Hydrożelowe
wstrzykiwane
biomateriały
zawierające
polimerowe nośniki antybiotyków lub leków przeciw
osteoporozieCelem niniejszej pracy było opracowanie małoinwazyjnego systemu do leczenia chorób tkanki kostnej, będącego połączeniem hydrożeli (zapewniających wstrzykiwalność i lokalne działanie) oraz nanocząstek z lekami (odpowiedzialnych za jednorodne, kontrolowane tempo uwalniania leków). Przygotowywane materiały zawierały antybiotyki lub leki antyosteoporotyczne.
Początkowo określono warunki formowania poręcznej w manipulacji matrycy, tj.: dobrano stężenie hydrożelu i czynnika sieciującego. Kolejno, przyjmując jako kryterium stabilność właściwości w teście obciążeń oscylacyjnych, dobrano rozmiar nośnika leku (w zakresie nano- oraz mikrocząstek) do napełnienia żelu. Zastosowanie nanocząstek nadawało układom lepszą odporność mechaniczną i ułatwiało wykonywanie iniekcji (lepsza wstrzykiwalność). Następnie, po wskazaniu, że nanocząstki są lepszym napełniaczem zoptymalizowano ich parametry pod kątem solubilizacji leków (gentamycyny, wankomycyny, alendronianu sodu i kalcytoniny). Kolejno opracowano materiały różniące się zawartością nanocząstek (ilość dobrano pod względem skutecznej dawki leku), oraz stopniem sieciowania (zwiększano dodatek jonów wapnia przy większej ilości domieszki). Układy oceniano pod kątem poręczności aplikacji, odporności na obciążenia mechaniczne (test reologiczny), uwalniania leków oraz aktywności biologicznej (ze szczepami powodującymi infekcje w przypadku antybiotyków, z komórkami osteoblastopodobnymi w przypadku badania cytozgodności i z komórkami osteoklastopodobnymi w przypadku oceny aktywności antyosteoporotycznej).
Hydrogel injectable biomaterials containing polymeric carriers of
antibiotics or anti-osteoprosis drugs
Purpose of this study was to develop minimally invasive system for the treatment of bone diseases, which was combination of hydrogel (allowing injectability and site-specific application) and nanoparticles with drugs (assuring controlled rate of drug release). Materials included two types of drugs: antibiotics and antiosteoporotic agents.
Firstly, conditions of forming handy in use matrix were optimised. To do that, required concentration of the hydrogel and crosslinking agent were chosen. Next, based on the criterion of minimum loss of mechanical strength in oscillation, size of the optimal hydrogel filler, nano- or microparticles was selected. It turned that the use of nanoparticles enabled formation of matrix with better mechanical resistance and better injectability. After selection, parameters for the solubilization of gentamicin, vancomycin, alendronate and calcitonin into nanoparticles were adjusted. To adapt the formulations to particular type of the therapy, the materials prepared differed in nanoparticles content (matched to effective dose of the drug), and the degree of crosslinking (increased concentration of calcium ions in case of a higher nanoparticles' amount). Compositions were evaluated in terms of convenience of application, resistance to mechanical stress drug release and the performance with microbial strains causing bone infection for antibacterial activity, with osteoblast-like cells for cytocompatibility and with osteoclast-like cells for antiosteoporotic activity.
