Transcript Degradacja oksydatywna

Degradacja materiałów w środowisku biologicznym
Środowisko biologiczne jest wyjątkowo nieprzyjazne i prowadzi do szybkieh
degradacji wielu materiałów.
1.
2.
3.
4.
Pozornie łagodne warunki
Neutralne pH
Niskie stężenie soli
Umiarkowana temperatura
Mechanizmy obronne wypracowane przez miliony lat w celu pozbycia się
substancji obcych z organizmu
Efekt synergiczny – współdziałanie kilku elementów np. ciągłe lub cykliczne
obciążenie mechaniczne, ścieranie, zginanie, środowisko aktywne
elektrochemicznie, efekt plastyfikacji polimerów, adsorpcja protein, działanie
enzymów, oddziaływanie substancji zawartych w komórkach bezpośrednio na
materiale bez efektu rozcieńczenia.
• Pęknięcia w wyniku oddziaływania mechanicznego powodują odsłanianie
nowych powierzchni podatnych na reakcje chemiczne
• Pęcznienie i wchłanianie wody powoduje zwiększenie podatności na
reakcję chemiczną
• Produkty degradacji mogą miejscowo zmieniać pH powodując efekt
autokatalityczny
• Produkty hydrolizy mogą zwiększać hydrofilowość materiału
• Pęknięcia mogą służyć, jako miejsca, gdzie rozpoczyna się proces
kalcyfikacji
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Definicja biodegradowalności
Biodegradacja – chemiczny rozkład materiału pod wpływem działania organizmów żywych prowadzący
do utraty właściwości fizycznych.
• Proces zachodzący w ciągu kilku minut lub kilku lat;
• Może zachodzić po pewnym zaprogramowanym czasie od momentu implantacji lub może zachodzić
nieoczekiwanie jako konsekwencja długoterminowego użytkowania implantu,
• Materiał implantu z upływem czasu może ulegać rozpuszczeniu, kruszyć się, stać się elastyczny lub
sztywny,
• Biodegradacja dotyczy wszystkich typów materiałów implantowalnych: metali, ceramiki, polimerów i
kompozytów
Ta część wykłady dotyczy biodegradacji jako zjawiska niekorzystnego
Proces biodegradacji polimerów
Materiały polimerowe zwykle są niezawodne w zaplanowanym okresie użytkowania.
• przedkliniczne testy kompozycji, prototypów, trwałości
• próby starzeniowe, próby na zwierzętach, obróbka statystyczna
• przegląd po zaplanowanym czasie użytkowania daje ostateczną odpowiedź na temat trwałości
implantu
• Żaden polimer nie jest w 100% odporny na działanie organizmu. Na ostateczną wytrzymałość
materiału mają wpływ wszystkie operacje przeprowadzone na polimerze od momentu wytworzenia
Najlepszym przykładem
degradacji
biomateriału
w
okresie
przed
implantacją
jest
sterylizacja
promieniowaniem gamma UHMWPE
stosowanego do produkcji sztucznych
stawów. Proces generuje wolne rodniki,
które reagują z tlenem tworząc
niepożądane produkty utlenienia. Po
naświetlaniu promieniowaniem gamma
procesy utleniania lub cięcia łańcucha
mogą następować w okresie do kilku
miesięcy, a nawet lat powodując spadek
wytrzymałości i
kruchość materiału.
Ograniczony
jest
również
czas
przechowywania takich implantów.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Proces biodegradacji polimerów
Po implantacji:
• adsorpcja i absorbcja – woda, białka, tłuszcze,
najpierw na powierzchni, a później wewnątrz
materiału.
• przyłączenie elementów komórkowych – inicjacja
procesów chemicznych
• Absorpcja płynów prowadzi do efektu plastyfikacji
powodując zmiany wymiarów i właściwości
mechanicznych.
• Procesy biegnące na powierzchni materiału z
czasem ustają z powodu wytworzenia bariery
oddzielającej materiał od organizmu
• Do tej pory nie ma wyczerpujących informacji na
temat procesów zachodzących w organizmie po
implantacji, obserwacje dotyczą głównie analizy
materiałów po implantacji
oraz produktów
degradacji (wskazują na przebieg hydrolizy i
utleniania).
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja hydrolityczna
Hydroliza – rozpad grup funkcyjnych w wyniku reakcji z wodą. Reakcja ta może być
katalizowana prze kwasy, zasady, sole i enzymy.
Podatność polimeru na hydrolizę wynika z jego budowy chemicznej, sposobu uporządkowania
łańcuchów, długości łańcuchów oraz warunków środowiska zewnętrznego.
O
C
X
X = O, N, S
Zwykle biomateriały podatne na hydrolizę posiadają w łańcuchu głównym grupy
karbonylowe połączone z atomami tlenu, azotu lub siarki.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Grupy funkcyjne podatne na hydrolizę
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Grupy funkcyjne podatne na hydrolizę
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Grupy funkcyjne podatne na hydrolizę
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Grupy funkcyjne podatne na hydrolizę
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Grupy funkcyjne podatne na hydrolizę
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Grupy funkcyjne odporne na hydrolizę
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Szybkość degradacji hydrolitycznej
Czynniki przyspieszające:
Czynniki opóźniające:
• Duża ilość grup podatnych na
hydrolizę w łańcuchu głównym lub
grupach bocznych
• Duża ilość grup hydrofobowych np.
łańcuchy
węglowodorowe,
perfluorowane
• Obecność
grup
polarnych
zwiększających hydrofilowość polimeru
• Duży stopień usieciowania materiału
• Duży stopień krystaliczności
• Mały stopień krystaliczności (polimery
amorficzne degradują szybciej)
• Rozwinięta powierzchnia materiału
(powierzchnia/objętość), np. materiały
porowate
• Wcześniejsza
obróbka
(wygrzewanie, rozciąganie)
materiału
• Brak naprężeń mechanicznych
• Zwarta budowa
• Naprężenia mechaniczne
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Proces degradacji hydrolitycznej inicjowany przez organizm gospodarza
Opis środowiska
• Bardzo stabilne środowisko reakcji :
37C,
pH=7,4,
aseptyczne,
zabezpieczone
przed
promieniami
słonecznymi.
• Obecność płynów ustrojowych i
komórek zawierających: aktywatory,
receptory, inhibitory itp.
• Obecność mechanizmów obronnych
reagujących na „ ciało obce” na
zasadzie adhezji, reakcji chemicznych,
transportu.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Scenariusze procesu degradacji hydrolitycznej
inicjowanego przez organizm gospodarza
1. Hydroliza w neutralnym środowisku wodnym
2. Hydroliza katalizowana obecnością jonów
• może zachodzić z dużą szybkością
niektórych polimerów np. poliglikolidu
• H+, OH-, Na+, Cl-, HCO3-, PO43-, K+, Mg2+, Ca2+, SO42-
dla
• ten mechanizm jest mało prawdopodobny dla
większości
materiałów
polimerowych
zaprojektowanych
jako
biomateriały
do
zastosowania in vivo
3. Hydroliza w kwaśnym środowisku wodnym
• może zachodzić w tkankach objętych infekcją
lub ostrym stanem zapalnym spowodowanym
wszczepieniem biomateriału
• ten mechanizm jest mało prawdopodobny dla
większości
materiałów
polimerowych
zaprojektowanych
jako
biomateriały
do
zastosowania in vivo
• Niektóre jony mogą zwiększać prędkość hydrolizy
polimerów o kilka rzędów wielkości np. PO43- podczas
hydrolizy poliestrów
• efekt działania soli może być powierzchniowy lub w całej
objętości biomateriału
• związki jonowe mają mały wpływ na hydrolizę polimerów
hydrofobowych, duży zaś na hydrolizę hydrożeli
• niektóre cząsteczki (lipoproteiny) mogą transportować
nieorganiczne jony do wnętrza polimeru (mechanizm
nieokreślony)
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Scenariusze procesu degradacji hydrolitycznej
inicjowanego przez organizm gospodarza
4. Hydroliza enzymatyczna
• enzymy mogą wpływać na szybkość reakcji
chemicznych bez zużywania się w tych
reakcjach. Zmieniają energię aktywacji bez
zmiany termodynamicznego stanu równowagi.
• enzymy
występują
z
płynach
międzykomórkowych co pozwala im na łatwy
dostęp do implantu
• enzymy hydrolityczne - hydrolazy (proteazy,
esterazy, lipazy, glikozydazy) nazywane są w
zależności od struktur, które są zdolne
hydrolizować
• pozbawienie biopolimeru sekwencji wiązań
chemicznych rozpoznawanych przez część
receptorową enzymów może poprawić jego
odporność na hydrolizę enzymatyczną
• enzymy wykazują bardzo dużą selektywność
działania np. polieterowe poliuretanomoczniki i
poliestrowe poliuretano-moczniki poddane działaniu
esterazy wykazały hydrolizę wyłącznie wiązań
estrowych. Wiązania uretanowe, mocznikowe i
eterowe nie uległy hydrolizie
• ze względu na wielkość działanie enzymów
ogranicza się do powierzchni biomateriału. Nawet
poliakryloamidowe hydrożele wykazują ograniczoną
absorpcję enzymów (od określonych wielkością
porów wymiarów)
• erozja powierzchni może powodować wzrost
szybkości hydrolizy enzypatycznej
• stany
zapalne
spowodowane
obecnością
biomateriału mogą być przyczyną zwiększonego
wydzielania enzymów
• polimery syntetyczne są zwykle bardzoej
odporne na działanie enzymów niż polimery
naturalne
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Zachowanie w organizmie niektórych polimerów
potencjalnie podatnych na hydrolizę
Poliestry: odporne na hydrolię (PET), podatne na hydrolizę (polikaprolakton itp.)
O
O C
O
C O CH 2 CH 2
n
O
• PET – poli(tereftalan etylenu) – wytrzymały mechanicznie, elastyczny, krystaliczny, powszechnie
uważany za biostabilny , używany m.in. chirurgii naczyniowej jako protezy naczyń i elementy
zastawek
• są doniesienia, że PET może ulegać degradacji in vivo w czasie długotrwałego użytkowania
przyczyny: niewłaściwe przetwórstwo, degradacja hydrolityczna
• absorpcja przez organizm (badania na zwierzętach) 30  7 lat, utrata 50% wytrzymałości
mechanicznej po 10  2 latach
• w przypadku infekcji (pH = 4,8) szybkość hydrolizy rośnie wykładniczo
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Zachowanie w organizmie niektórych polimerów
potencjalnie podatnych na hydrolizę
Poliuretany: odporne na hydrolizę, stosowane w rekonstrukcyjnej chirurgii plastycznej lub ortopedycznej
• nie powodują ostrych stanów
zapalnych
• poliuretany
zawierające
fragmenty
poliestrowe
są
podatne
na
degradację
hydrolityczną, zaś polieterowe
na degradację spowodowaną
utlenianiem.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Zachowanie w organizmie niektórych polimerów
potencjalnie podatnych na hydrolizę
Poliamidy: Nylony – zawierają podatne na hydrolizę grupy aminowe (występujące także w białkach)
• wykazują absorpcję
nawet do 11%w.
wody
• ulegają
degradacji
hydrolitycznej
katalizowanej
jonami nieorganicznymi oraz
powierzchniowo
hydrolizie
enzymatycznej.
• Spadek
wytrzymałości
mechanicznej
PA6.6 25% po 90 dniach
83% po 726 dniach
• Poliamidy
długołańcuchowe
(PA11, PA12) oraz aromatyczne
(kevlar
)
i
aromatyczno
alifatyczne PA T.6 są mniej
podatne na hydrolizę ze względu
na większą lipofilowość
O
O
NH C CH2 CH2 CH2 CH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
O
NH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C
O
O
NH C CH2 CH2 CH2 CH2 C NH
n
n
O
NH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C
n
NH
NH
NH
n
NH
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Zachowanie w organizmie niektórych polimerów
potencjalnie podatnych na hydrolizę
Policyjanoakrylany – stosowane jako kleje do tkanek, rzadki przykład polimeru, w którym rozpadowi w
wyniku hydrolizy ulegają wiązania C-C
• hydroliza następuje w wyniku silnego
oddziaływania
indukcyjnego
na
grupę
metylenową, spowodowanego obecnością
grup wyciągających elektrony.
• Policyjanoakrylany tworzą się w wyniku
reakcji
polimeryzacji
katalizowanej
cząsteczkami wody obecnymi na klejonej
powierzchni.
CN
CH 2 C
n
C O
O
CH 2
CH 3
• Woda obecna w tkankach może powodować
hydrolizę polcyjanoakrylanów w odwrotnej
reakcji Knoevenagla
• Bardziej zasadowe środowisko lub działanie
enzymów
przyspiesza
hydrolizę
policyjanoakrylanów
• Czas degradacji 4-6 tygodni
• Homologi
z
dłuższymi
łańcuchami
alifatycznymi degradują wolniej i są mniej
cytotoksyczne
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
Dwa mechanizmy degradacji:
• Homolityczna reakcja łańcuchowa: inicjowanie, propagacja, terminacja
• Jonowy proces heterolityczny
Procesy degradacji oksydatywnej dzieli się na dwie kategorie w zależności od źródła inicjowania
reakcji:
• procesy inicjowane przez organizm gospodarza
• procesy inicjowane przez materiał implantu lub środowisko zewnętrzne
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Homolityczna reakcja łańcuchowa: inicjowanie, propagacja, terminacja
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Jonowy proces heterolityczny
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Grupy funkcyjne podatne na utlenianie
Grupy podatne na utlenienie
posiadają
budowę
ułatwiającą
oderwanie atomu lub jonu i
zapewniają stabilizację struktury
powstałego rodnika lub jonu.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Stabilizacja rezonansowa w układach eterowych i
rozgałęzionych strukturach alifatycznych
Inne pochodne są
stabilizowane
rezonansowo w
podobny sposób.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Bezpośrednie utlenianie przez organizm gospodarza
Generowane przez organizm cząsteczki inicjują
lub potęgują procesy oksydatywne na
makrocząsteczkach polimeru
Anion ponadtlenkowy
Te reaktywne cząsteczki pochodzą
ze
zaktywowanych komórek fagocytów (Fagocyt –
komórka żerna – każda komórka zdolna do
fagocytozy) w odpowiedzi na powstanie rany i
umieszczenie ciała obcego w miejscu
implantacji.
Fagocyty powstają w szpiku kostnym i
„zamieszkują” układ krążenia oraz tkankę
łączną: Neutrofile – granulocyty obojętne,
Monocyty – mogą przekształcać się w
makrofagi.
Fagocyty mogą przekształcać tlen w aniony
ponadtlenkowe. Te zaś ulegają transformacji
enzymatycznej do nadtlenku wodoru, który
następnie jest przekształcany w kwas
podchlorawy.
Utlenia on grupy aminowe
obecne np. w białkach do chloramin, które są
trwałym czynnikiem utleniającym.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Bezpośrednie utlenianie przez organizm gospodarza
Podchloryny mogą utleniać także inne związki
azotu (aminy, moczniki, uretany…) prowadząc
do rozszczepienia grup funkcyjnych.
Wolne jony żelaza zwykle obecne w ilościach
zaniedbywalnych, są uwalniane w wyniku
hemolizy i mogą asystować w powstawaniu
rodników hydroksylowych o silnym działaniu
utleniającym.
Rysunek obok pokazuje potencjalne rodnikowe
i jonowe pochodne kwasu podchlorawego,
które mogą inicjować proces utleniania
biomateriału.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces fagocytozy z enzymatycznym wytworzeniem kwasu
podchlorawego
myeloperoksydaza
Organizm próbuje usunąć implant (ciało obce) w procesie fagocytozy. Powoduje to ciągły napływ związków
chemicznych do biomateriału. Ten proces może trwać miesiące, a nawet lata, co może prowadzić do
chemicznej degradacji polimeru.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Bezpośrednie utlenianie przez organizm gospodarza
Pękanie naprężeniowe utlenianie przez organizm gospodarza
Ważną kategorią utleniania inicjowanego przez organizm gospodarza jest pękanie
naprężeniowe. Pękanie naprężeniowe w organizmie gospodarza różni się od klasycznego
procesu, w którym materiał poddawany jest naprężeniom w środowisku cieczy, która może
przenikać przez materiał, ale go nie rozpuszcza. Klasycznemu procesowi nie towarzyszą reakcje
chemiczne.
Pękaniu naprężeniowemu w organizmie gospodarza towarzyszą zmiany chemiczne na
powierzchni. Przykładem materiałów podatnych na utlenianie są poliuretany na podstawie
oligoeteroli. Pęknięcia widoczne na obrazkach były proporcjonalne do częstotliwości i wartości
naprężenia, ale również od zawartości segmentów miękkich (polieterowych).
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Bezpośrednie utlenianie przez organizm gospodarza
Pękanie naprężeniowe utlenianie przez organizm gospodarza
Poliuretany na podstawie oligoeteroli są stabilne hydrolitycznie in vivo.
Pęknięcia poliuretanu w powiększeniu wykazują charakter regularny i są prostopadłe do wektora
działania siły z szorstką powierzchnią i fragmentami mostkowymi, co wskazuje na charakter
plastyczny, a nie kruchość materiału. Badania FTIR (spadek intensywności pasma przy 1110
cm-1 i wzrost intensywności pasm grup karbonylowych i hydroksylowych) wykazały, że utlenianie
ma miejsce tylko na powierzchni, a nie wewnątrz materiału.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Bezpośrednie utlenianie przez organizm gospodarza
Ścieżki fragmentacji segmentów polieterowych
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces inicjowany przez materiał implantu
Utlenianie inicjowane jonami metali
Proces degradacji oksydatywnej inicjowanej jonami metalu obserwowano między innymi w
przypadku rozruszników serca pokrytych poliuretanami na podstawie oligoeteroli w na powierzchni
przewodów. Proces ten wymaga bardzo specyficznego zestawu warunków. Proces inicjowany jonami
metali zachodzi przeważnie na wewnętrznej stronie izolacji przewodów w pobliżu skorodowanych
fragmentw metalu i zamkniętych produktów korozji.
Ten typ degradacji charakteryzuje się powstawaniem pęknięć o gładkich powierzchniach.
Powiększenie pokazuje nieregularne ułożenie pęknięć w materiale. Wskazuje to na kruchość
materiału.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces inicjowany przez materiał implantu
Utlenianie inicjowane jonami metali
Ten rodzaj degradacji potwierdzono w badaniach in vitro umieszczając poliuretan w
roztworach soli metali o różnych standardowych potencjałach utleniania. Powyżej potencjału utleniania
+0,77 następowała poważna degradacja chemiczna. Poniżej tego potencjału obserwowano głównie
zmiany charakterystyczne dla plastyfikacji materiału (tabela 4). Wykazano również, że ten typ
degradacji jest proporcjonalny do zawartości fragmentów polieterowych w poliuretanie (tabela 5).
Potwierdzono również, in vivo, że kobalt i jego stopy powodują oksydatywne pękanie poliuretanów.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces inicjowany przez materiał implantu
Utlenianie inicjowane jonami metali
Proces utleniania inicjowanego jonami metali polega
w pierwszym etapie na korozji materiału
metalicznego i pojawieniu się metalu w postaci
jonowej, a następnie na utlenieniu polimeru.
Jony metali mogą być generowane w procesach:
• solwatacji
• korozji galwanicznej,
• chemicznego lub biochemicznego utleniania.
Jony metali generują potencjał utleniający, który
może być wzmocniony przez płyny ustrojowe.
Jako
silne
czynniki
utleniające
powodują
powstawanie
pochodnych
lub
bezpośrednio
atakować
cząsteczki polimeru inicjując reakcję
łańcuchową.
Proces utleniania inicjowanego jonami metali jest
procesem
złożonym,
w
którym
zachodzą
oddziaływania między metalem, polimerem
i
organizmem gospodarza.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces inicjowany przez materiał implantu
Utlenianie inicjowane jonami metali
Możliwe drogi kontroli utleniania inicjowanego jonami
metali:
• zastosowanie metali odpornych na korozję
• zapewnienie wymywania jonowych produktów
korozji z powierzchni polimeru
• izolowanie metalu i polimeru od roztworu
zawierającego elektrolit
• zastosowanie antyutleniaczy
• zastosowanie polimerów odpornych na utlenianie.
Fragmenty miękkie pliuretanów nie posiadające
wiązań estrowych i eterowych np.
• uwodorniony polibutadien
• polisiloksany
• poliwęglany
• pochodne kwasów tłuszczowych
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces inicjowany przez otoczenie
W pewnych ściśle określonych warunkach organizm może przepuszczać promieniowanie
elektromagnetyczne, które może oddziaływać z materiałem implantu. Np. rogówka i płyn ciała
szklistego w oku oraz powierzchniowe warstwy skóry mogą przepuszczać promieniowanie UV
o długości fali 320-400 nm. Absorpcja promieniowania powoduje wzbudzenie elektronów,
które mogą powodować degradację foto-oksydatywną.
Przykładem jest degradacja polipropylenowych soczewek wewnątrzgałkowych wszczepianych
do oka w celu korekcji bezsoczewkowości powstałej najczęściej w wyniku usunięcia zaćmy.
Elastomery stosowane jako elementy endo- i egzoprotez w chirurgii szczękowej mogą ulegać
zmianom koloru i właściwości mechanicznych pod wpływem światła słonecznego.
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto
Degradacja oksydatywna
• Proces inicjowany przez otoczenie
Mechanizm foto-oksydacji
segmentach
sztywnych
poliestrouretanów.
zachodzący w
polieteroi
Dodatek antyutleniaczy i absorbentów UV
powoduje ograniczenie tego typu procesów
Biomaterials Science An Introduction to Materials in Medicine Academic Press San Diego London Boston New York Sydney Tokyo Toronto