JIANU MADALINA GRUPA 1413 B Scop
Domeniul de aplicatie
Acesta lucrare practica descrie aspect legate de biodegradabilitatea biomaterialelor, respectiv degradarea enzimatica a gelatinei. Se urmareste crearea unei viziuni de ansamblu asupra unor metode de sinteza, proprietati si aplicatii biomedicale reprezentative ale hidrogelurilor. Se vor caracteriza hidrogeluri pregatite in cadrul laboratorului de Biocompatibilitate, se va evalua degradarea enzimatica a componentei proteice din material.
1. Consideratii teoretice
1.1. Materiale biodegradabile Biodegradabilitatea materialelor reprezinta o proprietate esentiala pentru anumite aplicatii biomedicale. Materialele biodgradabile pot fi definite ca materiale care in urma unor mecanisme se descompun in produsi imtermediari sau finali cu structuri mai putin complexe care nu influenteaza in mod negativ mediul in care se degradeaza. 1.1.1. Mecanisme de biodegradare (selectiv).
a) Hidroliza materialelor. Degradarea prin hidroliza presupune difuzia initiala a apei in interiorul materialelor (e.x. polimeri hidrofili) cu formarea de sisteme gonflate care in cele din urma devin hidrosolubile si se dizolva odata cu absorbtia unei cantitati si mai mari de apa. Gonflarea materialelor depinde de hidrofilia materialelor, interactiunile dintre componente, masa moleculara, pH, etc. b) Degradarea enzimatica. Degradarea enzimatica presupune ruperea unor legaturi chimice din structura materialelor (e.x. C-O, C-N, C-C) de catre anumite enzime, specifice componentelor din materiale. Enzimele sunt proteine care catalizeaza cataliz eaza reactiile chimice ale altor substante prin distrugerea sau alterarea structurii acestora. 1.1.2. Biomateriale biodegradabile. a) materiale polimerice – pot pot fi polimeri sintetici (ex. poliglicolide, polilactide), polimeri de origine naturala (ex. Colagen, chitosan, gelatina, alginat) sau combinatii ale acestora. b) materiale ceramice – hidroxiapatita hidroxiapatita sinterizata, biosticla, etc.
Pentru aplicatii biomedicale un factor esential care trebuie avut in vedere atunci cand sunt obtinute biomaterialele, este corelarea dintre viteza de degradare a acestora si viteza de regenerare a tesutului in care este implantat materialul. 1.2.1. Sisteme bicomponente gelatina-alginat.
1
Colagenaza provenita din Clostridium histolyticum este o ezima care rupe legaturile peptidice din colagen si materialele derivate din acesta precum gelatina. Degradarea enzimatica a gelatinei reprezinta un parametru important in caracterizarea biomaterialelor care o contin si se determina cantitativ prin masurarea gradului de degradare (GD, %) al substratului intr-o solutie de colagenaza. Determinarea GD se realizeaza prin metode gravimetrice. Metoda gravimetrica consta in d eterminarea masei de material degradata dupa diverse intervale de timp (mti) si raportarea acestei la masa initiala a esantionului supus testului, inainte de inceperea ex perimentului (mo). GD se calculeaza cu relatia:
GD, % = (mo – mti )/mo*100
(1)
Tabelu l 1. Studi ul de degradare enzimatica al h idr ogelu ri lor in mediu l de colagenaza.
Hidrogel
Nr. proba
1
Timp incubare, minute
0
P1.GelatinaAlginat (50%-50%)
mti, g
GDti, %
mti, g
GDti, %
0.0426
0
0.076
0
0.0288 2
20
0.0843
0.0470 -0.0125
0.0764 3
40
0.1012
60
0.0887
-0.0174
80
0.0868 0.0822
-0.0045
0.1015
-0.0062
0.0968 -0.0128
0.0832 5
0.0913 0.0878
0.0949 4
P2.GelatinaAlginat (70%-30%)
0.0817
-0.0028
0.0762 -0.0140
0.0781
-0.0021
0.0708
2
100 6
0.0829
-0.0122
0.0738 120
0.0742
0.0594
0.00091
0.0515 -0.0091
0.0442
0.003
7 0.0598
0.0418
3.3. Analiza rezultatelor Actiuni Observati modificarea masei si volumului hidrogelului dupa imersarea in solutia de colagenaza. Observati daca si ce se modifica odata cu degradarea componentei proteice din materiale folosite in aceasta lucrare. Ce se intampla si de ce? Estimati valorile GDti pentru toate materialele.. Notati in rapoarte orice observatii vi se par importante. Concluzii pe baza experimentelor effectuate.
4. Incheierea experimentului
1 2 3
Actiuni Inchideti pH-metru Curatati sticlaria folosita Aruncati esantioanele ramase conform indicatiilor profesorului.
5. Controlul calitatii si protectia muncii 1. Toate operatiunile trebuie sa respecte normele de protectia muncii si siguranta in laborator. 2. Curatati sticlaria.
3
4
