II. Część literaturowa
2.2. Chitozan w poliuretanosacharydach
2.2. Chitozan w poliuretanosacharydach
Polimery pochodzenia naturalnego, czyli omówiony wyżej chitozan oraz inne polisacharydy (alginiany, celuloza, skrobia), są intensywnie badanymi polimerami do zastosowań w inżynierii tkankowej jako składniki rusztowania. Wynika to z ich niskiej toksyczności, biodegradowalności, łatwości przetwarzania i niskiej ceny. Posiadają jednak także wady, które limitują możliwość ich aplikacji w tej dziedzinie. W związku z ich naturalnym pochodzeniem kolejne partie materiału mogą nie posiadać powtarzalnych właściwości fizykochemicznych. Ich użyteczność do syntezy podłoży przeznaczonych do tkanek nośnych jest ograniczona głównie przez niskie właściwości mechaniczne, znacznie odbiegające od parametrów tych tkanek, o czym wspomniano w poprzednim podrozdziale. Kolejną metodą polepszenia funkcjonalności chitozanu, po otrzymywaniu nanokompozytów, jest modyfikacja jego budowy strukturalnej poprzez wprowadzenie dodatkowych jednostek. Pozwala to na polepszenie właściwości mechanicznych oraz wydłużenie czasu degradacji podłoża. Do polimerów syntetycznych, które mogą pełnić taką rolę, należą poliuretany. Diizocyjaniany służące do ich syntezy mogą reagować zarówno a grupami hydroksylowymi, jak i aminowymi chitozanu.
2.2.1. Metody syntezy poliuretanów
Poliuretany (PU) charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, łatwością modyfikacji ich właściwości fizykochemicznych oraz biologicznych poprzez wprowadzanie do ich struktury różnych modyfikatorów (polimerów, mikro- i nanocząstek). Jeśli ich synteza została przeprowadzona prawidłowo, nie powinny wykazywać właściwości toksycznych. Ich zastosowanie w inżynierii tkankowej, głównie jako porowate podłoża, jest przedmiotem wielu badań [53].
Poliuretany są otrzymywane w wyniku poliaddycji trzech podstawowych składników: polimerowych polioli, izocyjanianów oraz przedłużaczy łańcucha (małych cząsteczek z przynajmniej dwiema grupami hydroksylowymi lub aminowymi) [54].
Izocyjaniany stosowane do syntezy PU w każdej cząsteczce mają przynajmniej dwie grupy izocyjanianowe (–N=C=O). Pierwszym typem, powszechnie stosowanym w przemyśle, są izocyjaniany aromatyczne, czyli diizocyjanian difenylometanu (MDI) oraz 2,4-diizocyjanian toluenu (TDI). Drugą grupą są izocyjaniany alifatyczne
oraz cykliczne, ich najpopularniejszym przedstawicielem jest heksametylenu (HDI) [55]
Rys. 13. Budowa półstrukturalna izocyjanianów stosowanych do syntezy poliuretanów
Niektóre badania sugerują, że aromatyczne do rakotwórczych i mutagennych związków, czyli 2,4 i 4,4′-metylenodianiliny w przypadku MDI
za to z koniecznością użycia katalizatorów, które w swojej bu metalu np. dilaurynian
(Sn(Oct)2) [56,57]. Organiczne pochodne cyny są związkami toksycznymi, mogą przekraczać barierę krew
stosowanie w biomateriałach jest dopuszczalne. Stężenie cyny w polimerowych, które mają kontakt z krwią
synteza PU z całkowitym
do uzyskania materiałów, które można określić jako nietoksyczne. Biodegradowalne PU do zastosowań
z zastosowaniem biozgodnych
budowie grupy hydroksylowe: diol poliglikolid (PGA) oraz polieterów o większej masie cząsteczkowej
do wytwarzania bardziej elastycznych PU, natomiast bardziej sztywnych materiałów
polimerem najpowszechniej stosowanym do synt
nietoksyczny, rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Nie indukuje immunogenności i antygenowości. Dodatkow
przez polepszenie absorpcji wody, a przez to dyfuzji do wn do szybszej hydrolizy wiązań estrowych
Ostatnim składnikiem PU jest przedłużacz łańcucha. Są to związki o niskiej masie cząsteczkowej (diole lub diaminy), które zwiększ
cykliczne, ich najpopularniejszym przedstawicielem jest
[55]. Ich budowę półstrukturalną przedstawiono na rysunku 13.
strukturalna izocyjanianów stosowanych do syntezy poliuretanów
Niektóre badania sugerują, że aromatyczne izocyjaniany mogą degradować rakotwórczych i mutagennych związków, czyli 2,4-diaminotoluenu w przypadku TDI w przypadku MDI [54]. Stosowanie HDI często łączy się koniecznością użycia katalizatorów, które w swojej budowie zawierają atom
dibutylocyny (DBTDL) oraz 2-etyloheksanian cyny Organiczne pochodne cyny są związkami toksycznymi, mogą przekraczać barierę krew-mózg i wykazują właściwości neurotoksyczne
biomateriałach jest dopuszczalne. Stężenie cyny w mają kontakt z krwią, nie może przekraczać 20 ppm
całkowitym przereagowaniem odczynników jest warunkiem koniecznym uzyskania materiałów, które można określić jako nietoksyczne.
Biodegradowalne PU do zastosowań biomedycznych są najczęściej syntezowane biozgodnych, biodegradowanych poliestrów zawierających w swojej budowie grupy hydroksylowe: diol polikaprolaktonu (PCL-diol),
liglikolid (PGA) oraz polieterów, głównie poli(tlenek etylenu) (PEG). Poliole eczkowej, od 2 do 10 tys. g/mol, są wykorzystywane wytwarzania bardziej elastycznych PU, natomiast te o niższej masie służą do syntezy bardziej sztywnych materiałów [55]. PEG posiada wiele właściwości, przez które polimerem najpowszechniej stosowanym do syntezy biomedycznych poliuretanów. nietoksyczny, rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Nie indukuje immunogenności i antygenowości. Dodatkowo zwiększa szybkość degradacji
polepszenie absorpcji wody, a przez to dyfuzji do wnętrza materiału, co prowadzi szybszej hydrolizy wiązań estrowych [54].
Ostatnim składnikiem PU jest przedłużacz łańcucha. Są to związki o niskiej masie diole lub diaminy), które zwiększają długość sztywn
21 cykliczne, ich najpopularniejszym przedstawicielem jest diizocyjanian
uralną przedstawiono na rysunku 13.
strukturalna izocyjanianów stosowanych do syntezy poliuretanów [55]
izocyjaniany mogą degradować u w przypadku TDI ie HDI często łączy się dowie zawierają atom etyloheksanian cyny (II) Organiczne pochodne cyny są związkami toksycznymi, mogą mózg i wykazują właściwości neurotoksyczne [58]. Ich biomateriałach jest dopuszczalne. Stężenie cyny w materiałach przekraczać 20 ppm [59]. Poprawna jest warunkiem koniecznym
ch są najczęściej syntezowane poliestrów zawierających w swojej diol), polilaktyd (PLA), lenek etylenu) (PEG). Poliole ą wykorzystywane o niższej masie służą do syntezy ci, przez które jest ezy biomedycznych poliuretanów. Jest nietoksyczny, rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Nie indukuje o zwiększa szybkość degradacji PU ętrza materiału, co prowadzi
Ostatnim składnikiem PU jest przedłużacz łańcucha. Są to związki o niskiej masie sztywnych segmentów
w poliuretanie. Podobnie jak izocyjaniany Zastosowanie dioli tj. glikol etylenowy oraz wiązania uretanowego. Przedłużacze
mocznikowe [60]. Jeśli przedłużacz przynajmniej trzy grupy funkcyjne rozgałęzienie łańcucha PU.
Syntezę poliuretanów z wyżej opisanych składników można przeprowadzić metodą jedno- lub dwuetapową. W pierwszej metodzie odpowied
przedłużacza łańcucha i porogenu są ze sobą mieszane izocyjanian. Aby uzyskać porowaty materiał
zostaje dodana woda. Reaguje ona z grupami i
do powstania pochodnej kwasu karbaminowego, a następnie przekształca się w dwutlenek węgla, który działa jak spieniacz. brak konieczności zastosowania kataliz
która reaguje z pozostałymi izocyjanianami. Reakcja tego rodzaju jest bardzo szybka (około 100 razy szybsza niż z diolami), dlatego nie
Przebieg reakcji przedstawiono na rysunku 14.
Rys. 14. Reakcja izocyjanianu z wodą: a) powstanie CO
Metoda dwuetapowa, inaczej nazywana prepolimerową, jest bardzie
ale pozwala na lepszą kontrolę procesu syntezy i właściwości fizykochemicznych otrzymanych PU. W pierwszym
są mieszane, aby otrzymać prepolimer, który jest mieszaniną segmentów giętkich zakończonych grupami izocyjanianowymi oraz niepr
W tym etapie ustalany jest udział segmentów giętkich i sztywnych. W kolejnym etap do mieszaniny dodawany jest przedłużacz łańcucha
bnie jak izocyjaniany mogą być aromatyczne lub alifatyczne. glikol etylenowy oraz 1,4-butanodiol (BDO) skutkuje
wiązania uretanowego. Przedłużacze aminowe np. etylenodiamina (ED) tworzą wiązanie Jeśli przedłużacz nie jest cząsteczką liniową, a rozgałęzioną (posiada y grupy funkcyjne), będzie działać jako sieciownik albo spowoduje
Syntezę poliuretanów z wyżej opisanych składników można przeprowadzić lub dwuetapową. W pierwszej metodzie odpowiednie ilości polioli przedłużacza łańcucha i porogenu są ze sobą mieszane, a następnie wprowadzany jest
. Aby uzyskać porowaty materiał, najczęściej do mieszaniny reakcyjnej a. Reaguje ona z grupami izocyjanianowymi, co prowadzi powstania pochodnej kwasu karbaminowego, a następnie, po dekarboksylacji ekształca się w dwutlenek węgla, który działa jak spieniacz. Zaletą tej metody jest brak konieczności zastosowania katalizatora. Drugim produktem obok CO
która reaguje z pozostałymi izocyjanianami. Reakcja tego rodzaju jest bardzo szybka sza niż z diolami), dlatego niepotrzebny jest katalizator Przebieg reakcji przedstawiono na rysunku 14.
Rys. 14. Reakcja izocyjanianu z wodą: a) powstanie CO2, b) reakcja z aminą
Metoda dwuetapowa, inaczej nazywana prepolimerową, jest bardzie
pozwala na lepszą kontrolę procesu syntezy i właściwości fizykochemicznych otrzymanych PU. W pierwszym etapie poliole oraz umiarkowany nadmiar
szane, aby otrzymać prepolimer, który jest mieszaniną segmentów giętkich zakończonych grupami izocyjanianowymi oraz nieprzereagowanego diizocyjanianu.
tym etapie ustalany jest udział segmentów giętkich i sztywnych. W kolejnym etap mieszaniny dodawany jest przedłużacz łańcucha i powstają segmenty sztywne,
22 mogą być aromatyczne lub alifatyczne. butanodiol (BDO) skutkuje powstaniem np. etylenodiamina (ED) tworzą wiązanie rozgałęzioną (posiada ), będzie działać jako sieciownik albo spowoduje
Syntezę poliuretanów z wyżej opisanych składników można przeprowadzić nie ilości polioli, wprowadzany jest ej do mieszaniny reakcyjnej zocyjanianowymi, co prowadzi po dekarboksylacji Zaletą tej metody jest atora. Drugim produktem obok CO2 jest amina, która reaguje z pozostałymi izocyjanianami. Reakcja tego rodzaju jest bardzo szybka potrzebny jest katalizator [54].
b) reakcja z aminą [61]
Metoda dwuetapowa, inaczej nazywana prepolimerową, jest bardziej złożona, pozwala na lepszą kontrolę procesu syntezy i właściwości fizykochemicznych ar diizocyjanianu szane, aby otrzymać prepolimer, który jest mieszaniną segmentów giętkich zereagowanego diizocyjanianu. tym etapie ustalany jest udział segmentów giętkich i sztywnych. W kolejnym etapie owstają segmenty sztywne,
które łączą się ze segmentami giętkimi. na rysunku 15.
Rys. 15. Schemat jedno
Poliuretany są więc polim
zbudowane są z naprzemiennie ułożonych dwóch
i giętkich. W skład segmentów sztywnych wchodzą grupy polarne zdolne wiązań wodorowych (w obrębie tej samej lub sąsiedniej
poprzez połączenie ze sobą tworzą domeny twarde i wyodrębniają się z fazy miękkiej. Prowadzi to do separacji fazowej
więc od budowy chemicznej segmentów giętkich i sztywnych, ich propo
oraz budowy struktur nadcząsteczkowych, które powstają w wyniku separacji fazowej. łączą się ze segmentami giętkimi. Schematy obu metod przedstawiono
Rys. 15. Schemat jedno- i dwuetapowej syntezy poliuretanu
Poliuretany są więc polimerami o budowie segmentowej.
zbudowane są z naprzemiennie ułożonych dwóch rodzajów segmentów: sztywnych giętkich. W skład segmentów sztywnych wchodzą grupy polarne zdolne
(w obrębie tej samej lub sąsiedniej cząsteczki). Polarne segmenty poprzez połączenie ze sobą tworzą domeny twarde i wyodrębniają się z fazy miękkiej. Prowadzi to do separacji fazowej (rys. 16). Właściwości fiz
budowy chemicznej segmentów giętkich i sztywnych, ich propo
budowy struktur nadcząsteczkowych, które powstają w wyniku separacji fazowej.
23 metod przedstawiono
erami o budowie segmentowej. Makrocząsteczki rodzajów segmentów: sztywnych giętkich. W skład segmentów sztywnych wchodzą grupy polarne zdolne do tworzenia cząsteczki). Polarne segmenty poprzez połączenie ze sobą tworzą domeny twarde i wyodrębniają się z fazy miękkiej. ości fizyczne PU zależą budowy chemicznej segmentów giętkich i sztywnych, ich proporcji masowych budowy struktur nadcząsteczkowych, które powstają w wyniku separacji fazowej.
Rys. 16. Schemat segmentowej budowy poliuretan
Podsumowanie
Poliuretany dzięki segmentowej budowie pozwalają na łatwą modyf
właściwości mechanicznych, co ma znaczące znaczenie w aplikacji tego typu materiałów w inżynierii tkankowej. Dodatkowo, dzięki wprowadzeniu podczas syntezy środków spieniających, którym w przypadku PU może być woda, otrzymanie materiałów porowatych jest proste i nie wymaga dodatkowej obróbki. Głównym celem badań nad biomedycznymi poliuretanami wydaje się modyfikacja
aby zwiększyć biozgodność i bioaktywność poliuretanów i otrzymać materiały wielofunkcyjne.
Rys. 16. Schemat segmentowej budowy poliuretanów (prawa część rysunku z [58])
Poliuretany dzięki segmentowej budowie pozwalają na łatwą modyf
właściwości mechanicznych, co ma znaczące znaczenie w aplikacji tego typu materiałów w inżynierii tkankowej. Dodatkowo, dzięki wprowadzeniu podczas syntezy środków spieniających, którym w przypadku PU może być woda, otrzymanie materiałów ych jest proste i nie wymaga dodatkowej obróbki. Głównym celem badań biomedycznymi poliuretanami wydaje się modyfikacja już istniejących systemów, ść i bioaktywność poliuretanów i otrzymać materiały
24
ów (prawa część rysunku z [58])
Poliuretany dzięki segmentowej budowie pozwalają na łatwą modyfikację ich właściwości mechanicznych, co ma znaczące znaczenie w aplikacji tego typu materiałów w inżynierii tkankowej. Dodatkowo, dzięki wprowadzeniu podczas syntezy środków spieniających, którym w przypadku PU może być woda, otrzymanie materiałów ych jest proste i nie wymaga dodatkowej obróbki. Głównym celem badań już istniejących systemów, ść i bioaktywność poliuretanów i otrzymać materiały
25 2.2.2. Poliuretany modyfikowane polisacharydami (poliuretanosacharydy)
Jednym z nowych rozwiązań poprawy stabilności i właściwości mechanicznych chitozanu jest wprowadzenie do jego struktury jednostek pochodzących od syntetycznych polimerów, takich jak poliuretan [62]. Jest to możliwe dzięki obecności w łańcuchu polisacharydu grup funkcyjnych – hydroksylowych i aminowych. Dodatkowo, chityna i chitozan w swojej budowie zawierają grupy NHCOOCH3, NH2 i NHCOO. Usman i inni sugerują, że grupy te mogą nadać PU właściwości bioaktywne i zmniejszyć toksyczność, co jest ważne w zastosowaniach biomedycznych. Grupa NHCOO przypomina swoją budową wiązanie peptydowe obecne w białkach [62].
Zmodyfikowane materiały chitozanowe można otrzymać trzema podstawowymi metodami: przez kopolimeryzację, szczepienie oraz użycie sieciowników np. aldehydu glutarowego. Chitozan może być wprowadzony do łańcucha poliuretanowego, pełniąc funkcję przedłużacza łańcucha dzięki wolnym grupom funkcyjnym. Takie rozwiązanie zaproponowali Zia i inni [63]. Do syntezy poliuretanosacharydu zastosowano HDI jako diizocyjanian oraz polibutadien zakończony grupami hydroksylowymi (HTPB) jako poliol. Za przedłużacze łańcucha posłużyły BDO oraz chitozan. Syntezę przeprowadzono metodą dwustopniową. W pierwszym kroku otrzymano prepolimer, następnie wprowadzono przedłużacz łańcucha w postaci mieszaniny BDO i chitozanu. Ich stosunek molowy wyniósł 1:1. Jako katalizator reakcji zastosowano DBTDL. Schemat reakcji przedstawiono na rysunku 17. Badania spektroskopowe w podczerwieni potwierdziły skuteczne włącznie chitozanu do struktury poliuretanu. Autorzy jednak nie podjęli próby porównania właściwości fizycznych oraz antybakteryjnych otrzymanych materiałów do właściwości niemodyfikowanego poliuretanu.
Javaid i inni zbadali jak zmiana stosunku molowego BDO do chitozanu oraz całkowita eliminacji BDO na rzecz polisacharydu wpłynie na właściwości fizyczne poliuretanu [64]. W tym przypadku do syntezy użyto diolu polikaprolaktonu (PCL-diol) oraz TDI. Tak jak poprzednio zastosowano metodę dwustopniową. Stosunek molowy poliolu do diizocyjanianu wyniósł 1:3. Po otrzymaniu prepolimeru do mieszaniny wprowadzono 2 mole BDO. Oprócz próbki odniesienia przygotowano cztery kolejne PU, w których zmieniał się stosunek molowy BDO do CS, ale suma moli przedłużaczy łańcucha zawsze wynosiła dwa. W ostatniej, skrajnej próbce użyto jedynie chitozanu.
Rys. 17. Schemat dwustopniowej syntezy poliuretanu, gdzie chitozan służy jako przedłużacz łańcucha
Na rysunku 18 przedstawiono widma FTIR etapie prepolimeru, użytych jako przedłużacz oraz końcowego produktu, czyli poliuretanosacharydu zaznaczono piki odpowiadając
aminowym. Na widmie gotowego PU ni obecnych na widmie chitozanu
wiązanie mocznikowe. Osłabł także pik charakterystyczny zarówno dla chitozanu
Rys. 17. Schemat dwustopniowej syntezy poliuretanu, gdzie chitozan służy jako przedłużacz łańcucha
Na rysunku 18 przedstawiono widma FTIR-ATR otrzymanego w pierwszym ru, użytych jako przedłużaczy łańcucha BDO i chitozanu wego produktu, czyli poliuretanosacharydu. Na widmie prepolimeru
odpowiadające nieprzereagowanym grupom –NCO oraz aminowym. Na widmie gotowego PU nie widać pasma od deformacyjnych drgań obecnych na widmie chitozanu. Przekształciły się one w grupy NH, które tworzą
słabł także pik pochodzący od grupy hydroksylowej charakterystyczny zarówno dla chitozanu jak i BDO. Pojawienie się na widmie PU pików
26
Rys. 17. Schemat dwustopniowej syntezy poliuretanu, gdzie chitozan służy jako przedłużacz łańcucha [63]
ATR otrzymanego w pierwszym y łańcucha BDO i chitozanu dmie prepolimeru NCO oraz grupom ormacyjnych drgań –NH NH, które tworzą od grupy hydroksylowej . Pojawienie się na widmie PU pików
od –C=O i NH (3393 cm
reakcji świadczy także zanik wolnych grup
Rys. 18. Widma FTIR-ATR prepolimeru, BDO, chitozanu oraz poliuretanu po syntezie
Badania termograwimetryczne TGA wykazały, że PU, w któ łańcucha posłużył jedynie chitozan,
Można to wytłumaczyć wprowadzeniem do segmentów sztywnych monomerów D glukozaminy. Dzięki obecności polarnych grup amino
do powstania silniejszych oddziaływań wodorowych.
Otrzymane w podobny sposób poliuretanosacharydy
izocyjanianów i chitozanem częściowo zastępującym BDO w badaniach biologicznych wykazały mniejszą mutagenność i aktywność hem
C=O i NH (3393 cm-1) wskazuje na powstanie ugrupowań uretanowych. reakcji świadczy także zanik wolnych grup –NCO obecnych w prepolimerze.
ATR prepolimeru, BDO, chitozanu oraz poliuretanu po syntezie
grawimetryczne TGA wykazały, że PU, w którym jako przedłużacz nie chitozan, charakteryzował się najlepszą stabilnością
Można to wytłumaczyć wprowadzeniem do segmentów sztywnych monomerów D . Dzięki obecności polarnych grup aminowych i hydroksylowych dos powstania silniejszych oddziaływań wodorowych.
ane w podobny sposób poliuretanosacharydy z ró
chitozanem częściowo zastępującym BDO w badaniach biologicznych wykazały mniejszą mutagenność i aktywność hemolityczną niż PU niemodyfikowany
27 powstanie ugrupowań uretanowych. O zajściu
NCO obecnych w prepolimerze.
ATR prepolimeru, BDO, chitozanu oraz poliuretanu po syntezie [64]
rym jako przedłużacz szą stabilnością termiczną. Można to wytłumaczyć wprowadzeniem do segmentów sztywnych monomerów
D-hydroksylowych doszło
z różnymi rodzajami chitozanem częściowo zastępującym BDO w badaniach biologicznych ą niż PU niemodyfikowany CS.
Charakteryzowały się także większą biokompatybilnością Poliuretanosacharydy wydają się
Kolejną metodę szczepienia chitozanu do p
Kara i inni [66]. Powierzchnia otrzymanego wcześniej PU została aktywowana poprzez potraktowanie plazmą tlenową.
akrylamidu. Po wysuszeniu PU czyli powszechnie stosowanego sie
w rozcieńczonym kwasie octowym. Schemat procesu na powierzchni PU przedstawiono na rysunku 19.
Rys. 19. Schemat immobilizacji chitozanu na powierzchni poliuretanu
Właściwości antybakteryjne
roztworu chitozanu, w którym zostały zamoczone podczas modyfikacji) zbadano z użyciem Gram-dodatnich i Gram
na uzyskanie bardziej chropowat
hydrofilowości. Dodatkowo wykazywały silne właściwości antybakteryjne. Rusztowania poliuretanowe przeznaczone dla
są najczęściej wytwarzane w postaci porowatej chitozan/poliuretan to dość nowe
rozwiązania opierające się na hydrożelach i piankach uzyskanych na ich bazie poprzez liofilizację [67,68].
Mahanta i inni stworzyli hydrożel na bazie chitozanu poprzez kopolim z poliuretanem. W pierwszym k
tetrametylenowego) w dimetyloformamidzie (DMF) jako rozpuszczalniku. Reakcję katalizowano DBTDL. Do prepolimeru dodano chitozan, który przez noc napęczniał Charakteryzowały się także większą biokompatybilnością z fibroblastami
wydają się więc mieć duży potencjał w biomedycynie.
metodę szczepienia chitozanu do poliuretanu zaproponowali Powierzchnia otrzymanego wcześniej PU została aktywowana poprzez potraktowanie plazmą tlenową. Następnie materiał zanurzono w wodnym rozt
PU został zanurzony w roztworze aldehydu glutarowego, powszechnie stosowanego sieciownika chitozanu, a następnie w roztworze CS rozcieńczonym kwasie octowym. Schemat procesu immobilizacji polisacharydu
powierzchni PU przedstawiono na rysunku 19.
Rys. 19. Schemat immobilizacji chitozanu na powierzchni poliuretanu [66]
Właściwości antybakteryjne dwóch zmodyfikowanych PU (różniły się stężeniami roztworu chitozanu, w którym zostały zamoczone podczas modyfikacji) zbadano
dodatnich i Gram-ujemnych bakterii. Modyfikacja pozwoliła uzyskanie bardziej chropowatej powierzchni podłoża, a przez to zwiększenie jej hydrofilowości. Dodatkowo wykazywały silne właściwości antybakteryjne.
ia poliuretanowe przeznaczone dla inżynierii tkanki kostnej i chrzęstnej są najczęściej wytwarzane w postaci porowatej [53]. Stosowanie układu to dość nowe podejście. W literaturze można głównie spotkać rozwiązania opierające się na hydrożelach i piankach uzyskanych na ich bazie poprzez
Mahanta i inni stworzyli hydrożel na bazie chitozanu poprzez kopolim
. W pierwszym kroku zsyntezowano prepolimer z HDI i poli(glikolu tetrametylenowego) w dimetyloformamidzie (DMF) jako rozpuszczalniku. Reakcję prepolimeru dodano chitozan, który przez noc napęczniał 28 z fibroblastami [65]. mieć duży potencjał w biomedycynie.
oliuretanu zaproponowali Powierzchnia otrzymanego wcześniej PU została aktywowana poprzez Następnie materiał zanurzono w wodnym roztworze rze aldehydu glutarowego, u, a następnie w roztworze CS immobilizacji polisacharydu
[66]
zmodyfikowanych PU (różniły się stężeniami roztworu chitozanu, w którym zostały zamoczone podczas modyfikacji) zbadano terii. Modyfikacja pozwoliła , a przez to zwiększenie jej hydrofilowości. Dodatkowo wykazywały silne właściwości antybakteryjne.
inżynierii tkanki kostnej i chrzęstnej Stosowanie układu . W literaturze można głównie spotkać rozwiązania opierające się na hydrożelach i piankach uzyskanych na ich bazie poprzez
Mahanta i inni stworzyli hydrożel na bazie chitozanu poprzez kopolimeryzację ku zsyntezowano prepolimer z HDI i poli(glikolu tetrametylenowego) w dimetyloformamidzie (DMF) jako rozpuszczalniku. Reakcję prepolimeru dodano chitozan, który przez noc napęczniał
29 w mieszaninie kwasu octowego i DMF. Reakcje syntezy prepolimeru i kopolimeryzacji z CS były prowadzone w temperaturze 80 ºC. Produkt odseparowano od nieprzereagowanego PU przez przemywanie w kolejnych rozpuszczalnikach, a następnie wysuszono. Aby uzyskać porowate podłoże, kopolimer rozpuszczono w rozcieńczonym kwasie octowym, zamrożono, a następnie zliofilizowano. Uzyskane gąbki charakteryzowały się jednak małymi porami, ich średnica wynosiła 30-50 μm. Hydrożel nie wymagał za to zastosowania dodatkowego sieciownika. Kopolimer po wstrzyknięciu podskórnie (badania wykonane na szczurach) żelował w przeciągu 15 minut. Dodatkowo zarówno hydrożel jak i gąbka charakteryzowały się lepszą biokompatybilnością do fibroblastów w warunkach in vitro w porównaniu do chitozanu [68].
Podsumowanie
Poliuretany są materiałami powszechnie wykorzystywanymi w wielu dziedzinach, w tym w biomedycynie ze względu na mnogość kompozycji z jakich można je uzyskać, a także unikalną, segmentową budowę. Obie te cechy pozwalają na łatwe sterowanie, a w wyniku dostosowanie ich właściwości fizykochemicznych do wybranego zastosowania. Chitozan jest aminowym polisacharydem, który dzięki obecności grup funkcyjnych, może być wprowadzony do łańcucha poliuretanu lub szczepiony do jego powierzchni. Oba rozwiązania prowadzą do zmiany właściwości poliuretanu, włączając w to zmniejszenie cytotoksyczności oraz pojawienie się właściwości antybakteryjnych. Połączenie dobrych właściwości mechanicznych, którymi charakteryzują się poliuretany oraz biologicznych właściwości chitozanu jest obiecującym podejściem do otrzymania