BÁO CÁO THỰC TẬP-Đề tài Ứng dụng của Polimer tự hủy

Đề tài:Ứng dụng của Polimer tự hủy
Giáo viên hướng dẫn:
Mai Anh Tuấn
Sinh viên:
Nguyễn Đức Quang
Đoàn Quang Vinh
MỞ ĐẦU

Polyme tự hủy là gì?
Polymer tự huỷ là loại polymer được chuyển đổi hoàn
toàn thành khí cacbonic,nước,metan,khoáng vô cơ và
sinh khối dưới tác động của vi sinh vật mà không tạo ra
chất độc hại.

Sự giảm cấp sinh học là gì?
•
Là sự giảm cấp hóa học của vật liệu gây ra bởi hoạt động của vi sinh vật
diễn ra trong tự nhiênhoặc trong cơ thể. Các vi sinh vật gây giảm cấp
hóa học là các vi khuẩn, enzim, nấm và tảo. Khi sự giảm cấp sinh học
diễn ra, quá trình này tạo ra khí CO2 hoặc CH4 và nước. Nếu có sự hiện
diện oxy, quá trình được gọi là sự tự hoại hiếu khí. Nếu quá trình xảy ra
trong điều kiện không có oxy , nó được gọi là quá trình tự hoại yếm khí.
Sản phẩm của quá trình yếm khí là khí CH4 và nước. Trong vài trường
hợp, cả hai loại sản phẩm khí ( CO2, CH4) đều có mặt.
•
Sự khoáng hóa được định nghĩa như là sự chuyển hóa của các vật liệu
tự hoại hoặc sinh khối thành khí ( như CO2, CH4 và hợp chất nitơ),
nước , muối vô cơ, và các khoáng chất. Sự khoáng hóa hoàn tất khi tất
cả phần vật liệu tự hoại hoặc sinh khối được tiêu thụ hết cũng như tất cả
phần carbon được chuyển thành khí CO2.


Có hai bước liên quan đến sự giảm cấp sinh học của polymer:
•
Bước 1 bao gồm: tác dụng của cơ học ( nghiền), hóa học ( bức xạ tia
cực tím gây giảm cấp nhờ quang hóa hoặc giảm cấp do nhiệt). Trong
suốt bước này, vi nấm và vi khuẩn, hoặc các tác nhân sinh học khác
(sâu, mối, giun,rễ cây) cũng có thể phân mảnh sản phẩm (phân hóa
sinh học tạo mùn). Bước tạo mùn đầu tiên rất quan trọng và hũu ích vì
nó làm tăng bề mặt tiếp của vật liệu giảm cấp giúp thuận tiện cho bước
kế tiếp xảy ra.
•
Bước thứ 2 này liên quan đến sự giảm cấp sinh học gọi là Sensu
Structo. Vi sinh vật tấn công và tiêu hóa sản phẩm mùn. Chúng
chuyển mùn thành các sản phẩm phụ và dần thành khí CO2 hoặc CH4
, nước và sinh khối.

Có bao nhiêu loại polyme tự hủy?
•
Polyme tự hủy có thể chia làm 3 nhóm chính:
a.Chất dẻo dễ tự hoại:
Là loại polyme sau khi hết thời gian sử dụng là nó "tự hủy". Tuy nhiên sự giảm cấp dần
dần của vật liệu này không thể kiểm soát được. Sau khi đạt tới tuổi thọ sử dụng, vật liệu
này bị phân rã ra. Nó có thể được vi sinh vật tiêu hóa tiếp.
b.Chất dẻo tự hoại có kiểm soát:
Là loại polyme có tuổi thọ sử dụng xác định. Sự khác biệt giữa chất dẻo loại này với loại
dễ tự hoại là mức độ kiểm soát sự giảm cấp theo thời gian. Chất dẻo tự hoại có kiểm soát
biểu lộ sự giảm cấp theo từng bậc và tốc độ giảm cấp lớn ở thời điểm định trước chứ
không xày ra từ từ đều đều như loại dễ tự hoại.
c.Chất dẻo tự hoại nhờ môi trường:
Là loại polyme bị bào mòn bởi sự thủy giải nhờ men hoặc hoặc giảm cấp

do quang hóa hoặc tự hoại một phần sau đó các sản phẩm giảm cấp sẽ
được phân giải tiếp bởi vi sinh. Hai giai đoạn của quá trình giảm cấp là:
phân rã và khoáng hoá. Trong giai đoạn khởi đầu, sự phân rã liên quan
rõ nét đến sự suy giảm tính chất vật lý như biến màu, trở nên giòn và vỡ
vụn. Giai đoạn thứ hai được cho là sự chuyển hóa sâu của các mảnh vụn
chất dẻo thành khí CO2 và nước, sinh khối ( trong điều kiện hiếu khí)
hoặc CH4, CO2 và sinh khối tế bào ( trong điều kiện yếm khí).
Quá trình phân hủy của
sản phẩm nhựa tự hoại
Nắp chai nhựa tự hoại
trước và sau khi chôn 60
ngày trong môi trường có
tác nhân sinh học
Các lĩnh vực ứng dụng của polyme tự hủy
Các sản phẩm trong y tế
Các sản phẩm sử dụng hằng ngày

Các chế phẩm trong nông nghiệp
Polyme
tự hủy
Ứng dụng trong y tế
1. Sản xuất chỉ khâu tự tiêu dùng trong phẫu thuật .
2. Vật liệu cố định xương, dây chằng.
3. Các chất keo dính phẫu thuật
4. Vật liệu ngăn cản bám dính mô.
5. Sản xuất da nhân tạo.
6. Thiết bị phân phối thuốc tự hủy.
1. Chỉ tự tiêu:
a. Khái niệm:
Thuật ngữ chỉ tự tiêu nhấn mạnh đến khả năng tự tiêu của chỉ trong

tổ chức.Đây là loại chỉ sau một thời gian trong cơ thể sẽ bị thuỷ phân
(chỉ tổng hợp) hoặc bị phá huỷ do tác động của enzym (chỉ tự nhiên) .
b. Phân loại theo cấu tạo sợi chỉ gồm có:
.
Chỉ đa sợi (multifilament): gồm nhiều sợi nhỏ được bện hoặc xoắn với
nhau nên thường mềm mại, dễ thao tác và thắt nút hơn nhưng cũng vì
gồm nhiều sợi nên dễ làm tổn thương mô hơn (khi siết chỉ gây ma sát
mạnh hơn) và có thể sẽ là nơi chứa vi khuẩn.
.
Chỉ đơn sợi (monofilament): có cấu trúc là một sợi đơn nên dễ sản xuất
các chỉ cỡ nhỏ , sợi chỉ trơn dễ xuyên và ít làm tổn thương mô, tuy nhiên
sẽ cần sự khéo léo nhiều hơn khi thao tác, buộc chỉ vì sợi chỉ cứng hơn.
Vì là sợi đơn nên rất dễ tuột, cần phải làm nhiều nút (có đổi tay) và
không được kẹp vào sợi chỉ sẽ làm nát.

c. Các loại chỉ tự tiêu:
.
Chỉ catgut: là loại chỉ đơn sợi tự nhiên.
•.
Nguồn gốc: được làm từ ruột của gia súc có sừng hoặc cừu. Chỉ Catgut chromic
trong thành phần có thêm muối crom.
•.
Thời gian tự tiêu: khoảng 10 ngày đối với chỉ catgut và 20 ngày đối với chỉ
Catgut chromic. Có thể gây phản ứng trong tổ chức do có chứa collagen.
.
Chỉ Dexon: là loại chỉ bện tổng hợp.
•.
Nguồn gốc: được làm từ polyglycolic acid (PGA)
•.
Thời gian tự tiêu: khoảng 60-90 ngày.

Phản ứng mở vòng của glyconate

Chỉ Maxon: là loại chỉ tự tiêu đơn sợi.
•
Nguồn gốc: được làm từ polyglyconate.
•
Thời gian tự tiêu: khoảng 60 ngày.

Chỉ vicryl: là loại chỉ bện tổng hợp.
•
Nguồn gốc: được làm từ polylactic acid (PLA)
•
Thời gian tự tiêu: khoảng 60 ngày.

Chỉ polydioxanone: là loại chỉ đơn sợi tổng hợp.
•
Nguồn gốc: được làm từ polydioxanone.
•
Thời gian tự tiêu: khoảng 60-90 ngày.
2. Vật liệu cố định xương, dây chằng:
•.
Mặc dù kim loại định hình là một thành công trong điều trị gãy xương hoặc vỡ
xương nhưng do việc loại bỏ các kim loại cấy ghép có thể dẫn đến nhiều yếu tố gây
ảnh hưởng tới xương vì vậy polyme tự hủy là một vật liệu đang ngày càng được
ứng dụng.
•.
So sánh giữa vật liệu kim loại với vật liệu polyme tự hủy:
Kim loại Polyme tự hủy
 Độ co dãn thấp  Co dãn tốt độ bền kéo tương đối
cao


Có trọng lượng lớn

Trọng lượng riêng khá bé

Không có khả năng tự tiêu trong
cơ thể

Có tính tương thích sinh học cao,
có khả năng tự tiêu trong cơ thể

Vít nẹp tự tiêu:
•
Được tổng hợp từ phản ứng polyme hóa các dẫn xuất cacbon từ thiên nhiên
như polylactic acid, polyglycolic acid, polydioxanone…
•
Những nghiên cứu về mô học cho thấy, sau khoảng 2 năm thì không còn dấu vết
của vít ở vị trí đưa vào.
Quá trình tự hủy của vít trong cơ thể
3. Các chất keo dính phẫu thuật:
a. Đăc điểm và yêu cầu:
•.
Keo được dùng trong phẫu thuật để dán nối các đường khâu, mép da,
niêm mạc, dán nối mạch máu, ống tiêu hoá, ống dẫn (niệu quản), v.v.
Ngoài ra nó còn dùng để cầm máu (cầm máu tạng nhu mô như gan,
lách, thận).
•.
Trong y học, keo dính thường được tổng hợp từ este đơn phân ankyl
xianoacrilat với gốc ankyl là: butyl, isobutyl, trifloisopropyl, heptyl,
metyl, amyl, xianoacrilat, vv

•.
Keo dính phải đạt yêu cầu là không gây hoặc ít gây phản ứng viêm,
thời gian thoái biến sinh học không kéo dài và thời gian được đào
thải ra khỏi cơ thể (trong nước tiểu, phân, vv.) không quá lâu.
b. Một số chất keo dính phẫu thuật:
•.
Keo dính fibrin: được tạo ra từ chính máu người, chứa fibrinogen, yếu tố
XIII, fibronectin, thrombin, aprotinin và calcium chloride. Trong mổ ghép
da nó có tác dụng cầm máu và cố định mảnh ghép da rất hiệu quả.
•.
Chất dán dính fibrin (fibrin seal adhesive): là một hệ hai thành phần
(Tissucol) tạo ra từ máu toàn phần. Khi hai thành phần đó được trộn vào
nhau thì sẽ xảy ra khâu cuối cùng của quá trình đông máu, tạo nên một
chất dạng nhầy có tác dụng dính tổ chức lại với nhau.
•.
Keo cyanoacrylate: keo cyanoacrylate có tác dụng dính tổ chức và cầm
máu.
•.
Chất hàn protein (protein solder): để tăng cường độ chắc của các mối nối tổ
chức bằng laser, một số chất hàn protein đã được nghiên cứu như: dung
dịch albumin người, dung dịch albumin xấy khô, dung dịch fibrinogen, keo
fibrin và hồng cầu. Các chất này được đặt thành một lớp mỏng ở ngay gần
các mép tổ chức chuẩn bị được nối trước khi cho Laser hoạt động
Các tiểu huyết cầu và
fibrin đang kết dính lại
trong quá trình đông
máu
Cơ chế đông máu
4. Vật liệu ngăn cản bám dinh mô:


Ứng dụng dược của các dianhydrohexitol
•
Các ester chứa mono và dinitrate của siosorbide và isomannide là các dược chất có thể giải
phóng NO hoạt tính hiện đang dược dùng trong công nghiệp dược như là chất giãn mạch.
•
Isosorbide và isomannide cũng đã được dùng thành công như chất khung nền cho tổng
hợp các chất ức chế hoạt động tế bào RDG. Biệt dược này có thể ngăn ngừa sự kết dính
vách tế bào giúp giảm viêm, hạn chế tăng sinh khối ung.
Chất ức chế tế bàoRGD
dẫn xuất từ isosorbide
và isomannide
5. Sản xuất da nhân tạo:
a. Các chức năng của da:
- Bảo vệ cơ thể khỏi nóng,lạnh,vi sinh
vật và các tác động ngoại cảnh.
- Duy trì cân bằng chất lỏng trong cơ
thể.
- Điều khiển nhiệt độ cơ thể.
- Là cơ quan xúc giác.
c. Cấu tạo:
•.
Bao gồm hai lớp:lớp biểu bì và hạ bì.Lớp biểu bì bao gồm chủ yếu của các tế
bào: tế bào sừng , tế bào biểu bì tạo hắc tố và Langerhans . Lớp hạ bì, bao gồm
chủ yếu các sợi mô liên kết như collagen, cung cấp dinh dưỡng cho lớp biểu bì.
Cấu tạo của da
c. Da nhân tạo là gì?
•
Là một sản phẩm có thể thay thế tạm thời hoặc vĩnh viễn cho vùng da bị tổ
thuơng, hư hại.
d. Quy trình sản xuất:

•.
Nguyên liệu là da được lấy trong quá trình hiến tặng.Các nguyên bào sợi
tách ra được giữ trong nitơ lỏng ở nhiệt độ 94 F (70 độ C).
•.
Có 2 phương pháp chế tạo:
- Phương pháp lưới giàn giáo: các nguyên bào sợi được nuôi cấy trên
các mạng lưới dưới các điều kiện sinh học để tạo thành các lơp mô mới.
- Phương pháp collagen: hỗn hợp collagen và các nguyên bào sợi
được nuôi cấy trong các khuôn.Collagen có tác dụng kích thích sự tăng
trưởng của các tế bào da.Sau đó người ta cho thêm các tế bào sừng để tạo
lớp biểu bì.
Da nhân tạo tạo bởi
phương pháp lưới giàn
giáo
6. Hệ thống vận chuyển và phân tán thuốc:
.
Viên thuốc thông minh:
“Viên thuốc thông minh” thực chất là một “tổ hợp nhạy” bao gồm một
bình chứa dược chất gắn với một siêu chíp. Toàn bộ tổ hợp cỡ viên con
nhộng, có thể nuốt được hoặc được gắn vào răng. Bình chứa có dung tích
khoảng 25 phần tỷ lít, bên trong có nhiều ngăn để chứa cùng lúc nhiều loại
dược phẩm cần thiết cho điều trị một hoặc nhiều bệnh. Viên thuốc có van
đóng mở điện tử để tự giải phóng thuốc khi đến vị trí thích hợp trong bộ
máy tiêu hoá. Toàn bộ đường đi của thuốc đều được theo dõi và điều khiển
bằng từ trường của một điều khiển bên ngoài cơ thể hay theo một chương
trình đã được cài đặt sẵn. Khi đến địa điểm đã định trước và thời gian hẹn
sẵn, “cánh cửa” trên viên thuốc sẽ tự mở và một liều thuốc được bơm ra,
nhanh chóng phát huy tác dụng ngay tại chỗ hoặc hấp thu vào máu, thẩm
thấu vào mao mạch… Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ tự tiêu hủy và tự
đào thải ra ngoài, không ảnh hưởng gì đến mọi chức năng trong cơ thể.

•
Với bệnh nhân Alzheimer thường xuyên quên uống thuốc hoặc tiêm
thuốc, viên thuốc thông minh là một giải pháp tuyệt vời. Đến giờ, theo
đúng lập trình của bác sĩ, viên thuốc này sẽ tự động tiết một liều dược
chất vào cơ thể.
•
Đối với bệnh nhân mắc bệnh ung thư, cho đến nay đa số thuốc điều trị
ung thư đều là những hợp chất có tác dụng phụ rất độc hại. Ngoài việc
tiêu diệt tế bào ung thư, chúng còn hủy hoại cả những tế bào sống
mạnh khỏe. Vì thế, thế hệ thuốc thông minh hoàn toàn có thể giúp
giảm thiểu tác dụng phụ, đồng thời phát huy hiệu quả cao nhất tiêu
diệt khối ung thư nhờ cơ chế kích hoạt đặc biệt và điều trị nhằm đích
của nó.
Một viên thuốc thông
minh được gắn trên răng.

Dimethyl isosorbide (DMI) là một chất lỏng trong suốt mang tính chất
dung môi cực tốt có thể tổng hợp dễ dàng nhờ methyl hóa isosorbide
bằng dimethyl sulfate và bồ tạt.
•
Với vai trò dung môi bền trong các sản phẩm chăm sóc da và các công
thức dược liệu, DMI giúp các thành phần hoạt tính thâm nhập qua
màng biểu bì, cho phép phân phối đến đúng chổ các hoạt chất tẩy
trang, điều trị mụn, và các sản phẩm thẩm thấu qua da khác. DMI có
thể chuyển vận các hoạt chất tan trong nước đi qua da mà không cần
tái kết tinh chúng và không gây kích ứng da. Quan trọng hơn hết, nó
không xúc tiến sự thâm nhập của các hoạt chất vào máu. Các chất liệu
làm ra theo công thức có sử dụng dung môi DMI chỉ cần nồng độ thấp
hơn các hoạt chất như acid salicyclic , vitamin C, acid lactic,
hydrocortisonem và acid hyaluronic nhưng vẫn giữ được đầy đủ hoạt

tính khi sử dụng.