Bearbeitet von Sharon
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Im Bereich der Biomedizin spielt Poly-L-Milchsäure (PLLA) in medizinischer Qualität als abbaubares biomedizinisches Material eine immer wichtigere Rolle. PLLA weist eine hervorragende Biokompatibilität auf. Nach dem Abbau im Körper werden seine Produkte verstoffwechselt und ausgeschieden, ohne dass es zu Schäden oder Nebenwirkungen im menschlichen Körper kommt. Typischerweise liegt der Abbauzyklus zwischen 2 und 12 Monaten. Dieser Zyklus wird jedoch von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wobei die Grenzviskosität ein entscheidender Faktor ist. Die Grenzviskosität dient als Indikator zur Messung der Länge der Polymerketten und des Molekulargewichts und beeinflusst erheblich die physikalischen Eigenschaften, Verarbeitungseigenschaften und Abbaueigenschaften des PLLA-Polymers. Im Allgemeinen liegt die Grenzviskosität von PLLA im Bereich von 0,1 bis 7,0 dl/g und erfüllt damit unterschiedliche Molekulargewichtsanforderungen. Was den Abbaumechanismus betrifft, so wird PLLA durch eine Kombination aus Hydrolyse und enzymatischem Abbau im Körper allmählich abgebaut. Zunächst greifen Wassermoleküle die Esterbindungen von PLLA an, was zu Hydrolyse und Kettenspaltung führt und langkettige Polymere in kürzere Segmente umwandelt. Anschließend wirken Enzyme im Körper weiter auf diese kurzen Abschnitte ein und zerlegen sie in L-Milchsäure, die als Zwischenprodukt des menschlichen Zuckerstoffwechsels schließlich in CO2 und H2O umgewandelt und vom Körper ausgeschieden wird. PLLA mit unterschiedlichen Grenzviskositäten zeigt unterschiedliche Abbauzeiten. PLLA mit niedrigerer Eigenviskosität wird aufgrund seiner kürzeren Molekülketten und exponierteren Esterbindungen leichter von Wassermolekülen und Enzymen angegriffen, was zu einer schnelleren Abbaurate führt. Beispielsweise kann PLLA mit einer Grenzviskosität von etwa 0,3–1,0 dL/g innerhalb von 2–4 Monaten vollständig abgebaut werden. Diese Art von PLLA mit niedriger Viskosität wird häufig in Anwendungen verwendet, die eine schnelle Abbaurate erfordern, wie beispielsweise resorbierbares Nahtmaterial. Nach der Wundheilung muss das Nahtmaterial so schnell wie möglich abgebaut und vom Körper aufgenommen werden, um mögliche Entzündungsreaktionen durch eine längere Retention zu vermeiden.
Im Gegensatz dazu weist PLLA mit höherer Grenzviskosität längere Molekülketten, eine stärkere intermolekulare Verflechtung und Wechselwirkung sowie eine kompaktere Struktur auf. Dadurch wird es für Wassermoleküle und Enzyme schwieriger, auf die Esterbindungen zuzugreifen und diese aufzubrechen, was zu einer langsameren Abbaurate führt. Wenn die Grenzviskosität von PLLA im Bereich von 3,0 bis 7,0 dL/g liegt, kann sich die Abbauzeit auf 8 bis 12 Monate und in einigen Sonderfällen sogar auf mehr als 12 Monate erstrecken. Dieses hochviskose PLLA eignet sich für implantierbare Geräte, die eine langfristige Aufrechterhaltung der mechanischen Eigenschaften und der strukturellen Integrität erfordern, wie beispielsweise bestimmte orthopädische Implantate. Während der Frakturheilung müssen die Implantate über einen längeren Zeitraum stabilen Halt bieten, bis der Knochen vollständig verheilt ist. Die langsame Abbaubarkeit von hochviskosem PLLA erfüllt diese Anforderung. Wenn die Grenzviskosität im mittleren Bereich liegt, beispielsweise 1,0–3,0 dL/g, beträgt die Abbauzeit von PLLA etwa 4–8 Monate. Diese Art von PLLA hat ein breites Anwendungsspektrum. Beispielsweise ermöglicht die moderate Abbaurate in Arzneimittelverabreichungssystemen die anhaltende und stabile Freisetzung von Arzneimitteln über einen bestimmten Zeitraum, wodurch langfristige therapeutische Wirkungen erzielt werden. Bei Gerüstmaterialien für die Gewebezüchtung kann die Abbaugeschwindigkeit gut an den Prozess des Zellwachstums und der Gewebereparatur angepasst werden, wodurch eine temporäre Stützstruktur für Zellen bereitgestellt wird. Während sich nach und nach neues Gewebe bildet, wird das Gerüst langsam abgebaut und durch neues Gewebe ersetzt. Es ist wichtig zu beachten, dass die Abbauzeit von PLLA neben der Grenzviskosität auch von anderen Faktoren beeinflusst wird. Beispielsweise hat die Kristallinität von PLLA einen erheblichen Einfluss auf die Abbaugeschwindigkeit. Eine höhere Kristallinität bedeutet regelmäßigere und kompaktere molekulare Anordnungen, was zu einer langsameren Abbaurate führt. Im Allgemeinen wird die Kristallinität von PLLA in medizinischer Qualität auf 30–50 % kontrolliert, um die mechanischen Eigenschaften und die Abbaueigenschaften des Materials auszugleichen. Darüber hinaus beeinflussen Form und Größe des Materials auch die Abbauzeit. Kleinere Größen und größere spezifische Oberflächen ermöglichen einen intensiveren Kontakt des Materials mit der Umgebung und beschleunigen so den Abbauprozess. In der In-vivo-Umgebung beeinflussen auch Faktoren wie der pH-Wert, die Enzymkonzentration und der Blut- und Gewebeflüssigkeitsfluss in verschiedenen Teilen den Abbau von PLLA. Beispielsweise können pH-responsive PLLA-Copolymere in der Tumormikroumgebung (pH≈6,5) den Abbau beschleunigen, die Effizienz der Arzneimittelfreisetzung um 40 % erhöhen und wurden bei der interventionellen Behandlung von Leberkrebs eingesetzt. Wir bieten Ihnen PLLA in medizinischer Qualität mit einer Grenzviskosität von 0,3–3,0 dl/g. Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.