آزمایش مکانیکی پوشش کامپوزیت زیستی ضد میکروبی روی ایمپلنت‌های پزشکی فلزی به‌عنوان سیستم دارورسانی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

عفونت بعد از عمل اغلب به‌­دنبال کاشت ایمپلنت‌­های ارتوپدی و دندانی رخ می‌­دهد که به آنتی‌­بیوتیک­‌های سیستمیک نیاز دارد. با این حال، این امر محافظت طولانی مدت را فراهم نمی‌­­سازد. در طی چند دهه گذشته، روش‌های جایگزین شامل سیستم‌های تحویل آهسته دارو بر اساس اسید پلی‌لاکتیک زیست‌تخریب‌پذیر و میکروسفرهای هیدروکسی آپاتیت با آنتی‌بیوتیک برای جلوگیری از عفونت بعد از عمل توسعه داده شده‌اند. در این مطالعه، دیسک‌های Ti₆Al₄V آنودایز شده و فرآوری نشده با پلی‌لاکتیک اسید (PLA) حاوی جنتامایسین (Gm) هیدروکسی آپاتیت (HAp) با آنتی‌بیوتیک لود شده مورد بررسی قرار گرفتند. به دنبال هویت شناسی شیمیایی و خواص مکانیکی نمونه‌­های پوشش داده شده میزان بارگذاری نانو مشخص گردید و تست خراش، مدول الاستیکی، سختی و چسبندگی بین فیلم و پایه اندازه‌­گیری شد. مشخص شد که لایه‌های چندلایه زیست کامپوزیت PLA حدود 400 نانومتر ضخامت دارند و تأثیر بستر به وضوح در طول مطالعات نانو تورفتگی با بارهای سنگین‌تر مشاهده شد. آزمایش‌های خراش نمونه‌های پوشش‌داده‌شده PLA که در عمق 160 نانومتری انجام شد، حداقل تفاوت را در اصطکاک اندازه‌گیری‌شده بین فیلم‌های حاوی Gm و غیر Gm نشان داد. همچنین مشاهده می‌­شود که مقادیر سختی نمونه های آنودایز پوشش داده شده با فیلم PLA از 0.45 تا 1.9 گیگا پاسکال (وابسته به بارهای اعمال شده) در برابر نمونه‌­های پوشش داده شده فرآوری نشده که از 0/28 تا 0/8 گیگاپاسکال متغیر است.

نتیجه­‌گیری

می توان نتیجه گرفت که:

• دیسک­‌ها و ایمپلنت­‌های Ti₆Al₄V را می توان با موفقیت با کامپوزیت­های‌زیستی چند منظوره PLA پوشاند.

• نتایج EM نشان می‌دهد که نمونه‌های پوشش‌داده‌شده Ti₆Al₄V PLA-Gm-(HAp-Gm) Gm را به­‌طور یکنواخت در داخل کامپوزیت توزیع کرده‌اند.

• FT-IR، XRD و SEM به وضوح نشان دادند که Gm درون ماتریس و ذرات هیدروکسی آپاتیت قرار دارد و به شدت به ذرات و ماتریس پیوند دارد

• نتایج نانو فرورفتگی برای دیسک‌های Ti₆Al₄V بدون پوشش، اما برای دیسک‌های Ti₆Al₄V فرآوری شده و تیمار نشده در هر دو بار بالا و کم، نشان داد که هر دو مقدار H و E Ti₆Al₄V فرآوری شده بالاتر از نمونه‌های Ti₆Al₄V فرآوری نشده است که بین mN 0/1 و mN 5 بود.

• نمونه های تحت پوشش LA-Gm-(HAp-Gm) مقادیر E بین 20 تا 70 گیگا پاسکال و مقادیر H 45/0 تا 1/9 گیگا پاسکال را نشان دادند. با این حال، برای نمونه های فرآوری نشده، مقادیر E بین 20 تا 50 گیگا پاسکال و مقادیر H از 0/28 تا 0/8 گیگا پاسکال متغیر بود.

• مطالعات نانو تورفتگی به وضوح تایید می­‌نماید که افزایش مقادیر E و H مشاهده شده در بارهای اعمال شده مختلف به‌­دلیل اثر زیرلایه است که به عمق نفوذ فرورفتگی، مقدار بار اعمال شده و ضخامت لایه­‌ها بستگی دارد.

• در بیوکامپوزیت‌های با پوشش PLA، ماتریس پلیمری H در محدوده‌ای از 3 تا 4GPa به 0/28-0/8 گیگاپاسکال و E از 120 به 140گیگاپاسکال تا 50-20 گیگاپاسکال برای نمونه‌های فرآوری شده و همچنین فرآوری نشده کاهش یافت.

• نتایج آزمایش خراش نشان داد که قرار دادن ذرات HAp و Gm در لایه‌های نازک PLA بر ضریب اصطکاک تأثیر نمی‌گذارد.

• نتایج نانو فرورفتگی به وضوح از نتایج آزمایش‌های خراش در بارهای کم پشتیبانی می‌­نماید و نشان می‌دهد که نمونه‌های پوشش‌داده‌شده با فیلم PLA سخت‌تر از نمونه‌های فرآوری نشده PLA هستند.

• برای نتایج واقعی H و E با هر دو آزمون خراش و نانو فرورفتگی، باید از بارهای کم با نفوذ فرورفتگی کمتر از ضخامت فیلم استفاده نمود.

• نتایج آزمایش ضد میکروبی به وضوح تفاوت های عمده بین نمونه با و بدون پوشش کمپوزیت زیستی PLA در استافیلوکوکوس اورئوس S34 را نشان می‌­دهد. تأثیر غلظت‌های مختلف Gm در پوشش کامپوزیت زیستی PLA از طریق مناطق شفاف مشاهده می‌شود. مطالعات بیشتر در مورد آزمایش ضد میکروبی در حال انجام است.

  دانلود فایل : آزمایش مکانیکی پوشش کامپوزیت زیستی ضد میکروبی روی ایمپلنت­های پزشکی فلزی به­‌عنوان سیستم دارورسانی

  Reference

  Karacan I, Ben-Nissan B, Wang HA, Juritza A, Swain MV, Müller WH, Chou J, Stamboulis A, Macha IJ, Taraschi V. Mechanical testing of antimicrobial biocomposite coating on metallic medical implants as drug delivery system. Materials Science and Engineering: C. 2019 Nov 1; 104:109757.

  DOI: 10.1016/j.msec.2019.109757

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی