动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降解产物的影响

动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降解产物的影响 动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降 解产物的影响 中国临床康复舅9卷第34雳2(H)5—09—14出版 ChineseJournalofClinicalRehabilitation,September142005Vol9No.34 动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降解产物的影响 郭尚春,孙皎 ? 61 ? 基础研究? 上海第二医科大学附属第九人民医院口腔 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科,上海市生物材料研 究测试中心,上海市2ooO23 郭尚春?,女.1975年生,上海市人,汉族,2003年上海第二医科大学毕 业,硕士,助理研究员.主要从事生物材料和组织工程研究工作. achuni2oo2@yahoo.con.cn 通讯作者:孙皎,博士,教授,上海第二医科大学附属第九人民医院口 腔材料科,上海市生物材料研究测试中心,上海市200023 biomatercenter@yahoo.con.cn 上海市教育部《高等学校骨干教师资助 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 》;上海市科技发展基金项 目(9952llO38) 中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:1671—5926(2005)34-43061—03 收稿日期:2005—02—21修回日期:2005—04—05{26/Gw/YH) Influenceofthedynamicandstaticdegradablesystemson poly-DL-lactide-co-glycolidedegradableproductsinvitroGuo Shang—chunSunJiao.Departmentof0ralMaterials,NinthPeople?s Hospita1.ShanghaiSecondMedicalUniversity.ShanghaiBiomaterials ResearchandTestCenter.Shanghai2ooO23.China Correspondenceto:ProfessorSunJiao.Doctor.Departmentof0ral Materials.NinthPeople?sHospita1.ShanghaiSecondMedicalUniversity. ShanghaiBiomaterialsResearchandTestCenter.Shanghai200023, Chinabiomatercenter@yahoo.con.cn Supportedby:ShanghaiProgramsforSkeletonTeachersinHigher Institution*;ScientificKeyProgramsofShanghaiCity.No.9952l1038” Received:2005—02—21Accepted:2005—04—05 Abstract AIM:Tostudytheinfluenceofdynamicandstaticdegradablesystemson thepoly—DL—lactide—co—glyc0lide(PGLA)degradableproductsinvitro,lactic acid(LA1andglycolicacid(GA1. METH0DS:TheexperimentwasconductedintheDepartmentofOral Materials,NinthPeople?sHospita1.ShanghaiSecondMedicalUniversity, ShanghaiBiomaterialsResearchandTestCenterfromSeptemberto Decemher2oo2.ThePGLApiecesat2cmx2cmwereimmersedin phosphatebuffer(PBS.pH7.41todegradeat37?undertwodegradable systems:staticanddynamicfthelevelagitationvelocitywasl60timesper minute).Themassofwater—solubledegradableproductsLAandGAwas determinedbeforeand2.3.4.6.8andl0weeksafterimmersioninPBS with5piecesofPGLAeachbygaschromato~aphy.Nodegradahle solutionwasrefreshedduringtheexperimentalperiod.Thederived standardcurveofstandardproductGAweredescribedbasedonyca1x+b1, andthatofstandardproductLAwasdescribedbasedony.=a,x+hThe peakaaratioofGAtobenzoicacid(x1)wascalculatedbygas chromatography.andthenthex1valueswasusedintheabovetwoformulae ofCAandLAmass RESULTS:ThemassofthedegradableproductsGAandLAinthe dynamicandstaticdegradablesystems:Themassofdegradableproducts GAandLAwasincmasedintheimmersionsolutionat0,2,3,4,6,8 and10weeksafterimmersion.ThemassofGAandIAwassignificant moreinthedynamicdegradablesystemthaninthestaticdegradable system【(4.2l?1.49)mgvs(3.76?f.52)mg,t=3798,P<0.Olf0rIJA, (23.30~6.73)mgvs(20.oo?56)mg,t=3.865,P<0.OlforGA]. C0NCLUS10N:Thedynamicdegradablesystemcanincreasethemassof thePGLAdegradableproductsGAandLA,andacceleratethedegradation speedofbiomaterials. GuoSC,SunJInfluenceofthedynamicandstaticdegradablesystefnsonpoly— DL—ladide—co—gtycolidedegradableprodudsinvitroZhongguoLinchuang 2005:9134J:61-3IChinaJ 郭尚春,孙皎动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降解产物的影响U】中国临 床康复,2005.9(34):61—3[wwwzglckfcoml 摘要, 目的:了解动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降解产物乳酸和乙 醇酸生成的影响. 方法:实验于2002—09/12在上海第二医科大学附属第九人民医院口腔 材料科,上海市生物材料研究测试中心实验室进行.取2cmx2cm大小 的聚乙交酯丙交酯材料片,浸泡介质为磷酸盐缓冲液(pH=7.4),分别在 37?恒温静态和动态(往返振荡速率为160次/min)条件下浸泡.于0 周(浸泡前)以及浸泡后2,3,4,6,8和lO周通过气相色谱法测定材料 的水溶性降解产物乳酸及乙醇酸的质量,每时间点5片.在整个浸泡过 程中,浸泡体系的浸泡介质不进行更换.推算 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 品乙醇酸的衍生化标 准曲线为:ya1x+b1;标准品乳酸的衍生化标准曲线为:yL=a2x+b2.由气 相色谱图可计算出乙醇酸与苯甲酸的峰面积比值x,再带人上述公式 计算出乙醇酸和乳酸生成量. 结果:动静态浸泡体系中聚乙交酯丙交酯降解产物乳酸和乙醇酸的质 量生成情况:经过第0周(浸泡前),2,3,4,6,8和lO周浸泡后,浸泡液 中降解产物乳酸和乙醇酸的质量是增加的.在动态系统中生成的降解 产物乳酸和乙醇酸均显着高于静态体系中生成的质量f(4.2l?1.49), (3.76+l,52)mg,t=3.798,P<0.Ol;(23.30~6.73),(20.00~5.86)mg, t=3.865,P<0.O1]. 结论:动态体系可以促进降解产物乳酸和乙醇酸的质量生成,使材料降 解速度加快. 主题词:聚合物/代谢;生物降解;乳酸 0引言 随着医学科学的进步,尤其是近年来生物组织工 程的兴起与发展,生物降解材料在人造器官,创伤愈 合,组织工程支架材料等方面的应用前景日趋广泛”】. 自聚乙交酯丙交酯材料问世以来,对于它的体内外降 解性能的研究已有不少报道.体外实验多数是在体外 静态浸泡体系下研究影响材料降解的各种因素,而生 物降解材料在体内降解和代谢过程中,降解产物与生 物体相互作用后,对机体的影响与作用方面的研究仍 还处于起步阶段.本实验将从体外降解产物生成的角 度来比较动态和静态不同条件对材料降解的影响,并 通过体外的实验结果来推测降解产物在体内生成的速 度和对机体的影响. 1材料和方法 设计:随机对照实验. 单位:上海第二医科大学附属第九人民医院口腔 材料科,上海市生物材料研究测试中心. 材料:实验与2002—09/12在上海第二医科大学 附属第九人民医院口腔材料科,上海市生物材料研究 测试中心.聚乙交酯丙交酯(乙交酯:丙交酯=90:10), 蓝色织布状,表面涂有一层几丁质材料,材料厚约 0.5mm,大小为2cmx2cm(约30,40mg).材料的熔 程为:180,250oC(DSC,10oC/min),材料的特性黏度 为1.5-2.0g/dL(C=0.0001g/L,六氟异丙醇,25?,上 海东华大学材料学院研制). 浸泡体系:降解温度37?恒温,降解介质为磷酸盐 缓冲液(pn7.4),用量均为10mL.实验组为动态浸泡体 系,整个浸泡体系保持水平往复振荡频率为160次/min; 对照组为静态浸泡体系,整个浸泡体系保持静止.浸泡 体系中的降解介质在整个降解过程中不进行更换. 设计,实施,评估者:设计为第一作者,实施干预为 所有作者. 62 ISSN1671—5926CN21—1470/R “:gfckf.COrnkJ23385083@sino.cora郭尚看,等.动静态浸泡体系对聚乙交酯丙交酯体外降解 产物的影响 方法: 聚乙交酯丙交酯材料在是实验设定的浸泡体系 中降解,在材料降解的第0周(浸泡前),2,3,4,6,8 周和10周取出降解材料(n=5),气相色谱法测定降 解液中降解产物乳酸和乙醇酸的质量f2J:于规定的降 解周期取条件下的降解液冷冻干燥;称取干燥的降 解产物若干,加入10mg苯甲酸作为内标,再加入衍 生化试剂吡啶10L和双(三甲基硅烷基)三氟乙酰 氨硅烷化试剂50L;70,80油浴加热1h进行硅 烷化;用lOlL微量加样器取衍乍化物0.2L进样, 走样,观察衍生化样品气相色谱出峰情况.推算标准 品乙醇酸的衍生化标准曲线为:yG:ax+b;标准品乳 酸的衍生化标准曲线为:yL=ax+b.生成乙醇酸和乳 酸的计算方法:由气相色谱图可计算出乙醇酸与苯 甲酸的峰面积比值x1,再由Yc=ax+b计算出Y,Y 即为该 样本 保单样本pdf木马病毒样本下载上虞风机样本下载直线导轨样本下载电脑病毒样本下载 所含乙醇酸的质量.同理可计算出乳酸 的生成量Y. 主要观察指标:对聚乙交酯丙交酯体外动态和静 态条件下的降解产物乳酸,乙醇酸做定量 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 . 统计学分析:由第一作昔采用SPSS11.0软件进 行t检验. 2结果 2.1动静态浸泡体系中聚乙交酯丙交酯降解产物乳 酸和乙醇酸的质量生成情况见表1. 表1动静态浸泡体系中聚乙交酯丙交酯降解产物乳酸和乙醇酸的质 量圭盛(,n=5,mg) 与静态体系中生成的乳酸比较,=3798,P<001:与静态体系中生成的乙醇酸比 较.t=3.865.P<001 经过第0周(浸泡前),2,3,4,6,8周和10周浸泡 后,浸泡液中降解产物乳酸和乙醇酸的质量是增加的. 2.2降解产物质量标准曲线乳酸质量标准曲线见图 1;乙醇酸质量标准曲线见图2. 量 盥= LA/B峰面积比 图l乳酸质量标准曲线 由图1,2可见,在材料降解的第0周和第2周 时,动态和静态浸泡体系中降解产物乳酸和乙醇酸的 质量生成没有显着差异(P>0.05);从降解的第2周 开始,材料降解的第3,4,6,8和10周,聚乙交酯丙交 酯生物降解材料在动态浸泡体系中的降解产物乳酸和 乙醇酸的质量生成显着高于在静态浸泡体系中的质量 (P<0.01),材料在动态体系中的降解速度显着高于 在静态降解体系中的降解速度. 一 4 4 0 5 0 UU51.Ul52.U2.53.U3.54.U lJA/B峰面积比 图2乙醇酸质量标准曲线 3讨论 生物可降解性医用材料在应用于人体前需对其 降解性能进行研究和评价,体外降解实验是最直观且 方便的途径,在此基础上再进行动物体内的降解实验, 可更具有针对性和科学性.生物降解材料的生物学评 价是当前生物降解类材料包括组织工程支架材料市场 发展的关键.最近国际标准化组织(ISO10993)_3J和我 国的国家标准(GB/T16886)都分别在”医用器械的 生物学评价”中强调了对生物降解材料的生物安全性 评价的重要性,也提出了对聚合物在体外环境下因化 学变化所产生的降解产物定性和定量的通用指南,然 而文件中仅仅提出体外静态条件下测试材料本体质 量变化的方法,对于降解产物的测定未推荐具体的方 法.本课题组已经对聚乙交酯丙交酯生物降解材料本 体的体内外生物降解性之问的关联性进行研究,且实 验结果表明聚乙交酯丙交酯的体内外生物降解性之 间存在一定的相关性[5J.本实验主要观察聚乙交酯丙 交酯的体外降解过程中动态浸泡体系对材料降解产 物质量生成的影响,并且本课题组已经对聚乙交酯丙 交酯材料的体内外生物降解性的相关性进行了实验, 了解到材料的体内外生物降解的相关性,结合该实验 的结果和本实验结果来推测聚乙交酯丙交酯材料在 体内降解过程中降解产物的生成速率以及可能会引 起的组织反应,对聚乙交酯丙交酯材料的临床应用做 出较为可靠的评价,为聚乙交酯丙交酯的临床应用提 供基础.本实验依据聚乙交酯丙交酯的应用选择了磷 酸盐缓冲液(pH=7.4)作为浸泡介质,一方面是因为其 pH值,离子浓度,渗透性等性能参数均与人体环境相 似,另一方面因为它是ISO一13781《聚乳酸外科植入 物体外降解试验实施细则》中所规定使用的体外浸泡 介质. 对于可吸收生物材料聚乙交酯丙交酯的降解性能 的研究已有不少文献报道,这些研究均是在静态条件 ISSN1671-5926CN21—1470/R.~.zgkkf.com中国临床康复2005年9月14日第9卷塑塑 下研究材料的降解性能变化.由于生物降解的聚合物 最终目的是要应用于人体,在体内复杂的环境中,植 人材料长期处于物理,化学,生物,电,机械等因素的 影响之下,不仅处于组织代谢,呼吸及酶的催化反应 之中,也受到各种组织器官不停运动的动态作用[61.所 以为了使体外实验更接近体内实际,本实验设计了动 态系统来对生物降解材料聚乙交酯丙交酯的体外降 解性能进行观察,并比较两种不同浸泡体系对材料降 解性能的影响. 高分子生物降解材料的降解主要可分为分3个 阶段,每个时期的降解机制不同.聚乙交酯丙交酯材 料在水溶液中,首先发生溶胀,随后发生随机的链解 过程,在这一过程中,聚合物的分子量显着降低,即材 料的分子组成由高聚物转为主要由中度聚合物和低 聚物组成;因无可溶性寡聚体和单体降解产物乙醇 酸,乳酸等形成,也就无明显的质量损耗发生.所以在 材料开始降解至第2周时,各种条件下的质量损耗不 会有显着的差异.在降解的第2个阶段,聚合物的分 子量进一步下降,迅速形成大量可溶性寡聚体和单体 降解产物.本实验在此阶段,聚乙交酯丙交酯降解产 物乙醇酸和乳酸质量迅速增加.最后,可溶性寡聚体 降解形成可溶性单体降解产物一. 随着降解的进行,材料在第0周(浸泡前)和第2 周时,两种浸泡体系中的材料的降解产物质量没有显 着差异,因为在材料降解的第0周(浸泡前),浸泡体 系中的降解产物乳酸和乙醇酸的质量主要来自聚合 物中的单体残留,因制作工艺相同,材料的来源相同, 所以聚合物的残留单体没有显着差异.而在材料降解 至第2周时主要是材料的质量发生损耗,还没有形成 大量的可溶性降解产物乳酸和乙醇酸,至此两种浸泡 体系中的降解产物乳酸和乙醇酸的生成质量也就不 会表现出显着的差异. 本实验所设计的在整个降解过程中,无论动态条 件下还是静态条件下,降解产物都不能从反应区附近 移开,各个不同降解时期的降解产物均蓄积在降解液 中,使得降解液中的各种降解产物总量不断增加,降 解产物浓度不断增高,聚乙交酯丙交酯的各种降解产 物均含有羧基末端,所以降解液中存在高浓度的羧基 末端物,这种高浓度的羧基末端物可催化聚乙交酯丙 交酯的水解,加速生成降解产物,因此留滞在降解液 中的聚乙交酯丙交酯降解产物可以作为水解反应的 催化剂[91.在这种有高浓度催化剂存在的浸泡体系中, 对于主要通过酯键的水解而发生化学降解的聚乙交 酯丙交酯材料来讲,降解产物的自催化作用在两种浸 泡体系中的作用没有显着差异,因此可以排除自催化 作用对降解产物生成质量的影响,而此系统中聚乙交 63 酯丙交酯材料生成的降解产物质量差异主要由浸泡 体系的状态引起. 动态体系中的聚乙交酯丙交酯材料降解产物乳 酸和乙醇酸质量显着高于静态条件下的降解产物质 量.这可能是因为在静态体系中,单体降解产物乳酸 和乙醇酸在水溶液中容易发生自聚合作用从而形成 寡聚体[„01使得浸泡体系中乙醇酸和乳酸单体量相对 较少;而在动态体系中,降解液中的单体降解产物却 难以自聚合形成寡聚体,只能以单体乙醇酸和乳酸的 形式存在,结果表现为降解液中的单体降解产物的质 量相对较高]. 排除自催化作用影响的条件下,动态体系中聚乙 交酯丙交酯材料的降解产物乙醇酸和乳酸生成质量显 着高于在静态体系中的生成的降解产物质量,聚乙交 酯丙交酯材料在动态体系的降解速度显着快于在静态 体系中的降解速度. 4参考文献 1LuLPeterSJ,LymanMD,eta/.Invitroand/nvivodegradationofporous poly(DL-lactic.CO.glycolicacid1foams.Biomaterials2000;21(18):1837-45 2常理文,余兆楼,王维通.尿中有机酸类代谢物的气相色谱一质谱分析[J】.色谱, 1990,8(1):12—5 3ISO10993-13,Biologicalevaluationofmedicaldevices,Part13:Identification andquatificationofdegradationproductsfrompolymers1998 4GB/T16886.13—2001Biologicalevaluationofmedicaldevices-Part13: ldenfitic~ionandquantificationofdegradationproductsfrompolymeric medicaldevices 5孙皎,何伟.聚乙交酯丙交酯体内外生物降解性能的相关研究[J】.生物医学工 程学杂志,2004,21(5):717-9 6RaghuvanshiRS,SinghM,TalwarGP.Biodegradabledeliverysystemforsinge stepimmunizationwithtetanustoxoid.1ntJPharm1993;93:RI-5 7LiS.GarreauH.VertM.Structure?propertyrelationshipsinthecaseofthe degradationofmassivepoly?hydroxyacids)inapueousmedia.Part3: Influenceofthemorphologyofpoly(L—lacitcacid).JMaterSciMaterMed1990; 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