Polycarbonate polyurethane với axit ascorbic cung cấp hoạt tính sinh học chống oxy hóa cho khung van tim kỹ thuật mô

Bối cảnh nghiên cứu và thiết kế vật liệu

Việc phát triển van tim nhân tạo phải đối mặt với nhiều thách thức: môi trường van tự nhiên phức tạp và dễ dẫn đến giảm độ bền của van. Các chiến lược hiện tại bao gồm xử lý chống vôi hóa mô màng ngoài tim, phát triển các polyme bền có thể ức chế sự suy thoái oxy hóa và nứt ứng suất, và giới thiệu stent hấp thụ thông qua kỹ thuật mô để tạo thành mô chức năng ổn định. Trong bối cảnh này, một nghiên cứu được công bố trong Journal of Biomedical Materials Research Part A đã tổng hợp và mô tả một polyurethane chứa axit ascorbic được thiết kế để cung cấp một stent có thể phân hủy với các đặc tính chống oxy hóa cho van tim kỹ thuật mô (TEHV) thay thế. Các nghiên cứu đã pha trộn polycarbonate-ascorbic polyurethane (PCAU) với polycarbonate polyurethane (PCUU), tạo thành một stent microporous và đánh giá tác động của PCAU đối với các tính chất cơ học, suy thoái, sức sống của tế bào, vôi hóa và bám dính vi khuẩn trong ống nghiệm, đồng thời đánh giá phản ứng mô nguyên sinh trong cơ thể trong mô hình dưới da của chuột con. Các nghiên cứu cho thấy tính chất cơ học của PCAU tương tự như PCUU khi trộn lẫn với PCUU theo tỷ lệ 25:75 (PCAU-25); Và cường độ cơ học hỗn hợp của nồng độ PCAU cao hơn là không đủ. PCAU-25 cho thấy khả năng ức chế oxy phản ứng (ROS) mạnh hơn trong ống nghiệm, tốc độ phân hủy nhanh hơn và giảm vôi hóa và bám dính vi khuẩn. Trong mô hình dưới da của chuột con, cả nhóm PCUU và PCAU-25 cho thấy vôi hóa không đáng kể sau 4 tuần; Nhưng nhóm PCAU-25 cho thấy sự xâm nhập tế bào rõ rệt hơn và phản ứng miễn dịch, mà nghiên cứu cho rằng có thể liên quan đến sự thoái hóa nhanh chóng của nó. Sau đó, PCAU-25 được chế tạo thành khung van polymer và được đánh giá về tính chất cơ học và thủy động học cơ bản, cho thấy chức năng của nó tương tự như van PCUU đã được báo cáo trước đó. Những phát hiện này cung cấp bằng chứng về khái niệm cho một công thức polyurethane mới liên kết axit ascorbic để đạt được hoạt động sinh học chống oxy hóa và chứng minh tính khả thi của việc chuyển đổi nó thành khung TEHV chức năng.

Ý nghĩa đối với ngành công nghiệp phụ trợ polymer

Nghiên cứu này giới thiệu axit ascorbic vào chuỗi polycarbonate polyurethane chính hoặc hệ thống trộn, cung cấp ý tưởng mới cho thiết kế chống oxy hóa của vật liệu polymer y tế. Trong lĩnh vực vật liệu y tế và sức khỏe, đặc biệt là hỗ trợ kỹ thuật mô và thiết bị cấy ghép, sự suy thoái oxy hóa là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài. Các hoạt động sinh học chống oxy hóa được cung cấp cho vật liệu thông qua phương pháp pha trộn trong khi vẫn duy trì các tính chất cơ học có thể xử lý, có giá trị tham khảo cho việc sử dụng ổn định thời tiết và chất chống oxy hóa trong các polymer y tế. Điều quan trọng cần lưu ý là sự suy thoái nhanh của PCAU-25 trong nghiên cứu, mặc dù làm giảm vôi hóa, cũng gây ra phản ứng miễn dịch rõ rệt hơn, gợi ý sự cần thiết phải điều chỉnh công thức tinh vi để cân bằng tỷ lệ suy thoái và khả năng tương thích mô. Ngoài ra, vật liệu này hoạt động tương tự như PCUU trong các thử nghiệm thủy động lực học của khung van, minh họa rằng các chức năng cơ học cơ bản không bị hy sinh bởi các sửa đổi pha trộn và cung cấp một con đường có thể rút ra để phát triển công thức polymer y tế tiếp theo. Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của polyurethane chức năng ascorbic trong kỹ thuật mô van tim và cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của các chiến lược chống oxy hóa trong thiết kế khung polymer y tế. Đối với những người trong ngành tập trung vào vật liệu y tế, polymer y tế, ổn định thời tiết và chất chống oxy hóa, công việc này cung cấp một ví dụ về sự kết hợp của các phân tử hoạt tính sinh học với hệ thống polyurethane đáng được chú ý hơn nữa trong thiết kế công thức và đánh giá hiệu suất.

Nguồn:An Ascorbic‐Acid Containing Poly(Carbonate) Urethane With Antioxidant Bioactivity for Application in Heart Valve Scaffold Development， Do Hợp Nhuận hóa chất chỉnh lý.