Sisteme de eliberare controlata a medicamentelor
Cuprins:
Istoric................................................... Istoric................................................................................ ......................................................................3 .........................................3 Introducere........................................... Introducere........................................................................ .......................................................... .........................................3 ............3 Clasificarea sistemelor cu eliberare controlată..........................................................5 controlată..........................................................5 Mecanismele de eliberare a principiilor active..........................................................7 active..........................................................7 Locurile de acțiune a sistemelor cu eliberare controlată controlată .........................................11 Polimeri naturali și polimeri polimeri sintetici sintetici pentru pentru matrici ...............................................13 Prelucrarea matricilor matricilor polimerice polimerice tridimensionale tridimensionale și diferite tipuri de matrici .......14 Matrici poroase.................................................. poroase............................................................................... ......................................................15 .........................15 Matrici pe baă de !idro"eluri.......................................... !idro"eluri....................................................................... .......................................15 ..........15 Matrici fibroase.......................................................................................................1# Matrici pe baă de microsfere.................................................................................1# Matrici compoite.............................................. compoite........................................................................... ......................................................17 .........................17 Matrici acelulare................................................ acelulare............................................................................. ......................................................17 .........................17 Caracteriarea fiico$c!imică a matricilor.............................................................. 17 Concluii........................................ Concluii..................................................................... .......................................................... .............................................1% ................1% &iblio"rafie......................................... &iblio"rafie...................................................................... .......................................................... ........................................'( ...........'(
2
Istoric
Conceptul de eliberare controlată a fost propus de medicul )uda! *ol+man ,n 1%#4 c-nd a observat că o capsulă din silicon poate fi implantată ,n corp și poate elibera principiu activ cu o viteă constantă. cesta este primul e/emplu de sistem cu eliberare controlată0 mai precis un sistem de tip reervor. n anul 1%2(0 s$au aplicat cu succes sistemele cu eliberare controlată ,n tratarea diabetului0 pentru a minimalia fluctuațiile de concentra ție a insulinei din or"anism. stfel0 noțiunea de eliberare controlată a fost e/tinsă si ,n caul sistemelor ,n care se realieaă o eliberare cu caracter liniar.
Introducere
n pro"res considerabil ,n domeniul devoltării produselor medicamentoase i implicit al farmacoterapiei l$a repreentat obinerea ,n urmă cu c-teva decenii a formelor farmaceutice orale cu eliberare ,nt-riată a substanei medicamentoase0 apoi a celor cu eliberare prelun"ită0 i ulterior a sistemelor din care cedarea se realieaă ,n mod controlat i6 sau diriat către un anumit loc din or"anism. n sistem cu eliberare controlată este o formulă sau un dispoitiv care permite introducerea unui medicament ,n or"anism și care ,mbunătățe ște eficacitatea și si"uranța sistemului prin controlul viteei de eliberare0 perioadei de eliberare și a locului de eliberare a medicamentelor ,n or"anism. ntr$un sistem cu eliberare controlată0 un medicament6principiu activ este eliberat ,ntr$un mod predeterminat0 predictibil și reproductibil. stfel0 concentra ția principiului activ va fi austată astfel ,nc-t să prevină depă șirea nivelului de to/icitate sau să nu fie sub nivelul terapeutic optim. 8aționamentul ob țineri unui astfel de sistem este acela că face posibilă atin"erea unei concentrații eficiente0 menținerea constantă a nivelului optim pentru o perioadă mai lun"ă de timp.
3
o
*i".1 Sisteme farmaceutice de administrare a medicamentelor9 I eliberare imediată@ II eliberare susinută@ III eliberare controlată.
ntr$
administrare standard0 concentra ția de principiu activ ,n s-n"e0 atin"e foarte rapid un ma/im0 ca apoi sa scadă foarte rapid la o valoare la care este necesară repetarea doei. neori concentrația ma/imă este mai mare dec-t nivelul terapeutic eficient și poate c!iar să depasească pra"ul de to/icitate. *ormele standard de administrare0 conduc la un re"im ,n care alterneaă perioadele de supradoa cu cele de pierdere a eficacității preparatului. Sistemele cu eliberare controlată elimină variațiile de concentrație a principiului activ din s-n"e0 conduc-nd la un re"im de administrare mult mai eficient. Procesul de eliberare controlată include administrarea sistemului terapeutic0 eliberarea a"entului activ farmacolo"ic din sistem și transportul principiului activ la locul de ac țiune din or"anism. n preent0 e/istă pe piaa farmaceutică un număr mare de medicamente cu eliberare modificată destinate ,ndeosebi tratamentului bolilor cronice. ceste medicamente au ,n compoiie substane anti!ipertensive0 antiinflamatoare0 antiaritmice0 antispastice0 sedative0 anti!ipertensive0 psi!otrope0antitusive0 anti!istaminice0 etc.
Se pot distin"e trei mari etape ,n evoluția sistemelor de eliberare controlată9 $etapa macro $etapa micro $etapa nano :tapa macro este repreentată de dispoitive macroscopice9 ;cusert
ransderm Scop
4
:tapa micro este repreentată de sisteme microscopice9
:tapa nano este repreentată de lipoomi0 micele0 polimeri dendritici0 nanoparticule
Clasificarea sistemelor cu eliberare controlată:
Sistemele cu eliberare controlată urmăresc ca un principiu activ și o matrice polimerică0 ,ntr$un mod economic0 să dea un produs care0 ,n contact cu or"anismul sau mediul ,nconurător0 să conducă la eliberarea in timp a principiului activ după un profil cinetic ce corespunde cel mai bine unei situa ții cerute. Cel mai frecvent se dorește o vitea constantă de eliberare a principiului activ 0 care ,n analo"ie cu cinetica c!imică0 corespunde unei cinetici de ordin ero. n principiu comun de clasificarea a sistemelor cu eliberare controlată are la baă modul de preparare a acestora. stfel0 ele se clasifică ,n9 1. sisteme fiice0 c-nd se face ,ncorporarea fiică a unui principiu activ ,ntr$o matrice
Sisteme erodabile9
Principiul activ amestecat fiic cu o matrice este eliberat ,n timp ce suportul este consumat
•
Sisteme reervor9
n sistem reervor constă dintr$o membrană nede"radabilă sau biode"rabilă polimerică care limiteaă vitea de eliberare și separă ca un mie principiul activ de mediul biolo"ic. Sistemele reervor au fost preparate sub forma de capsule0 microcapsule0 fibre sau tuburi cu capetele ,nc!ise.
?ouă tipuri diferite de membrane0 omo"ene sau microporoase0 au fost utiliate ,n prepararea de sisteme reervor. Membranele microporoase au avantaul că principiul activ difueaă prin porii care conțin același mediu ca reervorul. ?ifuia controlată ,n membrane omo"ene0 pe de altă parte0 depinde de coeficientul de partiție membrană$principiu activ. :liberarea transdermală a principiilor active utilieaă ambele mecanisme. ?e e/emplu0 preparatul >ransderm$Aitro foloseste o membrană omo"enă de copolimer0 in timp ce preparatul >ransderm$Scop este baat pe o membrană de polipropilenă microporoasă care controleaă vitea de eliberare. Policaprolactona a fost utiliata ,n prepararea implantului de tip reervor ,n produsul contrareceptiv
•
Sisteme matrice
n acest tip de sistem0 principiul activ este dispersat uniform ,ntr$o matrice insolubilă
Bitea de difuie scade ,n timp ,n caul eliberarii dintr$un sistem cu matrice nede"radabilă și0 din aceasta cauă0 este dificil sa se obtină un sistem matrice care să conducă la o viteă constantă de eliberare si reproductibilă pentru perioade mai lun"i de timp. ( solutie posibilă o repreintă sistemele matrice cu "eometrie specială
•
Sisteme c!imice 6
ceste sisteme se baeaă pe sintea de polimeri ce conțin ,n compoiția lor principiu activ. Le"ăturile c!imice dintre polimer și principiu activ pot fi de tip ionic sau covalent. n primul ca le"ătura se face pe baa sc!imbului ionic dintre polimeri ,ncărca ți poitiv0 de tip cationit sau ne"ativ0 de tip anionit0 cu principiu activ de tip baic respectiv de tip acid. *actorii care influențeaă vitea de eliberare a principiului activ dintr$o astfel de matrice sc!imbătoare de ioni sunt competiția dintre ioni0 tăria ionica si p$ul. ceste produse sunt utiliate0 ,n principal0 ,n administrarea orală. Principiul activ poate fi le"at covalent de un lan ț polimeric. n astfel de sisteme0 principiul activ este eliberat treptat prin ruperea le"aturii c!imice ,n urma reac țiilor de !idroliă sau a reacțiilor enimatice. n avanta semnificativ pentru sistemele c!imice este acela că 7($ %(D din masa preparatului ,l repreintă principiul activ. La lan țul polimeric se poate ata șa un anticorp care se distribuie la un anumit or"an ob țin-ndu$se astfel un preparat ținta. ; cerin ță importantă pentru sistemele c!imice este necesitatea ca polimerii utilia ți să fie biocompatibili ,n or"anism și biode"radabili ,n mediul unde sunt utilia ți.
Mecanismele de eliberare a principiilor active:
n ceea ce privește mecanismele de eliberare a principiului activ0 acestea sunt clasificate ,n sisteme controlate de solvent0 sisteme cu difuie controlală și sisteme controlate c!imic. ceste clasificări repreintă situații teoretice0 unde vitea de eliberare a principiului activ este controlată predominant de interac țiunile cu solventul0 cum ar fi umflarea polimerului0 de difuia printr$o matrice polimerică sau membrană0 sau printr$un proces c!imic cum ar fi de"radarea polimerului0 eroiunea sa sau ruperea le"ăturii c!imice dintre principiul activ si suportul polimeric. Mecanismele de eliberare sunt le"ate de modul de preparare a sistemelor.
1= Sisteme cu eliberare controlată de solvent. ceste sisteme includ două mecanisme9 umflarea polimerului și osmoă. n prima cate"orie intră !idro"elurile
7
Fig.2 Hidrogeluri inteligente, receptivela stimuli,cu eliberare controlata
;smoa repreintă al doilea mecanism al eliberării controlate de solvent. Sistemele osmotice sunt compuse dintr$un reervor ce con ține principiu activ care este inclus ,ntr$o membrană selectivă pentru apă. Membrana permite trecerea apei dar nu permite trecerea principiului activ. Membrana polimerică are o mica desc!idere prin care principiul activ este eliberat ca reultat al modificarii presiunii !idrostatice din sistem. n e/emplu de astfel de preparat este implantul6 minipompa0 let și varianta de administrare orală ;smet utiliata ,n eliberarea controlată a medicamentelor. n alt e/emplu ,l repreintă sistemul cu eliberare osmotică Procardia EL0 care prelun"este eliberarea ,n timp a nifedipinei reduc-nd doaul de la trei ore pe i la o sin"ură data pe i. '= Sisteme cu eliberare controlată de difuie. Sistemele reervor și matrice repreintă sisteme ,n care eliberarea principiului activ este controlată de fenomenul de difuie. n sistemele reervor0 vitea de eliberare este strict controlată de vitea de difuie a principiului activ prin membrana polimerică. n caul sistemelor matrice0 vitea de eliberare este controlată de vitea de difuie a principiului activ prin matricea polimerică de difuie.
8
Fig.3 Sisteme cu eliberare controlat
?ifuia este un proces de amestecare spontan inițiat
vitea de eroiune fiică a polimerului sau vitea de rupere a le"aturii c!imice principiu activ $polimer. ?ouă metode se utilieaă pentru obținerea acestor sisteme9 realiarea de sisteme matrice baate pe polimeri de"radabili și sisteme polimer$principiu activ separate de "rupa distan țieră. >ransformarea unui astfel de sistem ,ntr$un material solubil ,n apă este descrisă de procesul de bioeroiune. &ioeroiunea poate implica un proces de natură c!imică
meninerea unei concentraii constante ,n s-n"e0 cu fluctuaii minime0 a compuilor activi terapeutic@ vitee de eliberare previibile i reproductibile de$a lun"ul unei perioade lun"i de timp@ #$
• • •
protearea compuilor bioactivi cu perioada de ,numătăire foarte scurtă@ eliminarea efectelor secundare a reiduurilor de medicamente i doarea frecventă@ terapie optimiată i o mai bună tolerare de către pacieni i soluionarea problemei stabilităii medicamentelor@
n funcie de scopul urmărit e/istă mai multe tipuri de profile de eliberare controlată a medicamentelor0 cele mai importante fiind ilustrate ,n fi"ura 4.
*i". 4 ?iferite tipuri de profile de eliberare a medicamentelor <>ip I= vitea de eliberare scade e/ponenial cu timpul0 <>ip II= cinetica de ordin ( cu vitea de eliberare constantă0 <>ip III= eliberare de ordin ( cu ,nt-riere semnificativă0 <>ip IB= eliberare pulsatilă cu ,nt-riere0 <>ip B= eliberare multiplă cu ,nt-riere constantă ,ntre eliberări
Locurile de acțiune a sistemelor cu eliberare controlată:
Pro"resele ,n realiarea sistemelor cu eliberare controlată oferă un semnificativ "rad de libertate ,n ale"erea locului de acțiune. n timp cele mai multe preparate tradiționale sunt inectate sau in"erate0 sistemele polimerice cu eliberare controlată pot fi plasate ,ntr$o cavitate a or"anismului0 pot fi implantate sau pot fi ata șate pe piele. •
:liberarea transdermală.
n eliberarea transdermală sistemul de eliberare controlată este ata șat pe piele. vantaele comune recunoscute ale eliberării transdermice a principiului activ este usurin ța ,ntreruperii debitului de principiu activ prin simpla ,ndepărtare de pe piele a sistemului și evitarea metaboliării la trecerea prin ficat $ unul din cele mai importante deavantae ale caii de ##
administrare orale. Sistemele transdermale constau ,n mod obi șnuit dintr$un reervor de principiu activ0 o membrană care limiteaă difuia și un strat adeiv pentru atașare pe piele. ceste sisteme sunt aplicabile numai principiilor active cu poten ță mare0 deoarece vitea de difuie prin piele și suprafața de aplicare sunt ,n "eneral mici. n plus0 pot aparea irita ții locale ale pielii la concentrații mari de medicament. •
:liberarea bucală.
Sistemele de eliberare de acest tip pot fi atașate și ,ndepărtate ușor. Principiile active absorbite pe cale bucală vor evita bariera !epatică0 constituind un avanta pentru eliberarea peptidelor și proteinelor. Preparatele cu eliberare bucală sunt eficiente pentru că ele urmăresc timpul de retenție ,n mucoasă printr$un mecanism de bioadeiune. Cresterea timpului de staționare ,n mucoasa bucală se poate face utili-nd polimeri sau combinații polimerice cum ar fi !idro/ipropil celuloa0 etilceluloa0 polimetacrilatul și poliacrilatul de sodiu care au proprietă ți adeive ,n contact cu saliva. Preparatele de acest tip includ tablete adeive0 "eluri adeive și plasturi adeivi. •
:liberarea ,n tractul "astrointestinal.
dministrarea orală a principiului activ este cea mai populară cale de administrare a medicamentelor. Principiul activ este absorbit de diferite membrane ,n lun"ul tractului "astrointestinal0 astfel ,nc-t forma doată să mi"ree ,n circula ția san"uină. Principiul activ poate fi susceptible de"radărilor ,n diferite moduri0 prin !idroliă ,n stomac0 prin reac ție enimatică ,n intestinul subțire0 sau metaboliare pe pere ții intestinului0 cauată de microor"anismele din colon. stfel0 eforturile in eliberarea controlată orala sunt ,ndreptate ,n urmatoarele direc ții9
1. '. 3. 4.
preparate care să dea un profil cinetic de eliberare bine definit@ creșterea timpului de tranit a principiului active@ ,mbunătățirea absorbției peptidelor@ eliberare numai la nivelul intestinului sau colonului@
•
:liberarea naală0
ceste sisteme sunt utiliate ,n primul r-nd pentru administrarea peptidelor0 deoarce se evită bariera !epatică. >ransportul pricipiului activ administrat naal se face ,n func ție de solubilitatea și masa molara. Proteinele cu masă molara ridicată nu pot trece prin mucoasa naală. Proteinele cu masă mai mica cum ar fi o/itocina si somatostatina au o biodisponibilitate comparabilă cu cele administrate intravenos. Principiul activ poate fi administrate intranaal sub formă de aerosoli0 pulberi sau particule mici. Sterilitatea0 stabilitatea0 to/icitatea și efectele aduvanților trebuie luate ,n considera ție alături de al ți e/cipien ți utilia ți ,n procesul de preparare a acestor sisteme. #2
•
:liberarea ocular.
Principiile active aplicate la nivel ocular sunt permanent drenate de catre secre ția lacrimală. n plus0 multe principia active au o permeabilitate scăută prin cornee. stfel0 principiile active administrate cu autorul picăturilor au o biodisponibilitate mică. Sistemele cu eliberare controlată pot produce o cre ștere a absorb ției principiului activ ,n structurile oculare0 fie prin creșterea permeabilității0 fie prin cornee sau prin scăderea pierderilor de transport a principiului activ prin cornee. &iodisponibilitatea este raportul dintre cantitatea de substan ță activă precum și vitea cu care aceasta este cedată0 absorbită ,n or"anism0 aun"e la locul de acțiune și iși manifestă efectul biolo"ic. Cunoașterea biodisponibilită ții unui medicament poate duce la modificarea parametrilor acestuia9 mod de administrare0 durată etc. Pentru determinarea ei se urmăresc9 1. &iodisponibilitatea absolută care corespunde frac țiunii de substan ță activă0 care după administrare aun"e ,n circulația san"uină "enerală. '. &iodisponibilitatea relativă cantitatea de substan ță activă din medicament care după administrare aun"e ,n circulația "enerală și vitea cu care are loc acest proces. 3. &iodisponibilitatea relativă$optimală care evalueaă comparativ ' forme farmaceutice dintre care una este forma de referință cu biodisponibilitate ma/imă. •
:liberarea cardiovasculară.
Maoritatea sistemelor de eliberare controlată pentru sistemul cardiovascular consistă ,n stenturi cardiace care au un ,nveliș de medicament. *uncția principală a stentului constă ,n desc!iderea vaselor san"uine blocate. Medicamentul din ,nveli ș este eliberat controlat pentru a previne reblocarea vasului san"uine.
Polimeri naturali și polimeri sintetici pentru matrici. Criterii de ale"ere a materialului9 Structura moleculară0 masa moleculară0 solubilitate0 formă și structură0 !idrofilie sau !idrofobie0 capacitate de lubrefiere0 tensiune superficială0 !idroliă0 mecanism de eroiune.
Materialele pentru matrici pot fi9
#3
• •
&iolo"ice sau sintetice@ ?e"radabile sau nede"radabile@
&iopolimerii sunt considerați ca fiind primele materiale biode"radabile cu aplica ții clinice. Proprietățile lor bioactive le permit să ,mbunătă țească func ția celulelor. Polimerii sintetici pot facilita refacerea structurilor si func țiilor țesuturilor bolnave sau leate. Caracteristicile lor pot fi adaptate cu finețe mare0 sunt mai ieftini0 reistă mai mult timp0 și pot fi produși ,n condiții controlate. Ceramicile bioactive interac ționeaă cu fluidele fiiolo"ice și prin activitatea lor celulară0 util ,n crearea de țesuturi tari sau moi. >otuși0 biocompatibilitatea lor lasă de dorit0 limit-ndu$le utilitatea. cest deavanta poate fi ameliorat prin diverse procedee.
Prelucrarea matricilor polimerice tridimensionale și diferite tipuri de matrici. >e!nicile de prelucrare a polimerilor trebuie să ducă la reultate reproductibile. Matricile pot aduce reistență mecanică0 poroitate interconectată0 suprafețe cu reactivitate variabilă și "eometrii unice care să conducă la re"enerare tisulară. cestea sunt esențiale ,n asi"urarea unui șablon tridimensional0 asemănător matricii e/tracelulare naturale. Matricile pot avea o serie de forme precum9 • • • •
Plase. *ibre. &ureți. Spume.
cestea promoveaă distribuția uniformă a celulelor0 difuia nutrien ților și cre șterea controlată a celulelor. Maoritatea te!nicilor de prelucrare implică utiliarea de căldură și6sau presiune sau diolvarea polimerului ,ntr$un solvent pentru a$i da forma dorită. Țesutul re"enerat trebuie sa aibă formă și funcție similară țesutului sau or"anului ori"inal.
#4
Matrici poroase.
Matricile polimerice tridimensionale cu poroitate mare și pori interconecta ți omo"eni sunt foarte utile ,n in"ineria tisulară. cestea emuleaă ar!itectura matricii e /tracelulare permiț-nd celulelor sa interacționee eficient cu mediul. Matricile polimerice poroase sub formă de spumă au o serie de avantae ,n caul anumitor linii celulare aderente sau proliferante0 precum9 • • • •
duc o suprafață fiică pe care celulele ,și pot depune propria matrice e/tracelulară. Pot ,ncetini creșterea anumitor celule care preintă in!ibiții date de contacte aderente. >ransport ,mbunătă țit a nutrienților prin re țeaua poroasă interconectată. Limiteaă dimensiunile con"lomeratelor celulare la dimensiunile porilor0 prevenind astfel formarea de centre necrotice.
Solventul și condițiile inversiei de faă pot duce la ar!itecturi poroase controlate sau stoc!astice.
mbunătățirea structurii și a interconectivită ții porilor este necesara ,n vederea ob ținerii de vase san"uine artificale sau creșterea nervilor periferici. Aevoia de forme tridimensionale precise a dus la devoltarea de metode sofisticate de e/trudere și de adeiune de membrane poroase pentru a obține forma dorită. ?imensiunile ideale a porilor variaă ,n func ție de aplicație. ; serie de parametri pot fi controlați0 precum dimensiunea porilor0 poroitatea0 raportul suprafa ță$volum și cristalinitatea. Matricile poroase pot fi ob ținute și prin turnare sau electrofilare.
Matrici pe bază de hidrogeluri.
Matricile pe baă de !idro"eluri pe baă de macromolecule naturale derivate au anumite potențiale avantae0 precum biocompatibilitate crescută0 de"radare controlată și interac țiune celulară intrinsecă. >otuși0 proprietățile lor nu sunt ,ntotdeauna constante iar proprietă țile lor mecanice sunt limitate. idro"elurile pe baă de polimeri sintetici pot fi preparate cu structura și funcționalitate controlată. Se obțin prin crosslin+ covalent sau necovalent. #5
idro"elurile trebuie să ,ndeplinească o serie de criterii pentru a$ și ,ndeplini func ția dorită. cestea se referă la parametri fiici "enerali0 precum de"radabilitatea0 dar și la anumiți parametri specifici precum adeiunea celulară. ?e"rababilitatea trebuie să fie stabilită ,n concordanță cu vitea la care se desfășoară diverse procese celulare. :le sunt folosite ,n re"enerarea cartilaelor0 re"enerarea osoasă0 pansamente și ca ve!icule pentru eliberarea controlată de medicamente. n "eneral promoveaă mi"rarea celulară0 an"io"enea0 conținutul ridicat de apă și difuia rapidă a nutrien ților.
Matrici fibroase.
;bținerea nanofibrelor a permis crearea matricilor care pot emula ar!itectura țesuturilor umane la scală nanometrică. n preent0 e/istă trei te!nici disponibile pentru sintea nanofibrelor9 electrofilarea0 autoasamblarea și inversia de faă. 8aportul ridicat ,ntre suprafa ță și volum și structura nanoporoasă favorieaă adeiunea celulară0 proliferarea0 mi"rarea și diferențierea. Maoritatea nanofibrelor polimerice nu posedă "rupări laterale func ționale0 asadar trebuiesc funcționaliate. Cea mai comună și simpla metodă este amestecarea fiică și acoperirea. ceste matrici au o serie de aplicații0 precum sisteme de eliberare controlată și matrici pentru țesuturi musculare0 osoare0 vasculare și neurale.
Matrici pe bază de microsfere.
Matricile pe baă de microsfere au dat reultate promițătoare ca miloace de eliberare controlată dar și ,n terapia "enică și tratamentul cu antibiotice a oaselor. cestea oferă o serie de avantae0 precum prelucrare relativ ușoară0 control asupra morfolo"iei și a caracteristicilor fiico$ c!imice dar și versatilitate ,n cinetica eliberării factorilor ,ncapsula ți. ceste matrici pot fi folosite cu succes și ,n re"enerarea cartilaelor sau a oaselor. Microcapsulele pe baă de c!itosan au arătat reultate promițătoare.
#6
Matrici compozite.
Materialele compoite au avantaul de a avea proprietăți ușor controlabile. Combinațiile de polimeri și fae anor"anice duc la materiale compoite cu proprietăți mecanice superioare0 lucru foarte util ,n crearea substituien ților oso și. Provocări ,n proiectarea lor9 • •
Menținerea durității și stabilită ții interfe ței ,n perioada de de"radare și ,nlocuire@ Potrivirea ratei de absorbție cu cea de reconstruție a țesutului@
Matrici acelulare.
Matricile acelulare pot fi prelucrate utili-nd polimeri sintetici sau prin eliminarea componentelor celulare din țesuturi prin manipulări mecanice și c!imice0 reult-nd matrici bo"ate ,n cola"en. ceste matrici se de"radeaă ,ncet odată implantate și sunt ,nlocuite de matricea e/tracelulară fiiolo"ică. ceste matrici au o serie de avantae9 • •
• •
și păstreaă structura anatomica corectă și după procesul de eliminare a celulelor@ și păstreaă ar!itectura matricii e/tracelulare native și au li"anii necesari adeiunii celulare@ 8ăspuns imunolo"ic redus@ *aciliteaă proprietăți biomecanice similare0 cruciale pentru utiliarea pe termen lun" a "refelor@
Caracterizarea fizico-chimică a matricilor.
Matricile polimerice nu mai au doar rol de cărăuș pentru celule. cestea pot influen ța poitiv formarea țesutului. Matricile polimerice se caracterieaă astfel9 •
eometrie e/ternă
Matricile polimerice pot emula matricea e/tracelulară naturală. ceasta are un rol c!eie ,n ar!itectura tisulară oferind suport structural și reisten ță la ,ntindere. Situsurile de ata șare a receptorilor celulari de suprafa ță sunt importante ,n diverse procese cone/e diferen țierii celulare0 formării de țesuturi0 !omeostaiei și re"enerării tisulare. Matricile tridimensionale sunt capabile să re"eneree țesuturi și or"ane ,n forma lor fiiolo"ică.tiliarea biomaterialelor ,n acest scop este o varianta destul de lo"ică ,n multe cauri. Polimerii sunt ușor de manipulat pentru a ob ține "eometrii optime pentru dverse scopuri. •
Proprietăți de suprafață
Se referă at-t la caracteristicile c!imice c-t ș i la cele topo"rafice0 care pot influența adeiunea celulară și proliferarea. Suprafața matricii este locul inițial și primar al interacțiunii cu celulele și țesuturile din ur. Matricile cu suprafață internă mare raportată la volum sunt favorabile scopurilor ,n care sunt utiliate. Proprietățile suprafețelor pot fi modificate selectiv pentru a ,mbunătă ți proprietă țile biomaterialelor astfel ,nc-t să devină multifunc ționale și sa aibă proprietă ți tribolo"ice și mecanice c-t mai bune. Modificarile suprafeței au ,n "eneral ca scop final creșterea biocompatibiliății. •
Poroitate și dimensiunea porilor0
Matricile trebuie să preinte o structură foarte poroasă cu o "eometrie desc!isă și interconectată0 oferind o suprafață mare de creștere0 distribuție uniformă a celulelor și facilit-nd neovasculariația construcției. ?imensiunea medie a porilor0 distribu ția dimensiunilor porilor0 volumul porilor0 interconectivitatea porilor0 forma porilor și ru"oitatea porilor sunt parametri importanți care trebuiesc luați ,n considerare ,n proiectarea unei matrici. Poroitatea oferă o rețea biocompatibilă ,n care țesutul din ur este indus și are rol de șablon temporar pentru cre șterea și or"aniarea țesutului nou. Porii trebuie sa fie de dimensiuni de ordinul micrometrilor pentru a asi"ura ,ndeplinirea scopului final a matricii. •
derență la interfeță și biocompatibilitate0
&iocompatibilitatea se referă la capacitatea unui biomaterial de a$și ,ndeplini scopul fără a provoca vreun efect local sau sistemic nedorit. n caul matricilor0 biocompatibilitatea se referă la capacitatea de a funcționa ca substrat pentru activitatea celulară0 inclu-nd facilitarea funcționării sistemelor de semnaliare celulară moleculară și mecanică. &iocompatibilitatea este dată de structura moleculară și morfolo"ia matricii. La r-ndul ei0 morfolo"ia este influen țată de sintea polimerului0 procesarea matricii și condi țiile de steriliare. •
Carateristici de de"radare
?e"radarea poate avea loc prin mecanisme fiice0 c!imice si6 sau biolo"ice mediate de o serie de factori biolo"ici0 precum enime in remodelarea tisulară. Matricea biode"radabilă se va de"rada la un moment dat0 fiind ,nlocuită de țesut nou. ?e"radarea duce la deasamblarea matricii și la disoluția6 resorbția compu șilor implica ți si trebuie să se desfă șoare concomitent cu re"enerarea țesutului.nele aplicații necesită matrici care nu se de"radeaă. cestea sunt biolo"ic stabile și pot asi"ura sus ținere permanentă. Se urmăresc următorii parametrii reolo"ici9 • • • • •
Competență mecanică
cești parametri variaă de la aplicație la aplicație. stfel0 spre e/emplu0 nu se poate folosi o matrice pe baă de polia!aride pentru re"enerarea țesutului osos.
Concluzii Materialele din care sunt realiate matricile au un rol foarte important ,n in"ineria tisulară. Matricile trebuie să ,ndeplinească anumite condiții0 indiferent de sursă. Pe măsură ce te!nolo"ia avanseaă apar noi utiliări pentru aceste structuri. Matricea trebuie sa fie biocompatibilă și să posede o ar!itectură potrivită mediului "adă. Pe măsura ce scopurile bioin"ineriei cresc ,n comple/itate cercetarea acestor matrici trebuie să țină pasul. Sistemele cu eliberare controlata au aparut ca o necesitate0 ,n obținerea unui anumit profil cinetic0 la administrarea unui principiu activ ,n or"anism sau ,ntr$un alt mediu. Metodele de preparare au la baa procese fiice simple sau reacții c!imice ,n principal ,ntre un principiu activ și un suport polimeric0 care pot fi de tip ionic sau covalent. Mecanismele de eliberare sunt comple/e dar0 pe baa modelelor cinetice simple0 se pot stabili relații ,ntre vitea de eliberare și timp. dministrarea acestor sisteme se poate realia pe aceleași căi ca si ,n caul principiului activ sub forma simplă in sc!imb0 față de administrarea așa isa traditională0 poate preenta unele avantae semnificative. stfel se pot evita unele bariere av-nd ca efect reducerea to/icității0 mărirea intervalelor de administrare
Bibliografie: #9
1. M. Aicola >. Bișan :lectroc!imie >eoretică și plicații e!nică0 1%2' 4. !ttp966stiintasiin"inerie.ro6Gp$content6uploads6'(146(16'#$SIS>:M:$?:$:LI&:88:$ C;A>8;L>$.pdf 5. !ttps966ro.Gi+ipedia.or"6Gi+i6?ifuie #. J. J. )ain0 ?ru" ?eliverK SKstems0 ?ru" ?eliverK SKstems n ;vervieG !erapK <>opics in C!emical :n"ineerin"=0 ;/ford niversitK Press0 '((10 IS&A ($1%$5(252%$' %. Noo0 M.J.0 Sun"0 N.J.0 Lee0 N.M.0 C!o0 C.S.0 :ffect of polKelectrolKte on t!e loGer critical solution temperature of polK
2$
