracteristicilor de elasticitate ale implantului, determinand pierderea aseptica a implantului, dar si pierderea de os sanatos in jurul articulatiei respective

Materiale folosite: otel inoxidabil si aliaje (Co-Cr, Co-Cr-W-Ni), titan si aliaje cu Al si V, materiale ceramice si sticle, unii polimeri (HDPE, teflon, poliamide, poliuretani), materiale compozite

Pentru proteze ortopedice: materiale cu proprietati mecanice (rezistenta mecanica la intindere, forfecare) foarte bune

Pentru dispozitivele de fixare a protezelor: materiale degradabile dupa un anumit timp

Aplicatii ale biomaterialelor in oftalmologie

* lentile de contact, retine artificiale

Posibile efecte nedorite: adsorbtia si depunerea de proteine la suprafata materialului + afectarea stabilitatii mediului apos cu care materialul este in contact

Materiale folosite: polimetacrilat de metil, polimeri hidrofili de tip HEMA, cauciucuri siliconice, materiale bazate pe siliconi incorporati in hidrogeluri

Materiale cu bune performante optice (transparenta pentru lumina, claritate optica, indice de refractie corespunzator), permeabilitate la oxigen, buna umectabilitate

Aplicatii ale biomaterialelor in stomatologie

* materiale: de obturatie, protetice, restaurative, ortodontice si endodontice, folosite in tratamentul unor boli, in chirurgia stomatologica si profilaxie, fire de sutura

Posibile efecte nedorite: inflamatii, resorbtia osului gazda, acumulari de celule straine sau limfo-plasmocitare pe implant, dezorganizare tisulara la nivelul interfetei os-implant

Materiale folosite: metale (Au, Ti ) si aliaje metalice (aliaje de Au, Co-Cr, aliaje ale Ti cu Al, Zr, Sn, Ni, Ta, oxid de Zn); materiale ceramice (hidroxiapatita, fosfat tricalcic, sticle biologice, ceramici pe baza de Al2O3, TiO2, SiO2, Fe2O3); polimeri (polietilene, polisulfone, teflon, polimetacrilati)

Biomateriale cu aplicatii in chirurgie (fire de sutura)

* Materiale absorbabile – materiale absorbite de tesut, prin hidroliza sau proteoliza (ex.: catgut degradabil in 4-5 zile, sau 14-21 zile, daca este tratat cu saruri de crom)

* Materiale nonabsorbabile – raman in organism pentru totdeauna (ex.: filamente de Nylon 6 si 66, polipropilena, poliester, otel inox etc.)

Proprietati specifice firelor de sutura: usor de manipulat, sa fie rezistente la nod, sa nu prolifereze infectia, sa fie sau nu absorbit (in functie de locul operatiei), sa aiba diametre mici in comparatie cu dimensiunea celulelor, sa nu fie poroase, rugozitatea lor sa fie a.i. sa nu permita difuzia si aderenta celulelor si a proteinelor plasmatice

Posibile efecte nedorite: inflamatii si infectii, pierderea in timp a proprietatilor datorita atacului enzimelor la nivelul unor legaturi chimice

Materiale folosite: polifilamente de Nylon (Nurolon, Surgilon), monofilamente de Nylon (Dermalon, Ethilon, poligliconate, polidioxani)

mai putine efecte inflamatorii decat polifilamentele, dar aluneca la formarea nodului

BIOPOLIMERI UTILIZATI IN FARMACIE

Materiale polimerice folosite în farmacie Materiale polimerice folosite în farmacie micşorarea dozelor de medicament, a micşorarea dozelor de medicament, a toxicităţii, potenţarea şi prelungirea toxicităţii, potenţarea şi prelungirea efectelor fiziologice, obţinerea de efecte efectelor fiziologice, obţinerea de efecte locale, obţinerea de înlocuitori de plasmălocale, obţinerea de înlocuitori de plasmă

Materialele auxiliare, naturale sau sintetice, se Materialele auxiliare, naturale sau sintetice, se întrebuinţează în calitate de: întrebuinţează în calitate de: excipienţi, excipienţi, antioxidanţi, emulgatori, conservanţi, antioxidanţi, emulgatori, conservanţi, lubrifianţi, agenţi de aglutinare, îngroşare, lubrifianţi, agenţi de aglutinare, îngroşare, dezagreganţi pentru preparate hidro- şi dezagreganţi pentru preparate hidro- şi liposolubileliposolubile

Compuşi macromoleculari utilizaţi în tehnologia farmaceutică şi efectele lor

Excipienţi pentru comprimate - Amidon, copolimeri de acetat de vinil şi acid crotonic; Efecte de diluare, aglutinare şi lichefiere. Se utilizează în cantităţi mici (30% din masa comprimatului), pentru a evita friabilitatea acestora

Excipienţi pentru pulberi – Amidon; Efecte de diluare şi de absorbţie a secreţiilor

Excipienţi pentru supozitoare - Polietilen glicol (PEG), amestecuri pe baza de PEG, polipropilen glicol (PPG)

Excipienţi pentru unguente PEG, PPG - Exercită efecte emoliente,

antipruriginoase şi decongestionante. Se utilizează în preparate analgezice, antiseptice, antireumatice

Polizaharide (amidon, tragacanta, agar, MC, etilceluloză (EC)), amestecuri de alginat de sodiu şi polivinil pirolidonă (PVP) - Utilizarea se bazează pe proprietatea lor de a forma geluri în soluţie apoasă. Se utilizează ca bază de unguente pentru mucoase.

Alcool polivinilic - unguente pe bază de geluri Carbopoli (produşi pe bază de acid poliacrilic

reticulat) - unguente uşor lavabile, stabile, neiritante

Silicon - unguente de protecţie anhidre sau emulsii silicon/apă

Agenţi auxiliariAgenţi auxiliari

- - compuşi macromoleculari adăugaţi compuşi macromoleculari adăugaţi în cantităţi mici în preparatul în cantităţi mici în preparatul farmaceutic, in scopul obţinerii unor farmaceutic, in scopul obţinerii unor forme farmaceutice avantajoase in forme farmaceutice avantajoase in ceea ce priveste administrarea şi ceea ce priveste administrarea şi pentru mărirea stabilităţii preparatuluipentru mărirea stabilităţii preparatului

a) Agenţi care acţionează datorită capacităţii de umflare

Agenţi de îngroşare: PEG, gelatină, alginat de Na, MC, carbopoli » Sub formă de soluţii apoase, au comportare de geluri. Se utilizează pentru mărirea viscozităţii colirelor, siropurilor, unguentelor, pastelor

Agenţi de suspensie: MC, CMC, PEG 4000-6000, PVP, PVA, alginat de Na » Asigură distribuirea omogenă a fazei solubile în mediul de dispersie

Agenţi pseudoemulgatori: Amidon, alginaţi, MC, PVA, PVP, carbopoli » Acţionează prin mărirea viscozităţii mediului de dispersie, împiedicând aglomerarea

Agenţi dezagreganţi: Amidon, PVP reticulat, MC » Substanţe care provoacă sau uşurează dezagregarea comprimatelor la introducerea în apă sau în contact cu sucul gastric

b) Agenţi cu solubilitate selectivă în sucurile gastro-intestinale

Agenţi de acoperire gastro-solubili: CMC, PEG 6000, carbowax 6000, PVP, PVA, acetoftalat de celuloză » Substanţe solubile în sucul gastric, adăugate comprimatelor, pentru protejarea principiilor active, mascarea gustului şi mirosului neplăcut, cât şi pentru dirijarea cedării medicamentului

Agenţi de acoperire: Acetosuccinat de celuloză, acetoftalat de amidon, acetoftalat de celuloză, amestecuri de derivaţi celulozici cu ulei siliconic

Agenţi antidezagreganţi: PEG 600, 4000, amestec CMC şi dextran, răşini acrilice şi epoxidice, colagen » Substanţe care se adaugă comprimatelor, pentru realizarea unei dezagregări lente şi obţinerea de preparate cu acţiune prelungită

c) Agenţi care acţionează datorită densităţii

Agenţi de ameliorare a consistenţei Carbopoli, alginaţi, derivaţi solubili ai

celulozei, PEG de viscozitate mare Substanţe utilizate la prelucrarea emulsiilor,

datorită capacităţii de modificare a densitătii fazelor în sistemele disperse

Sisteme polimere pentru eliberarea controlată

Surplusul de substanţe active poate fi eliminat numai folosind sisteme de transport şi eliberare la ţintă a medicamentelor. O astfel de formă farmaceutică ar trebui să recunoască organul ţintă printr-un mecanism ce a fost numit “Drug targeting”.

Recunoasterea organului tinta de catre forma farmaceutica, in urmatoarele moduri:

Substanţa medicamentoasă este legată chimic pe un suport polimer (principiul prodrug-polimer)

Substanţa medicamentoasă este legată covalent, de obicei prin intermediul unui “spacer” degradabil, de o macromoleculă (albumină sau ADN) sau de un polimer hidrofil. Substanţa va fi eliminată prin degradare enzimatică. Spacerii folosiţi sunt: dynacol sau poly-L-lysine, acid folic, transferine, anticorpi pentru celule specifice. Aceste sisteme ajung la receptori specifici din ţesutul ţintă unde produc eliberarea susţinută a medicamentului.

Substanţa medicamentoasa este depusă într-un sistem transportor (vector)

Implantarea substanţei într-un sistem transportor cum ar fi: eritrocite, limfocite, sisteme celulare, lipozomi, nanoparticule, microemulsii, microsfere, microcapsule. Aceste sisteme sunt capabile să penetreze membrana celulară şi să reacţioneze cu componentele celulare eliberând substanţa activă.

Sisteme de transport a substantelor medicamentoase

Nanosferele sunt folosite ca sisteme de transport a medicamentelor instabile în mediul biologic, sau care nu pot trece prin membrane. Nanosferele particule coloidale submicronice. Agentul terapeutic este fie incorporat în matricea polimerului, fie legat de suprafaţa acestuia

Nanocapsulele conţin un miez de substanţă activă învelit cu un film polimer; eliberarea medicamentului făcându-se prin difuzie. Pentru filmele polimere se folosesc mai ales PLA, PGA şi copolimer PLGA, biocompatibili. Alţi polimeri folosiţi sunt: poliesteri, poliacrilaţi, chitosan, gelatină, derivaţi de celuloză

Parametrii care influenţează eliberarea Parametrii care influenţează eliberarea medicamentelor din micro- şi nanosferemedicamentelor din micro- şi nanosfere

sunt:sunt: dimensiunea şi distribuţia particulelor dimensiunea şi distribuţia particulelor gradul de difuzie a substanţei active în matricea gradul de difuzie a substanţei active în matricea

polimerică polimerică masa moleculară a medicamentului şi a polimerului masa moleculară a medicamentului şi a polimerului gradul de cristalinitate şi de reticularegradul de cristalinitate şi de reticulare prezenţa şi natura plastifianţilor prezenţa şi natura plastifianţilor porozitea polimerului porozitea polimerului solubilitatea medicamentului în cele două faze solubilitatea medicamentului în cele două faze pH-ul mediului pH-ul mediului pH-ul medicamentului pH-ul medicamentului modul şi locul de administrare a formei modul şi locul de administrare a formei

medicamentoase medicamentoase

Formele de condiţionare cu viteză controlată a eliberării principiului activ sunt indicate în special pentru:

antagonişti ai narcoticelor agenţi citostatici hormoni medicamente folosite în tratamentul

ulcerului şi al glaucomului Microincapsularea oferă posibilitatea

aplicării unor straturi uniforme de emulsii sau unguente. Se obţin astfel medicamente cu efect prelungit, care evită separarea fazelor, se asigură mascarea unor gusturi neplăcute sau se realizează protejarea cristalelor lichide pentru diagnostic.

curs 2 biomateriale

Documents