Degradace biopolyesterů v simulovaných tělních tekutinách

Degradation of biopolymers in simulated body fluids

abstrakt

čeština

Povědomí o enviromentální zátěži petrochemickými polymerů vede k celosvětové snaze vyvíjet materiály s podobnými fyzikálně‑chemickými vlastnostmi, které budou získávány z obnovitelných zdrojů a zároveň budou plně biologicky rozložitelné, a tudíž šetrné k životnímu prostředí. Budování trhu takovýchto biopolymerů vede k úvahám využívat tyto materiály nejen jako náhradu petrochemických polymerů pro průmyslové aplikace. Řada výzkumů jasně ukazuje, že jsou tyto materiály velmi vhodným kandidátem také pro aplikace biomedicínské. Tradičně využívané materiály pro lékařské implantáty, jako jsou kovy, keramika nebo syntetické polymery, mohou v těle interagovat a projevovat se negativními imunologickými reakcemi. Často je nutnost provést druhou operaci pro jejich odstranění z těla pacienta. Biopolyestery, kterým se věnuje tato práce, jsou biokompatibilní, necytotoxické a podléhají biodegradaci, při níž dochází z rozkladu na tělu vlastní látky, které jsou v organismu dále metabolizovány nebo přirozeně vyloučeny z organismu ven, tudíž zde odpadá nutnost opětovně operativně zasahovat do těla pacienta pro odstranění podpůrného materiálu. V této práci byla studována in vitro biodegradace dvanácti vzorků různých typů biopolyesterů – polykyseliny mléčné, polyhydroxyalkanoátů a poly(butylen adipát‑co‑tereftalátu). Tenké filmy, jež byly využity pro samotný experiment, byly připraveny rozpouštěním polymeru v chloroformu, vylitím do formy a následným odpařením rozpouštědla. Dle typu polyesteru a jeho stupně krystalinity se měnily vlastnosti připravených filmů, jejich vzhled byl v škále od transparentních do mléčně zakalených a mechanické vlastnosti se lišily především v elasticitě. Studium degradace probíhalo ve dvou simulovaných tělních tekutinách, to v syntetické žaludeční šťávě a ve fyziologickém roztoku pufrovaném fosfáty s lipázou při teplotě 37 °C po dobu 81 dní. Během degradace docházelo k viditelné změně morfologie filmů a studované vzorky získávaly vyšší stupeň křehkosti a nižší kompatibilitu. Ze získaných výsledků lze potvrdit, že biodegradace u těchto biopolyesterů opravdu probíhá. Její průběh je ale závislý na mnoha proměnných faktorech, díky nímž je možno rychlost biodegradace korigovat a měnit, a tedy je možné předpokládat široké využití v mnohých biomedicínských aplikacích.

Awareness of the environmental burden of petrochemical polymers leads to a worldwide effort to develop materials with similar physicochemical properties that will be sourced from renewable sources while being fully biodegradable and, therefore, environmentally friendly. The biopolymers of this work are biocompatible, non-cytotoxic and biodegradable. Building a market for such biopolymers is leading to consider using these materials not only as a substitute for petrochemical polymers for industrial applications. Many studies clearly show that these materials are also suitable candidates for biomedical applications. Traditionally used materials for medical implants, such as metals, ceramics or synthetic polymers, can interact in the body and have adverse immunological reactions. It is often necessary to perform a second operation to remove them from the patient's body. Biodegradation in the body results in substances that are further metabolized or naturally excreted out of the body. In this work, in vitro biodegradation of twelve samples of different types of biopolyesters including polylactic acid, polyhydroxyalkanoates and poly (butylene adipate ‑ co ‑ terephthalate)) was studied. The polyester thin films were prepared by solution casting in chloroform. Degradation studies were performed for 81 days at 37°C in two simulated body fluids: 1) synthetic gastric juice and 2) phosphate-buffered saline. Polyester films changed their appearance and mechanical properties depending on the degree of crystallinity. The morphology of films was visible changed during the degradation. It was found that biodegradation depends on many parameters, and this should be taken into account in the case of biomedical applications.

Polyhydroxyalkanoáty; degradace; vlastnosti

Polyhydroxyalkanoates; degradation; properties

SOBKOVÁ, M.; KOVALČÍK, A.

25. 11. 2021

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická

Brno

978-80-214-6002-7

Studentská odborná konference. CHEMIE JE ŽIVOT 2021 25.–26. 11. 2021. Sborník abstraktů

20

21

2

Chemie je zivot_Sobkova.pdf