Uk³ady polimerowe formowane in situ do zastosowañ biomedycznych. Cz. I. Implanty wstrzykiwalne

Transkrypt

1 Nr 3 ( , I XXII) MARZEC 2015 Tom LX CZASPISM PŒWIÊCNE CHEMII, TECHNLGII i PRZETWÓRSTWU PLIMERÓW Uk³ady polimerowe formowae i situ do zastosowañ biomedyczych. Cz. I. Implaty wstrzykiwale Moika Œmiga-Matuszowicz 1), ), Aa Korytkowska-Wa³ach 2), Ja ukaszczyk 1) DI: dx.doi.org/ /polimery Streszczeie: Artyku³ staowi przegl¹d literatury (111 poz. lit.) dotycz¹cej polimerowych implatów formowaych w miejscu wprowadzeia do orgaizmu. Materia³y takie mog¹ pe³iæ zarówo fukcjê kostrukcyj¹, jak te s³u yæ jako oœik substacji bioaktywych. Implaty formowae i situ (ISFI) mo a otrzymaæ w wyiku reakcji grup fukcyjych sk³adików uk³adu lub w wyiku procesów fizyczych. mówioo ISFI stosowae w charakterze rusztowañ wstrzykiwalych, przezaczoych do wspomagaia regeeracji tkaek, a tak e wykorzystywae jako uk³ady kotrolowaego uwaliaia leków, ze szczególym uwzglêdieiem preparatów u ywaych w praktyce kliiczej. Skocetrowao siê a uk³adach formowaych w wyiku separacji fazy sta³ej, opartych a poliestrach alifatyczych zaakceptowaych do zastosowañ biomedyczych. mówioo sk³ad takich uk³adów oraz wp³yw rodzaju rozpuszczalika i masy molowej u ytego polimeru a szybkoœæ tworzeia implatu, a tak e kietykê uwaliaia zawartej w im substacji bioaktywej. S³owa kluczowe: implaty polimerowe, rusztowaia wstrzykiwale, wstrzykiwale uk³ady kotrolowaego dostarczaia leku. Polymeric i situ formig systems for biomedical applicatios. Part I. Ijectable implats Abstract: The paper is a literature review with 111 refereces o the polymeric implats formig i the site of icorporatio ito orgaism. This kid of materials may have oly a structural fuctio, but they ca also serve as carriers of bioactive compouds i the treated site. I situ formig implats (ISFI) ca be obtaied by reactio of fuctioal groups cotaied i the system compoets or as a result of physical processes. ISFI servig as ijectable scaffolds iteded for tissue regeeratio ad the requiremets that should be fulfilled by these materials are preseted. Also, various ideas for usig ISFI as cotrolled drug delivery systems, i particular cliically used materials, are described. The attetio is focused o the systems solidifyig by solid phase separatio, based o aliphatic polyesters accepted for biomedical applicatios. The compositio of these systems ad the ifluece of solvet ad polymer molecular weight o the rate of implat formatio as well as kietics of bioactive substace release are discussed. Keywords: polymeric implats, ijectable scaffolds, ijectable drug delivery systems. 1) Politechika Œl¹ska, Katedra Fizykochemii i Techologii Polimerów, ul. M. Strzody 9, Gliwice. 2) Politechika Œl¹ska, Katedra Chemii rgaiczej, Bioorgaiczej i Biotechologii, ul. Krzywoustego 4, Gliwice. ) Autor do korespodecji; moika.smiga-matuszowicz@polsl.pl

2 150 PLIMERY 2015, 60,r3 Zgodie z defiicj¹ przyjêt¹ przez amerykañski Federaly Urz¹d ywoœci i Leków (FDA, ag. U.S. Food ad Drug Admiistratio), implat (iaczej wszczep) staowi materia³ wprowadzay do orgaizmu a co ajmiej 30 di, w celu przejêcia fukcji tkaki aturalej lub uszkodzoego orgau [1]. Defiicjê tê ale a³oby uzupe³iæ o fukcjê implatów wprowadzaych rówie w celu dostarczeia leku lub iych substacji biologiczie aktywych w miejsca objête terapi¹. Implaty mog¹ wiêc pe³iæ fukcjê kostrukcyj¹ w miejscu wprowadzeia, któr¹ czêsto ³¹czy siê z fukcj¹ oœika leku lub substacji bioaktywych. Wszczepieie prefabrykowaych implatów w odpowiedie miejsce orgaizmu wymaga zwykle wykoaia iwazyjego zabiegu chirurgiczego. Atrakcyj¹ alteratyw¹ dla tego typu implatów s¹ implaty formowae i situ (ISFI, ag. i situ formig implats), w miejscu przezaczeia. G³ów¹ zalet¹ formowaia materia³ów w miejscu wstrzykiêcia jest mo liwoœæ wykorzystaia do ich aplikacji metod ma³o iwazyjych, zwiêkszaj¹cych komfort pacjeta oraz ograiczaj¹cych ryzyko wyst¹pieia powik³añ pooperacyjych. Polimerowe ISFI s¹ oparte a uk³adach staowi¹cych ciecze o wymagaej lepkoœci, ulegaj¹cych w orgaizmie zestaleiu wskutek dzia³aia czyików ró ego typu lub procesów sieciowaia [2 5]. Zestaleie mo e ast¹piæ w wyiku sieciowaia chemiczego lub fizyczego sk³adików uk³adu albo wydzieleia fazy polimerowej i situ pod wp³ywem temperatury, ph œrodowiska, odpowiediego rodzaju rozpuszczalika czyli waruków pauj¹cych w orgaizmie pacjeta w miejscu wprowadzeia do iego uk³adu ISFI. Uk³ady polimerowe sieciowae chemiczie w miejscu aplikacji mog¹ byæ otrzymywae w wyiku reakcji grup fukcyjych sk³adików uk³adu, ajczêœciej wskutek polimeryzacji rodikowej iicjowaej œwiat³em lub polimeryzacji iicjowaej uk³adem geeruj¹cym rodiki w temperaturze otoczeia. Do pierwszych polimerowych ISFI wykorzystuj¹cych tê metodê sieciowaia mo a zaliczyæ œwiat³o- i chemoutwardzale materia³y detystycze [6, 7] oraz metakrylaowe cemety koste, a których temat opublikowao wczeœiej obszere prace przegl¹dowe [8 12]. Jed¹ z cech metakrylaowych cemetów kostych jest ich stosukowo du a trwa³oœæ w warukach fizjologiczych. W przypadku wykorzystaia cemetu do wype³ieia ubytków tkaki kostej, trwa³oœæ takiego wype³ieia wyklucza odtworzeie tkaki, co by³oby mo liwe i z ró ych wzglêdów korzyste u m³odszych pacjetów. W po³owie lat 90-tych pojawi³a siê kocepcja biodegradowalych cemetów kostych, których rol¹ podobie jak cemetów iedegradowalych jest wype³iaie ubytków tkaki kostej w orgaizmie cz³owieka i wzmaciaie jej w miejscach uszkodzeñ [13]. Ró ica polega a tym, e biodegradowaly materia³ jedyie tymczasowo pe³i fukcje wzmaciaj¹ce, gdy w warukach fizjologiczych ulega resorpcji i umo liwia regeeracjê tkaki kostej. Szczegó³owy opis tego typu materia- ³ów, opartych a poli(fumaraie 1,2-propyleu) i metakrylaowaych polibezwodikach, mo a zaleÿæ w publikacjach [12, 14]. W iiejszej pracy opisao polimerowe ISFI s³u ¹ce jako biodegradowale, wstrzykiwale rusztowaia wspomagaj¹ce regeeracjê tkaki kostej i iych tkaek oraz/lub jako oœiki leków, umo liwiaj¹ce ich kotrolowae uwaliaie w okreœloym miejscu orgaizmu. pis uwzglêdia produkty hadlowe, które zalaz³y ju zastosowaia kliicze. Ze wzglêdu a du ¹ liczbê polimerów hydrofilowych i uk³adów polimerowych o charakterze hydrofilowym, wykorzystywaych w takich systemach, odrêb¹, drug¹ czêœæ artyku³u poœwiêcoo hydro elowym implatom formowaym i situ. IMPLANTY WSTRZYKIWALNE JAK RUSZTWANIA D REGENERACJI TKANEK Wykorzystaie wstrzykiwalych rusztowañ jest bardzo korzyste ze wzglêdów kliiczych, poiewa zmiejsza siê dyskomfort pacjeta, ryzyko ifekcji oraz koszt leczeia. W przypadku rusztowañ prefabrykowaych koiecza jest wiedza o rozmiarze i kszta³cie ubytku, który ma zostaæ wype³ioy, a ubytki o kszta³tach ieregularych mog¹ staowiæ problem. Implatowaie takiego rusztowaia wymaga poadto iwazyjego zabiegu chirurgiczego. Dlatego te trwaj¹ badaia zmierzaj¹ce do opracowaia rusztowañ wstrzykiwalych. Upatruje siê wykorzystaie tego typu biomateria³ów przede wszystkim do regeeracji tkaki kostej, jak rówie tkaek miêkkich. Jest istote, e takie rusztowaia mog¹ tak e pe³iæ rolê oœików substacji bioaktywych, p. czyików wzrostu [3]. Wspomiae ju biodegradowale cemety koste mo a uzaæ za prekursory materia³ów, azywaych obecie rusztowaiami wstrzykiwalymi do regeeracji tkaki kostej. Wymagaia stawiae rusztowaiom wstrzykiwalym Podstawowym kryterium, które musz¹ spe³iaæ rusztowaia wstrzykiwale, podobie jak ie implaty, jest biokompatybiloœæ (biozgodoœæ). Jest to waruek decyduj¹cy o mo liwoœci zastosowaia biomateria³u w uk³adzie biologiczym jakim jest orgaizm cz³owieka. Biozgodoœæ w przypadku rusztowaia wstrzykiwalego ozacza ietoksyczoœæ jego sk³adików (moomerów, polimerów, czyików sieciuj¹cych, rozpuszczalików i iicjatorów) oraz obojêtoœæ fizjologicz¹ produktów jego ewetualej degradacji. Sk³adiki takiego uk³adu i produkty jego degradacji ie wywo³uj¹ wiêc staów zapalych, iych reakcji immuologiczych, zmia sk³adu p³yów ustrojowych, ie wykazuj¹ te w³aœciwoœci muta- i kacerogeych [15]. Rozwój medycyy i poszerzeie asortymetu materia³ów biomedyczych spowodowa³y, e taka defiicja biozgodoœci sta³a siê iewystarczaj¹ca i dyskwalifikuje materia³y wykorzystywae ze wzglêdu a swoj¹ zdoloœæ do wywo³ywaia okreœloej reakcji orgaizmu. Sformu³owao wiêc ow¹ defiicjê

3 PLIMERY 2015, 60, r3 151 biokompatybiloœci, wed³ug której materia³ mo a uzaæ za biokompatybily, jeœli w kotakcie z yw¹ tkak¹ ie wywo³uje adej reakcji lub wywo³uje reakcjê po- ¹da¹ w okreœloej aplikacji [16]. Drugim istotym kryterium jest biofukcjoaloœæ, ozaczaj¹ca zdoloœæ biomateria³u do spe³ieia okreœloych fukcji wyikaj¹cych z jego zastosowaia [8, 16]. W przypadku rusztowañ wstrzykiwalych biofukcjoaloœæ polega a zdoloœci do wype³iaia ubytku tkaki i tworzeia w im trójwymiarowej matrycy. Do powierzchi tej matrycy komórki mog¹ przylegaæ, a astêpie ulegaæ proliferacji i ró icowaiu procesom staowi¹cym podstawê mechaizmu odbudowy tkaki i wype³iaia pierwotie pustych przestrzei. Pojêcie biofukcjoaloœci obejmuje poadto odpowiedi¹ pocz¹tkow¹ wytrzyma³oœæ mechaicz¹ rusztowaia, porówywal¹ z wytrzyma³oœci¹ otaczaj¹cej tkaki, oraz jego biodegradowaloœæ i resorbowaloœæ. Rusztowaia wstrzykiwale powiy te spe³iaæ szereg istotych wymagañ dotycz¹cych ich w³aœciwoœci u ytkowych. Pierwszym z ich jest wstrzykiwaloœæ, czyli odpowiedia lepkoœæ (kosystecja), pozwalaj¹ca a wstrzykiêcie materia³u przed jego zestaleiem w po ¹dae miejsce. Jest to w³aœciwoœæ staowi¹ca kompromis miêdzy ³atwoœci¹ aplikacji ciek³ego materia³u za pomoc¹ strzykawki, a jego utrzymaiem siê i stabiloœci¹ w miejscu wprowadzeia. Wstrzykiwaloœæ zale y zarówo od lepkoœci materia³u, jak i szybkoœci jego zestalaia [15]. Kolej¹ wymaga¹ cech¹ jest zdoloœæ do zestaleia w ³agodych, zbli oych do fizjologiczych warukach. Jest to bardzo istota w³aœciwoœæ uk³adów zawieraj¹cych leki lub substacje bioaktywe, ze wzglêdu a ich mo liw¹ iestabiloœæ. Wzrost temperatury podczas zestalaia materia³u, zwi¹zay z efektem egzotermiczym procesu, powiie byæ jak ajmiejszy, by ograiczyæ termicze ziszczeie tkaki otaczaj¹cej rusztowaie [15]. ptymalie, maksymala temperatura utwardzaia powia wyosiæ 37 C. Ju w latach 70. Ludskog stwierdzi³, e temperatur¹ progow¹, powy ej której po up³ywie 30 s kotaktu astêpuje ekroza osteocytów, jest 50 C [17]. Czas zestalaia lub utwardzaia rusztowaia powiie byæ a tyle d³ugi, aby umo liwiæ chirurgowi wstrzykiêcie materia³u, ale wystarczaj¹co krótki, eby ograiczyæ mo liwoœæ przeikaia iektórych sk³adików uk³adu, zw³aszcza moomerów, do otaczaj¹cej tkaki. Szczególie wa e w regeeracji tkaki s¹ pocz¹tkowe w³aœciwoœci mechaicze biomateria³u przezaczoego do tymczasowego jej zastêpowaia. Utworzoe rusztowaie powio siê charakteryzowaæ dobr¹ stabiloœci¹ wymiarów oraz wytrzyma³oœci¹ mechaicz¹ wystarczaj¹c¹ do tego by rusztowaie staowi³o wsparcie dla zasiedlaj¹cych je komórek. W³aœciwoœci mechaicze rusztowañ zale ¹ g³ówie od ich budowy chemiczej, mechaizmu zestalaia, gêstoœci usieciowaia oraz ch³ooœci wody w warukach fizjologiczych. Musz¹ byæ jak ajbardziej zbli oe do w³aœciwoœci tkaki, w której materia³ ma byæ implatoway [15]. Parametrem decyduj¹cym o u yteczoœci rusztowañ wstrzykiwalych jako tymczasowych materia³ów zastêpczych, jest ich zdoloœæ do biodegradacji w warukach fizjologiczych. Dwa podstawowe mechaizmy degradacji, którym podlegaj¹ rusztowaia biodegradowale to rozk³ad hydrolityczy oraz rozk³ad pod wp³ywem ezymów. Szybkoœæ procesu degradacji powia byæ dostosowaa do szybkoœci regeeracji tkaki [15], gdy zbyt powola degradacja mo e utrudiaæ przejmowaie fukcji przez owo utworzo¹ tkakê. G³ówymi czyikami determiuj¹cymi szybkoœæ degradacji s¹: charakter wi¹zañ i grup fukcyjych sk³adików polimerowych oraz ich masa molowa, gêstoœæ usieciowaia, a tak e morfologia rusztowaia i jego porowatoœæ. Ie czyiki wywieraj¹ce wp³yw a szybkoœæ degradacji to lokale ph, obecoœæ ezymów i obecoœæ ape³iacza. Rusztowaie wstrzykiwale powio mieæ porowat¹ strukturê umo liwiaj¹c¹ migracjê komórek, przep³yw substacji od ywczych i produktów metabolizmu oraz osadzaie siê zew¹trzkomórkowej macierzy. becoœæ w rusztowaiu wzajemie po³¹czoych porów jest iezbêda. Jedyie wysoce porowata struktura materia³u sytetyczego, o wzajemie po³¹czoych porach, jest w staie zapewiæ w³aœciwe waruki regeeracji i uzupe³ieia ubytku tkaki [18, 19]. Stwierdzoo poadto, e oprócz porowatoœci otwartej (>40 60 %) istoty jest rozmiar porów. Powiie mieœciæ siê w zakresie µm, gwaratuj¹cym mo liwoœæ trasportu i migracji komórek, które w zale oœci od rodzaju tkaki maj¹ wielkoœæ µm [20, 21]. Wiêkszoœæ rusztowañ wstrzykiwalych ie wykazuje bioaktywoœci. W celu adaia im takich w³aœciwoœci, do materia³u s¹ wprowadzae substacje bioaktywe, zwykle czyiki wzrostu. W takim przypadku rusztowaie, oprócz mechaiczego podparcia, s³u y jako oœik specyficzych bia³ek uwaliaych w miejscu wymagaj¹cym regeeracji [22]. Czyiki wzrostu s¹ proteiami wydzielaymi przez wiele typów komórek. Dzia³aj¹ jako moleku³y syga³owe. Wi¹zaie czyika wzrostu z jego receptorem iicjuje wew¹trzkomórkow¹ sygalizacjê, prowadz¹c¹ do idukowaia adhezji, proliferacji, migracji i ró icowaia komórek. Przyk³adem czyików wzrostu s¹ morfogeetycze proteiy koœci (BMPs), których g³ów¹ rol¹ jest gromadzeie w miejscu uszkodzeia mezechymalych komórek macierzystych i ró icowaie ich do komórek koœciotwórczych (osteoblastów). BMPs by³y ju wykorzystywae w przedkliiczych i kliiczych próbach regeeracji koœci [23]. Wybrae wstrzykiwale rusztowaia do regeeracji tkaek Biodegradowale, wstrzykiwale rusztowaia do regeeracji tkaki kostej, stosowae obecie w praktyce kliiczej, to oparty a sk³adikach mieralych CERA- MENT TM [24] lub a prepolimerach otrzymaych z kwasów t³uszczowych pochodzeia aturalego KRYP-

4 152 PLIMERY 2015, 60,r3 TNITE TM [25]. Tego typu substytuty koœci s¹ powszechie u ywae jako materia³ do wype³iaia ubytków koœci twarzoczaszki lub krêgów krêgos³upa. CERAMENT TM opracoway przez szwedzkich aukowców jest produkoway przez szwedzk¹ firmê BNESUPPRT [26, 27]. Sk³ada siê z mieszaiy siarczau wapia (60 %) i hydroksyapatytu (40 %) w biokompatybilym oleju, jest wiêc ca³kowicie mieralym rusztowaiem wstrzykiwalym. Przyk³adem polimerowego implatu formowaego i situ, wykorzystywaego obecie w chirurgii kostej, jest dwusk³adikowy, oparty a poliuretaach KRYPT- NITE TM. Podobie jak klasycze cemety koste, KRYP- TNITE TM ulega zestaleiu w ci¹gu 25 miut po wymieszaiu sk³adików, wskutek reakcji grup fukcyjych ich kompoetów. Pierwszy sk³adik (A) zawiera prepolimer oparty a kwasach t³uszczowych oleju rycyowego posiadaj¹cy grupy izocyjaiaowe, zdole do reakcji z drugim sk³adikiem (B). Z kolei sk³adik B zawiera poliol oparty a kwasach t³uszczowych oleju rycyowego oraz katalizator i wodê. Pory w powstaj¹cym materiale tworz¹ siê dziêki obecoœci ditleku wêgla wygeerowaego w reakcji wody z grupami izocyjaiaowymi sk³adika A. Œredica wiêkszoœci porów mieœci siê w przedziale µm. Do mieszaiy dodaje siê trzeci sk³adik (30 % mas.), którym jest wêgla wapia iereaktywy ape³iacz wprowadzay w celu poprawy wytrzyma³oœci mechaiczej uk³adu. trzymay materia³ jest ietoksyczy, wykazuje isk¹ temperaturê utwardzaia (43 C), wytrzyma³oœæ mechaicz¹ trzykrotie wiêksz¹ i wytrzyma³oœæ dostêpych fosforaowych cemetów kostych i sztywoœæ porówywal¹ ze sztywoœci¹ tkaki kostej g¹bczastej [28]. Warto dodaæ, e KRYPTNITE TM jest wykorzystyway rówie w kardiochirurgii jako materia³ pomociczy do stabilizacji mostka po operacjach wykoywaych z otwarciem klatki piersiowej. Jego u ycie pozwala a zmiejszeie pooperacyjego bólu i poprawê samopoczucia pacjetów w ci¹gu 6 tygodi od operacji oraz skróceie o po³owê czasu powrotu do zdrowia [29, 30]. d 2007 roku obserwuje siê du e zaiteresowaie rusztowaiami wstrzykiwalymi opartymi a poliuretaach [31 38]. Poliuretay wykazuj¹ wiele zalet umo liwiaj¹cych ich zastosowaie w regeeracji tkaki kostej lub chrzêstej. Nale ¹ do ich biodegradowaloœæ, ietoksyczoœæ oraz mo liwoœæ otrzymywaia wstrzykiwalych uk³adów formowaych i situ, z efektem egzotermiczym sieciowaia iepowoduj¹cym wzrostu temperatury powy ej 40 C. Pierwsze doiesieia literaturowe dotyczy³y uk³adów dwusk³adikowych, w których do utworzeia implatu i situ wykorzystywao reakcjê grup izocyjaiaowych z hydroksylowymi, przy czym sk³adik izocyjaiaowy staowi³ tetrafukcyjy produkt reakcji petaerytrytu z diizocyjaiaem etylolizyy (LDI) (schemat A) [31, 32]. Drugi sk³adik czteroramiey poliol otrzymywao w wyiku kodesacji petaerytrytu z kwasem glikolowym [31] lub D,L-kwasem mlekowym [32]. W celu poprawy wytrzyma³oœci NC NC Schemat A H H H H HN HN + CN NC mechaiczej, zwil aloœci powierzchi oraz prze ywaloœci i proliferacji przylegaj¹cych do iej komórek, do mieszaiy dodao mieraly ape³iacz -trifosfora wapia ( -TCP). Na podstawie wyików badañ w³aœciwoœci mechaiczych oraz cytotoksyczoœci stwierdzoo, e wstrzykiwale materia³y poliuretaowe mog¹ byæ wykorzystae jako kleje koste lub rusztowaia do regeeracji tkaki zarówo twardej, jak i miêkkiej. Iym sposobem wytwarzaia porowatych implatów by³o zastosowaie trójfukcyjych izocyjaiaów, triizocyjaiau lizyy lub trimeru diizocyjaiau heksametyleu (HDIt) [wzory (I), (II)] [35]. Wymieioe izocyjaiay sieciowao z triolami oligoestrowymi (M = 900 lub CN LTI (I) NC CN NC 1800 g/mol) uzyskaymi w reakcji gliceryy z -kaprolaktoem, glikolidem i D,L-laktydem. Usieciowae materia³y wykazywa³y w³aœciwoœci mechaicze zbli oe do w³aœciwoœci elastomerów, ulega³y doœæ zaczym odkszta³ceiom sprê ystym przy stosukowo iewielkich aprê eiach. Badae rusztowaia by³y w umiarkowaym stopiu podate a degradacjê, jedyie te a bazie LTI degradowa³y ca³kowicie w ci¹gu 26 tygodi, atomiast ubytek masy materia³ów opartych a HDIt po 36 tygodiach wyosi³ %. Uzyskae rusztowaia ie wykazywa³y toksyczoœci w warukach i vitro i i vivo. trzymywao tak e piaki poliuretaowe z udzia- ³em sk³adika poliolowego, do których wprowadzoo zwi¹zki joowe zawieraj¹ce w cz¹steczce aio oraz katio. Dziêki temu zwiêkszy³y siê hydrofilowoœæ i podatoœæ a degradacjê hydrolitycz¹ uzyskaych materia- ³ów [36]. Ze wzglêdu a iewielki efekt egzotermiczy sieciowaia i w³aœciwoœci mechaicze, autorzy [36] sugerowali wykorzystaie tych materia³ów do regeeracji tkaki chrzêstej. LDI (CH 2 ) 6 HDIt NH NH N N NC NC N (CH 2 ) 6 (CH 2 ) 6 NC NC (II)

5 PLIMERY 2015, 60, r3 153 Najowsze doiesieia literaturowe a temat wstrzykiwalych rusztowañ poliuretaowych dotycz¹ materia- ³ów kompozytowych [37, 38]. W publikacji [37] zapropoowao po³¹czeie piaki poliuretaowej z cemetem fosforaowym i wykorzystaie uzyskaego materia³u jako rusztowaia do regeeracji tkaki kostej g¹bczastej. pracowao tak e kompozytowe rusztowaia poliuretaowe o charakterze hydrofilowym, przezaczoe do leczeia ra. Materia³y wytworzoo a bazie prepolimeru otrzymaego w reakcji poli(glikolu etyleowego) (M = 200 g/mol) z LTI oraz trioli oligoestrowych. Do takiej poliuretaowej matrycy wprowadzoo hydrofilowe cz¹stki hialuroiau sodu lub karboksymetylocelulozy, co wp³yê³o a przebieg spieiaia podczas tworzeia rusztowaia, reguloway dziêki absorpcji wilgoci z ray. Autorzy sugeruj¹, e takie materia³y biodegradowale mog¹ dzia³aæ jako tymczasowe rusztowaia, a których powierzchi przylegaj¹ce fibroblasty mog¹ proliferowaæ i tym samym iicjowaæ regeeracjê skóry [38]. H CH 3 CH 3 H (III) Ze wzglêdu a budowê ³añcucha g³ówego idealym kompoetem wstrzykiwalych implatów formowaych i situ jest poli(fumara 1,2-propyleu) [PPF, wzór (III)]. Dziêki obecoœci wi¹zañ podwójych w ³añcuchu g³ówym tego liiowego poliestru mo e o ulegaæ sieciowaiu rodikowemu, a w wyiku jego hydrolizy powstaj¹ ietoksycze produkty degradacji glikol 1,2-propyleowy i kwas fumarowy [39]. W ajowszych badaiach stwierdzoo, e profil cytotoksyczy PPF jest zbli oy do profilu ietoksyczego polietyleu du ej gêstoœci (PE-HD). PPF ie wykazuje cytotoksyczoœci w warukach i vitro wobec czterech ró ych liii komórkowych: ludzkich mezechymalych komórek macierzystych, fibroblastów, preosteoblastów oraz psich mezechymalych komórek macierzystych [40]. Badaia ad wykorzystaiem PPF jako sk³adika wstrzykiwalych kompozycji chemo- i œwiat³outwardzalych s¹ prowadzoe od lat 90-tych, a ich temat pojawi³o siê wiele artyku³ów, w tym przegl¹dowych [12 15, 41 44]. Wiele prac poœwiêcoo materia³om aokompozytowym opartym a PPF, zawieraj¹cym aoape³iacze mierale hydroksyapatyt lub -TCP [45, 46], aorurki wêglowe [47] oraz fukcjoalizowae cz¹stki tleku gliu [48]. Na bazie PPF opracowao tak e kompozycjê wstrzykiwal¹, zawieraj¹c¹ uk³ad spieiaj¹cy wêgla sodu lub wêgla wapia/kwas cytryowy pozwalaj¹cy a otrzymaie i situ materia³u o porowatej strukturze [49]. Podobie jak w reakcji grup izocyjaiaowych z wod¹, w wyiku rozk³adu wêglaów w obecoœci awet s³abych kwasów wydziela siê ditleek wêgla powoduj¹cy powstawaie porów. Najowsze doiesieia literaturowe dotycz¹ prób opracowaia materia³ów utwardzalych z PPF sieciowaego z udzia³em ró ych wielofukcyjych prepolimerów [50 53]. Autorzy [50] propouj¹ wykorzystaie do sieciowaia PPF produktu reakcji oleju rycyowego z bezwodikiem maleiowym. Z kolei w [51] do sieciowaia zastosowao trzy diakrylay poli( -kaprolaktou), ró i¹ce siê mas¹ molow¹, stopiem krystaliczoœci i temperatur¹ topieia. statie prace zespo³u S. Waga obejmuj¹ otrzymywaie materia³ów opartych a PPF sieciowaym z udzia³em akrylowaego poli(glikolu etyleowego) [52] lub metakrylowaych aocz¹stek silseskwioksau [53]. W literaturze opisao tak e uk³ady fotopolimeryzowale oparte g³ówie a PPF, opracowywae jako biodegradowale matryce implatowale, ale te jako wstrzykiwale uk³ady kotrolowaego uwaliaia leków [54 58]. bszery, szczegó³owy przegl¹d fotoczu- ³ych wstrzykiwalych uk³adów polimerowych do zastosowañ biomedyczych opublikowao wczeœiej [14]. Fotopolimeryzacja spe³ia wiele wymagañ stawiaych polimeryzacji prowadzoej i vivo. Uzyskay materia³ w postaci ciek³ej, w ³atwy sposób zaaplikoway w miejsce docelowe, po szybkiej polimeryzacji w temperaturze fizjologiczej tworzy polimerowy implat o za³o oych wymiarach. Uk³ady takie wymagaj¹ zastosowaia fotoczu³ych iicjatorów, geeruj¹cych rodiki pod wp³ywem œwiat³a widzialego lub promieiowaia ultrafioletowego, oraz doprowadzeia Ÿród³a promieiowaia. W przypadku uszkodzeñ koœci jest mo liwe przeprowadzeie zabiegu operacyjego z wykorzystaiem fotopolimeryzacji do utwardzeia wprowadzoego materia³u. Do ubytku kostego wprowadza siê przewód, którym jest dostarczaa ciek³a kompozycja zawieraj¹ca fotoiicjator. Rówolegle, wprowadzoym œwiat³owodem, jest przesy³ae promieiowaie laserowe. Zabieg jest moitoroway za pomoc¹ aparatu retgeowskiego, pozwalaj¹cego a kotrolowaie procesu i bardzo dok³ad¹ warstwow¹ fotopolimeryzacjê [59]. Jak dotychczas brak jedak doiesieñ o wykorzystaiu tej metody w praktyce kliiczej. Uk³ady fotopolimeryzowale s¹ przede wszystkim stosowae w detystyce, gdzie g³ówym sk³adikiem powszechie u ywaych wype³ieñ stomatologiczych s¹ dimetakrylay tj. bis-gma, dimetakryla glikolu trietyleowego oraz wiele iych [6, 7]. IMPLANTY WSTRZYKIWALNE JAK UK ADY KNTRLWANEG UWALNIANIA LEKÓW Zaiteresowaie uk³adami pozajelitowego dostarczaia leków wyika ze stale ros¹cej liczby leków, które ie mog¹ byæ podawae doustie. Pomimo itesywie prowadzoych badañ ad alteratywymi sposobami podawaia substacji lecziczych (p. przezskórie, wziewie), ajwiêkszym problemem pozostaje ograiczoa lub zró icowaa przyswajaloœæ leku aplikowaego w sposób iy i doustie. Wiele substacji lecziczych charakteryzuje wysoka aktywoœæ i krótki czas pó³trwaia. W przypadku uk³adów pozajelitowych, pozwalaj¹cych a uwaliaie leku bezpoœredio w miejscu aplikacji,

6 154 PLIMERY 2015, 60,r3 jego dawka jest zredukowaa, ograiczoa te jest toksyczoœæ uk³adu. Typowe uk³ady pozajelitowego dostarczaia leków s¹ stosowae w leczeiu iektórych owotworów (rak piersi lub prostaty), w lokalej chemioterapii, terapii chorób oka lub w lokalym leczeiu ifekcji. Dostêpe s¹ ró e postaci omawiaych uk³adów, p.: liposomy i micele [60, 61], implaty [62], mikrocz¹stki [63], aocz¹stki i aokapsu³ki [64, 65]. Spoœród wymieioych jedyie implaty i mikrocz¹stki maj¹ zaczeie aplikacyje [66, 67]. Prefabrykowae implaty, wytwarzae metod¹ wyt³aczaia, umieszcza siê pod skór¹ za pomoc¹ specjalego urz¹dzeia implatuj¹cego lub du ej ig³y. W przypadku iedegradowalych uk³adów (p. Vatas, Viadur ) implaty ale y usu¹æ po zakoñczeiu okresu uwaliaia. Polimery tworz¹ce materia³y biodegradowale degraduj¹ do zwi¹zków metabolizowaych lub wydalaych przez orgaizm, zarówo w czasie uwaliaia leku, jak i po jego zakoñczeiu. Przyk³adem takiego uk³adu jest Zoladex stosoway w terapii owotworów piersi i prostaty. Implat o d³ugoœci 10 mm i œredicy 1 mm, wykoay z kopolimeru poli(laktyd-co-glikolid) (PLGA), jest wprowadzay raz a 28 di. Implaty o miejszych rozmiarach s¹ u ywae w leczeiu chorób oczu [68]. Wady prefabrykowaych implatów wyikaj¹ce ze sposobu ich wytwarzaia, a tak e z procedury wprowadzaia do cia³a pacjeta, sk³oi³y do podjêcia próby opracowaia uk³adów alteratywych, których wytwarzaie by³oby ³atwe i iedrogie, a aplikacja w docelowym miejscu szybka i bezbolesa. Wstrzykiwale i biodegradowale uk³ady formowae i situ w du ym stopiu spe³iaj¹ wy ej wymieioe wymagaia [66, 67, 69]. Zaletami takich uk³adów s¹: mo liwoœæ lokalego dostarczeia substacji lecziczych, ³atwa i ieiwazyja aplikacja, ci¹g³e, utrzymuj¹ce siê w wymagaym czasie stê eie leku, mo liwoœæ zaprojektowaia procesu jego uwaliaia, redukcja efektów uboczych zwi¹zaych z ogóloustrojowym dostarczaiem leku oraz zwiêkszoy komfort pacjeta. Implaty formowae i situ w wyiku wytr¹ceia polimeru (separacji faz) Kocepcja ISFI, polegaj¹ca a wprowadzeiu w wymagae miejsce roztworu polimeru zawieraj¹cego lek i utworzeiu implatu w wyiku wytr¹ceia polimeru, pojawi³a siê a pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych jako techologia Atrigel, opracowaa przez Du a i wspó³pr. [69 72]. Dostêpe komercyjie i stosowae kliiczie uk³ady oparte a tej techologii przedstawioo w tabeli 1. Nierozpuszczaly w wodzie, biodegradowaly polimer, staowi¹cy tutaj oœik sk³adika bioaktywego, jest rozpuszczoy w mieszaj¹cym siê z wod¹, biokompatybilym rozpuszczaliku orgaiczym. Lek wprowadza siê do roztworu polimeru bezpoœredio przed iiekcj¹, tak, by otrzymaæ mo liwy do wstrzykiêcia roztwór lub dyspersjê. Po aplikacji preparatu rozpuszczalik dyfuduje do okoliczych tkaek, a wode p³yy fizjologicze przeikaj¹ do roztworu, co prowadzi do wytr¹ceia polimeru i uformowaia implatu w miejscu wstrzykiêcia. Lek uwiêzioy w matrycy polimerowej podczas wytr¹caia uwalia siê w wyiku dyfuzji lub/i degradacji implatu. W charakterze oœików leku stosuje siê zwykle polimery biodegradowale, takie jak: poli( -hydroksykwasy), polibezwodiki i poliortoestry. Do biodegradowalych poliestrów alifatyczych, które uzyska³y akceptacjê FDA, zalicza siê poliglikolid (PGA), Tabela 1. Uk³ady dostarczaia leków oparte a ISFI, dostêpe komercyjie lub w fazie badañ kliiczych Table 1. Drug delivery systems based o ISFI, commercially available or uder cliical studies Nazwa hadlowa Sk³ad uk³adu Lek/czas uwaliaia Wskazaie Status produktu/producet Atridox PDLLA, NMP doxycyklia/21 di choroby przyzêbia akceptacja FDA 1998/Zila Ic. akceptacja MHRA* 2003 [73] (UK)/Atrix Laboratories Ltd. Atrisorb-D FreeFlow TM PLA, NMP doxycyklia 4 %/7 di choroby przyzêbia akceptacja FDA 2000/Zila Ic. [74] Eligard Lupro Depot TM Sadostati LAR PSIDUR TM Relday TM PLGA, NMP PLGA, NMP PLGA, NMP octaoizomaœla sacharozy octaoizomaœla sacharozy octa leuprolidu/ 6 miesiêcy octa leuprolidu/ 6 miesiêcy octa oktreotydu/ 3 miesi¹ce bupiwakaia/3 di risperido * Medicies ad Healthcare Products Regulatory Agecy, Uited Kigdom. rak prostaty rak prostaty, edometrioza akromegalia, owotwory o³¹dka, trzustki, jelit i euroedokrye pooperacyje stay bólowe schizofreia, choroba afektywa dwubieguowa akceptacja FDA 2002/Saofi-avetis akceptacja FDA 1995/ AbbVie Ic. akceptacja FDA 1998/Novartis Pharmaceuticals Corp. Akceptacja MHRA* 2007 (UK)/ Novartis Pharmaceuticals faza II i III badañ kliiczych 2013/DURECT Corp. faza I badañ kliiczych /DURECT Corp., Zogeix Ic. Literatura [75] [76] [77] [78] [79]

7 PLIMERY 2015, 60, r3 155 T a b e l a 2. Wybrae w³aœciwoœci typowych rozpuszczalików orgaiczych wykorzystywaych w uk³adach ISFI (a podstawie kart MSDS rozpuszczalików [88]) T a b l e 2. Selected properties of commo orgaic solvets used i ISFI formulatios (o the basis of Material Safety Data Sheets [88]) Rozpuszczalik Rozpuszczaloœæ w wodzie Gêstoœæ (25 C) g/cm 3 Temperatura topieia, C LD 50, mg/kg NMP bez ograiczeñ 1, R DMS bez ograiczeñ 1, R 2-Pirolido bez ograiczeñ brak daych R Triocta gliceryy 61,2 g/l (20 C) 1, R Cytryia trietylu Bezoesa etylu rozpuszczaloœæ ograiczoa rozpuszczaloœæ ograiczoa 1,140 brak daych 5900 R 1, R Alkohol bezylowy 33 g/l (20 C) 1, R PEG 300 bez ograiczeñ 1, R PEG 400 bez ograiczeñ 1, R Glikol 1,2-propyleowy bez ograiczeñ 1, R,22500 SR Eter tetrahydrofurfurylowy glikolu polietyleowego (glikofurol) bez ograiczeñ 1,090 brak daych 980 R LD 50 dawka œmiertela dla po³owy badaej populacji, R doustie, szczur; SR podskórie, szczur. polilaktyd (PLA), PLGA oraz poli( -kaprolakto) (PCL) [80, 81]. Zamie¹ cech¹ wymieioych polimerów jest ich hydrofobowy charakter (ierozpuszczaloœæ w wodzie), pozwalaj¹cy a wytr¹ceie polimeru i utworzeie implatu w warukach fizjologiczych. ISFI zawieraj¹ce PLGA by³y wykorzystywae jako uk³ady dostarczaia wielu ró ych substacji bioaktywych, pocz¹wszy od iewielkich hydrofilowych lub hydrofobowych cz¹steczek, po du e cz¹steczki bia³ek lub peptydów. Przyk³adowymi substacjami bioaktywymi, których uwaliaie badao s¹: octa leuprolidu [82], diltiazem [83], ludzki hormo wzrostu [84], octa busereliy [83], aspirya [85], feretyid [86] oraz risperido [87]. Jak ju wspomiao, w ISFI uwaliaj¹cych substacje bioaktywe wykorzystuje siê orgaicze, biokompatybile rozpuszczaliki, efektywie rozpuszczaj¹ce polimery oraz, przyajmiej czêœciowo (10 % mas.), rozpuszczaj¹ce siê w wodzie lub p³yach fizjologiczych. Nale ¹ do ich N-metylo-2-pirolido (NMP), dimetylosulfotleek (DMS), glikol propyleowy, eter tetrahydrofurfurylowy glikolu polietyleowego (glikofurol), triocta gliceryy oraz poli(glikole etyleowe) o masach molowych g/mol (PEG 300, PEG 400). Najczêœciej u ywaym rozpuszczalikiem jest NMP, ze wzglêdu a zdoloœæ do dobrego rozpuszczaia poli( -hydroksykwasów). Stê eia polimeru w uk³adach z NMP mieszcz¹ siê w przedziale %. W³aœciwoœci ajczêœciej stosowaych w ISFI rozpuszczalików przedstawioo w tabeli 2. Wa ¹ rolê w tworzeiu implatu i situ odgrywa lepkoœæ zarówo rozpuszczalika, jak i powstaj¹cego roztworu. Koiecze jest zachowaie koñcowej lepkoœci ISFI a poziomie gwaratuj¹cym jego wstrzykiwaloœæ. Lepkoœæ roztworu tworz¹cego ISFI zale y od stê eia polimeru w roztworze, a tak e jego masy molowej. Du e stê- eie roztworu polimeru ograicza pocz¹tkowe skokowe uwaliaie leku (ag. burst release) (o %), lecz wad¹ takich roztworów jest du a lepkoœæ, utrudiaj¹ca wstrzykiwaie. Ie czyiki wp³ywaj¹ce a lepkoœæ uk³adu to rodzaj g³ówego rozpuszczalika i, zastosowaego ewetualie, rozpuszczalika dodatkowego [89, 90]. Dyamika przemiay fazowej jest zjawiskiem z³o oym i bezpoœredio zale ym od w³aœciwoœci rozpuszczalika. Kotakt p³yów fizjologiczych z dobrze mieszaj¹cym siê z wod¹ rozpuszczalikiem (NMP, DMS) skutkuje szybk¹ przemia¹ fazow¹ w roztworze polimeru. Zwykle, wytr¹caie trwa od kilku sekud do kilku miut, a efektem jest utworzeie implatu o porowatej strukturze umo liwiaj¹cej szybkie pocz¹tkowe uwaliaie leku [69, 91]. Im wiêksze powiowactwo rozpuszczalika do wody, tym wiêksza szybkoœæ przemiay fazowej. Uk³ady takie s¹ bardziej biokompatybile dziêki hydrofilowemu charakterowi rozpuszczalika. Rozpuszczaliki hydrofobowe (triocta gliceryy, bezoesa etylu) warukuj¹ powol¹ przemiaê fazow¹, której czas trwaia liczy siê w godziach lub awet dobach. Powstaj¹cy implat ma strukturê bardziej zwart¹, z ograiczo¹ liczb¹ porów [92, 93], co wp³ywa a woliejsze uwaliaie leku, jak rówie miejsze pocz¹tkowe skokowe jego uwaliaie. Wiele badañ wskazuje, e masa molowa polimeru w ISFI jest jedym z ajbardziej istotych czyików, od których zale y szybkoœæ uwaliaia substacji aktywej oraz iloœæ uwaliaa pocz¹tkowo. W badaiach uk³adu PLGA/NMP, zawieraj¹cego fluoresceiê jako substacjê modelow¹, ze wzrostem masy molowej polimeru zwiêksza³a siê szybkoœæ przemiay fazowej i szybkoœæ uwaliaia substacji aktywej [94]. ISFI przygotowae z PLGA o miejszej masie molowej (18 000, g/mol) uwalia³y fluoresceiê z miejsz¹ szybkoœci¹ i ISFI

8 156 PLIMERY 2015, 60,r3 oparte a PLGA o wiêkszej masie (50 000, g/mol). Zjawisko to mo a t³umaczyæ miejsz¹ szybkoœci¹ separacji fazowej ISFI zawieraj¹cych polimery o miejszej masie molowej, co mo a przypisaæ ich wiêkszemu powiowactwu do wody. Sprzecze wyiki uzyskao w badaiach ISFI a bazie PLGA uwaliaj¹cych leki o masie molowej wiêkszej i fluoresceiy, tj. octau leuprolidu [95, 96]. bserwowao wiêksze pocz¹tkowe skokowe uwaliaie leku w uk³adzie zawieraj¹cym PLGA o masie molowej g/mol i w uk³adach a bazie PLGA o masie zarówo miejszej ( g/mol), jak i wiêkszej ( g/mol). W iych badaiach wykazao, e ISFI z udzia³em PLGA o du ej masie molowej (48 000, g/mol) wytr¹caj¹ siê szybciej, dziêki czemu wiêksza iloœæ leku zostaje uwiêzioa w implacie. W tym przypadku kotrolowae uwaliaie leku astêpuje z miejsz¹ szybkoœci¹ i obserwuje siê miejsze pocz¹tkowe skokowe uwaliaie. Wp³yw masy molowej polimeru a przemiaê fazow¹ ISFI jest wykorzystyway w celu modyfikowaia wielkoœci pocz¹tkowego skokowego uwaliaia do poziomu optymalego [94]. Ró ica powiowactwa substacji aktywej do uk³adu rozpuszczalik-woda i do uk³adu rozpuszczalik-polimer ma tak e du y wp³yw a jej pocz¹tkowe skokowe uwaliaie. Poprzez dobór rozpuszczalika w uk³adzie ISFI jest mo liwa modyfikacja procesu uwaliaia [90, 91, 97]. Zwiêkszeie hydrofobowoœci rozpuszczalika w przypadku roztworów PLGA zmiejsza szybkoœæ separacji fazowej i skutkuje bardziej rówomierym uwaliaiem. Typowe hydrofobowe rozpuszczaliki wykorzystywae w ISFI to, oprócz wymieioych ju wczeœiej, bezoesa bezylu, alkohol bezylowy i cytryia trietylu. W mieszaiie NMP/triocta gliceryy pierwszy z rozpuszczalików dyfuduje szybciej, co powoduje wytr¹ceie polimeru w zewêtrzej czêœci implatu i uwiêzieie bardziej hydrofobowego trioctau gliceryy w jego wêtrzu, co spowalia wymiaê cieczy i uwaliaie leku [97]. Uk³ady wykorzystuj¹ce separacjê fazow¹ do utworzeia implatu mo a rówie otrzymaæ a bazie biodegradowalych oœików iepolimerowych. Przyk³adem jest ierozpuszczaly w wodzie i wykazuj¹cy du ¹ lepkoœæ ( mpa s) octaoizomaœla sacharozy (SAIB), wytwarzay w wyiku estryfikacji sacharozy bezwodikami octowym i izomas³owym [98]. Zmiejszeie lepkoœci (50 do 200 mpa s) i otrzymaie wstrzykiwalego elu mo a uzyskaæ w wyiku dodaia iewielkich iloœci trioctau gliceryy lub NMP (15 35 %). Po wstrzykiêciu i oddyfudowaiu rozpuszczalika tworzy siê kleista matryca. Zaletami tego uk³adu s¹ iski koszt surowca w porówaiu z kosztem PLGA oraz ³atwoœæ produkcji. Wad¹ atomiast jest zacze pocz¹tkowe skokowe uwaliaie leku, spowodowae wyd³u oym czasem miêdzy wstrzykiêciem a utworzeiem implatu [99]. Uk³ad SAIB, opatetoway przez Souther Biosystems i licecjooway przez DURECT pod azw¹ hadlow¹ SABER TM SABER -Bupivacaie (PSI- DUR TM ), opracowao w celu miejscowego leczeia bólu pooperacyjego (tabela 1). Wstrzykiway podczas zabiegu operacyjego w sposób kotroloway uwalia bupiwakaiê, co zapewia sta³e lokale zieczuleie w ci¹gu 3 di. pracowao rówie uk³ad ISFI ³¹cz¹cy SAIB z PLA reguluj¹cy uwaliaie risperidou [100]. Preparat wykorzystao w produkcie hadlowym o azwie Relday przezaczoym do kotrolowaego uwaliaia tego leku. G³ówym problemem zwi¹zaym z zastosowaiem ISFI wykorzystuj¹cych separacjê polimeru do utworzeia implatu jest mo liwoœæ wyst¹pieia iepo ¹daego, lokalego podra ieia, wywo³aego przez u yte rozpuszczaliki orgaicze oraz opóÿieie miêdzy wstrzykiêciem roztworu, a uformowaiem sta³ego implatu. Badaia biokompatybiloœci roztworów NMP/PLGA i DMS/PLGA u ma³p ie wykaza³y ostrej toksyczoœci, a reakcja tkaek jest taka, jak w odpowiedzi a kotakt z iymi polimerami biodegradowalymi [101]. Ie badaia, prowadzoe a szczurach, wykaza³y potecjal¹ ostr¹ toksyczoœæ w przypadku NMP, DMS, alkoholu bezylowego, cytryiau trietylu oraz ich roztworów PLGA lub PLA [102]. Kolejym wa ym zagadieiem jest stabiloœæ leków i oœika polimerowego, g³ówie PLGA, w uk³adach ISFI. Zaobserwowao, e szybkoœæ degradacji PLGA zwiêksza siê ze wzrostem temperatury przechowywaia i udzia³em wody w rozpuszczalikach. W zwi¹zku z tym zaleca siê przechowywaie roztworów polimerowych w temperaturze 4 C i wprowadzaie substacji aktywych do roztworu bezpoœredio przed wstrzykiêciem. Niektóre substacje aktywe, p. bia³ka, mog¹ ulegaæ deaturacji w stosowaym w ISFI rozpuszczaliku orgaiczym. Podjêto wiêc próbê rozproszeia roztworu polimeru zawieraj¹cego lek w drugiej fazie ciek³ej, któr¹ staowi³ olej arachidowy [83, 102, 103]. Po wstrzykiêciu roztworu, w kotakcie z wodymi p³yami fizjologiczymi astêpuje wytr¹ceie polimeru i utworzeie mikrocz¹stek. Lepkoœæ uk³adów formuj¹cych mikrocz¹stki i situ (ISM, ag. i situ formig microparticles) jest uzale ioa od lepkoœci fazy rozpraszaj¹cej. W porówaiu z ISFI, w uk³adach ISM wykorzystuje siê roztwory polimerów o wiêkszych stê eiach. Poadto, uk³ady ISM charakteryzuj¹ siê miejszym pocz¹tkowym uwaliaiem [102, 103] i miejsz¹ toksyczoœci¹ [101], atomiast g³ów¹ ich wad¹ jest stosukowo ma³a stabiloœæ emulsji. Pasty termoplastycze Uk³ady polimerowe zwae pastami termoplastyczymi opieraj¹ siê a polimerach o iewielkiej masie molowej, charakteryzuj¹cych siê relatywie isk¹ temperatur¹ zeszkleia i temperatur¹ topieia w przedziale C. Uk³ady takie mog¹ byæ wstrzykiwae w postaci ciek³ej, po uprzedim ich ogrzaiu powy ej temperatury topieia lub zeszkleia. W orgaizmie zestalaj¹ siê po och³odzeiu do temperatury cia³a i tworz¹ pó³sta³y

9 PLIMERY 2015, 60, r3 157 (IV) PE I R PE II R (V) R= (CH 2 ) 6 lub R= CH 2 CH 2 (VI) CH 3 C R' PE III R'= (CH 2 ) 4 lub (CH 2 ) 8 (VII) R' R (CH C ) 2 R' R= CH 3 lub H R'= (CH 2 ) 10 lub (CH 2 ) 12 PE IV implat o przed³u oym czasie uwaliaia leku. Graicza liczba lepkoœciowa tych polimerów, mierzoa w temp. 25 C, powia siê mieœciæ w przedziale 0,05 0,8 dl/g. Uk³ady o graiczej liczbie lepkoœciowej miejszej i 0,05 dl/g ie wykazuj¹ przed³u oego czasu uwaliaia leku, a uk³ady o graiczej liczbie lepkoœciowej przekraczaj¹cej 0,8 dl/g s¹ zbyt lepkie, co uiemo liwia ich wstrzykiêcie [104]. Wstrzykiwae polimery o temp C zachowuj¹ siê jak lepkie ciecze i ³atwo p³y¹ pod obci¹ eiem. Leki wprowadza siê do stopioego polimeru a drodze prostego mieszaia, bez koieczoœci u ycia rozpuszczalików orgaiczych, co staowi ogrom¹ zaletê takiego uk³adu. Do otrzymywaia polimerów typu biodegradowalych past termoplastyczych wykorzystywao moomery, takie jak: glikolid, laktydy, -kaprolakto, wêgla trimetyleu, dioksao oraz ortoestry [ ]. Niektóre z polimerów propoowaych do zastosowaia jako pasty termoplastycze, maj¹ wysokie wartoœci temperatury przemia fazowych, wiêc wstrzykiêcie jest mo liwe po ogrzaiu ich powy ej 60 C. Wprowadzeie materia³u o tak wysokiej temperaturze powoduje ekrozê s¹siaduj¹cej tkaki i otoczeie implatu tkak¹ w³ókist¹, spowaliaj¹c¹ dyfuzjê leku. Aby uik¹æ takich problemów opracowao biodegradowale pó³sta³e hydrofobowe poliortoestry [PE, wzory (IV) (VII)] [109]. Spoœród opisaych czterech geeracji poliortoestrów, g³ówie PE trzeciej i czwartej geeracji badao pod k¹tem wykorzystaia ich jako wstrzykiwale implaty. Stwierdzoo, e PE o ma- ³ej masie molowej, charakteryzuj¹ce siê temperatur¹ miêkieia z przedzia³u C, s¹ biokompatybile w orgaizmach ludzkich i zwierzêcych [110]. Poliortoestry przewa ie ulegaj¹ degradacji i erozji powierzchiowej, co determiuje, w badaiach i vitro, liiowe uwaliaie modelowej proteiy. W zale oœci od struktury polimeru, czas uwaliaia leku mo a zmieiaæ od kilku di do kilku tygodi. Mimo, e PE w badaiach przedkliiczych wykaza³ dobr¹ biokompatybiloœæ ale y przeprowadziæ pe³¹ oceê jego biodegradowaloœci i toksyczoœci. Jak dot¹d opisaego rozwi¹zaia ie zatwierdzoo do stosowaia pozajelitowego. statio zapropoowao u ycie poli(wêglau trimetyleu) (PTMC) i kopolimeru laktydu z -kaprolaktoem, o iewielkich masach molowych ( g/mol), w charakterze potecjalych ISFI typu past termoplastyczych [111]. Zsytezowae polimery wykazywa³y temperaturê zeszkleia z przedzia³u od -60 do -29 C, a w temp. 25 C mia³y postaæ cieczy o ró ej lepkoœci, mo liw¹ do wprowadzeia w miejsce docelowe za pomoc¹ strzykawki. Autorzy sugeruj¹, e PTMC (M = g/mol) mo a wykorzystaæ jako wstrzykiwaly oœik leków iestabilych w œrodowisku kwaœym. PDSUMWANIE Dokoay przegl¹d obejmuje jedyie czêœæ doiesieñ literaturowych dotycz¹cych polimerowych implatów formowaych i situ. Zaprezetowao implaty wstrzykiwale jako rusztowaia tkaek, formowae i situ w wyiku polireakcji z udzia³em grup izocyjaiaowych lub polimeryzacji rodikowej oligomerów i moomerów, iicjowaej g³ówie uk³adami redoks, a iekiedy promieiowaiem UV-VIS. Implaty wstrzykiwale mog¹ byæ formowae i wykorzystywae jako matryce zapewiaj¹ce kotrolowae uwaliaie leku. Uk³ady takie powstaj¹ zwykle w wyiku procesów fizyczych (separacji faz) z zastosowaiem polimerów biodegradowalych. Ze wzglêdu a mo liwoœæ wykorzystaia metod chirurgii ma³o iwazyjej do aplikacji tych materia³ów w po ¹dae miejsce orgaizmu, ale y oczekiwaæ, e zaczeie implatów polimerowych formowaych i situ w ci¹gu astêpych lat bêdzie stale ros³o. LITERATURA [1] (akces ) [2] Kempe S., Mäder K.: J. Cotrol. Release 2012, 161, [3] Kretlow J.D., Klouda L., Mikos A.G.: Adv. Drug Deliv. Rev. 2007, 59,

10 158 PLIMERY 2015, 60,r3 [4] Hou Q., De Bak P.A., Shakesheff K.M.: J. Mater. Chem. 2004, 14, [5] Hatefi A., Amsde B.: J. Cotrol. Release 2002, 80, 9. [6] Shalaby S.W., Salz U.: Polymers for detal ad orthopedic applicatios, CRC Press, Boca Rato 2007, str [7] Moszer R., Salz U.: Prog. Polym. Sci. 2001, 26, [8] ukaszczyk J.: Polimery 2004, 49, 79. [9] Lewis G.: J. Biomed. Mater. Res., Part B 2006, 76B, [10] Lewis G.: J. Biomed. Mater. Res., Part B 2008, 84B, [11] Lewis G.: J. Biomed. Mater. Res., Part B 2011, 98B, [12] ukaszczyk J., Œmiga-Matuszowicz M.: Polimery 2010, 55, 83. [13] Domb A.J., Maor N., Elmalak.: Biomaterials 1996, 17, [14] Skrobot J., El Fray M.: Polimery 2010, 55, 267. [15] Temeoff J.S., Mikos A.G.: Biomaterials 2000, 21, [16] Biofuctioality ad biocompatibility (red. Williams D.F.), Materials Sciece ad Techology, tom 14, VCH, Weiheim [17] Ludskog J.: Scad. J. Plast. Recostr. Surg. Suppl. 1972, 9, 1. [18] Karageorgiou V., Kapla D.: Biomaterials 2005, 26, [19] Satos M.I., Reis R.L.: Macromol. Biosci. 2010, 10, [20] Li X., Wag L., Fa Y., Feg Q., Cui F.Z., Watari F.: J. Biomed. Mater. Res., Part A 2013, 101A, [21] Goooo N., Bhaw-Luximo A., Bowli G.L., Jhurrya D.: Polym. It. 2013, 62, [22] Vo T.N., Kasper F.K., Mikos A.G.: Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, [23] Reis R.L., Sa Roma J.: Biodegradable systems i tissue egieerig ad regeerative medicie, CRC Press, Boca Rato [24] Pat. USA 2003/ A1 (2003). [25] Pat. USA B2 (2011). [26] Nilsso M., Wag J.-S., Wielaek L., Taer K.E, Lidgre L.: J. Boe Joit Surg. 2004, 86-B, [27] (akces ) [28] (akces ) [29] Fedak P.W.M., Kieser T.M., Maitlad A.M. i i.: A. Thorac. Surg. 2011, 92, [30] Fedak P.W.M., Kolb E., Borsato G. i i.: A. Thorac. Surg. 2010, 90, [31] Bozai I.C., Adhikari R., Houshyar S., Mayadue R., Guatillake P., Steves M.M.: Biomaterials 2007, 28, [32] Adhikari R., Guatillake P., Griffiths I., Tatai L., Wickramarata M., Houshyar S. i i.: Biomaterials 2008, 29, [33] Pat. USA (2013). [34] Pat. USA (2013). [35] Hafema A.E., Li B., Yoshii T., Ziekiewicz K., Davidso J.M., Guelcher S.A.: Pharm. Res. 2008, 25, [36] Adhikari R., Dao S.J., Bea P., Le T., Guatillake P. i i.: J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2010, 21, [37] Peroglio M., Gremillard L., Egli D. i i.: Acta Biomater. 2010, 6, [38] Adolph E.J., Hafema A.E., Davidso J.M. i i.: J. Biomed. Mater. Res., Part A 2012, 100A, [39] Timmer M.D., Shi H., Horch R.A. i i.: Biomacromolecules 2003, 4, [40] Wag M.., Etheridge J.M., Thompso J.A. i i.: Biomacromolecules 2013, 14, [41] Peter S.J., Kim P., Yasko A.W. i i.: J. Biomed. Mater. Res., Part A 1999, 44A, ( )44:3%C314::AID-JBM10%3E3.3.C;2-N [42] He S., Timmer M.D., Yaszemski M.J. i i.: Polymer 2001, 42, [43] Timmer M.D., Ambrose C.G., Mikos A.G.: J. Biomed. Mater. Res., Part A 2003, 66A, [44] Fisher J.P., Hollad T.A., Dea D., Mikos A.G.: Biomacromolecules 2003, 4, [45] Lee K.-W., Wag S., Yaszemski M.J., Lu L.: Biomaterials 2008, 29, [46] Cai Z.-Y., Yag D.-A., Zhag N., Ji C.-G., Zhu L., Zhag T.: Acta Biomater. 2009, 5, [47] Sitharama B., Shi X., Walboomers X.F. i i.: Boe 2008, 43, [48] Horch R.A., Shahid N., Mistry A.S. i i.: Biomacromolecules 2004, 5, [49] Kim C.W., Talac R., Lu L. i i.: J. Biomed. Mater. Res., Part A 2008, 85A, [50] Mitha M.K., Jayabala M.: J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2009, 20, S [51] Cai L., Wag S.: Biomaterials 2010, 31, [52] Cai L., Wag K., Wag S.: Biomaterials 2010, 31, [53] Wag K., Cai L., Wag S.: Polymer 2011, 52, [54] Hacker M.C., Haesslei A., Ueda H. i i.: J. Biomed. Mater. Res. 2009, 88A, [55] Ueda H., Hacker M.C., Haesslei A. i i.: J. Biomed. Mater. Res. 2007, 83A, [56] Haesslei A., Ueda H., Hacker M., Jo S., Ammo D. i i.: J. Cotrol. Release 2006, 114, [57] Haesslei A., Hacker M., Mikos A.: Acta Biomater. 2008, 4, 1. [58] Haesslei A., Hacker M., Ueda H. i i.: J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 2009, 20, [59] Jakubiak J., Rabek J.F.: Stosowaa fotochemia polimerów, w pracy zbiorowej Fotochemia Polimerów. Teoria i zastosowaie (red. P¹czkowski J.), Wydawictwo Uiwersytetu Miko³aja Koperika, Toruñ 2003.

11 PLIMERY 2015, 60, r3 159 [60] Alle T.M., Cullis P.R.: Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, [61] Bochot A., Fattal E.: J. Cotrol. Release 2012, 161, [62] Jeloek K., Kasperczyk J.: Polimery 2013, 58, [63] Siha V.R., Treha A.: J. Cotrol. Release 2003, 90, [64] Couvreur P.: Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, [65] Brigger I., Duberet C., Couvreur P.: Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, [66] Rhee Y.S., Park C.M., DeLuca P.P., Masour H.M.: Pharm. Tech. 2010, 1 Nov., s6. [67] Thakur R.R.S., McMilla H.L., Joes D.S.: J. Cotrol. Release 2014, 176, 8. [68] Thrimawithaa T.R., Youg S., But C.R. i i.: Drug Discovery Today 2011, 16, [69] Packhaeuser C.B., Schieders J., ster C.G., Kissel T.: Eur. J. Pharm. Biopharm. 2004, 58, [70] Agarwal P., Rupethal I.D.: Drug Discovery Today 2013, 18, [71] Pat. USA (1990). [72] Du R.L.: Drugs Pharma. Sci. 2003, 126, 674. [73] Stoller N.H., Johso L.R., Trapell S., Harrold C.Q., Garret S.: J. Periodotol. 1998, 69, [74] (akces: ) [75] Sartor.: Urology 2003, 61, [76] (akces: ) [77] James R.A., Coel M.M.C., Roberts G.A. i i.: J. Cli. Edocriol. Metab. 2002, 87, [78] (akces: ) [79] Lu Y., Yu Y., Tag X.: J. Pharm. Sci. 2007, 96, [80] Zhag Y., Cha H.F., Leog K.W.: Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, [81] Jeloek K., Kasperczyk J.: Polimery 2013, 58, [82] Zare M., Mobedi H., Barzi J. i i.: J. App. Polym. Sci. 2008, 107, [83] Kraz H., Bodmeier R.: It. J. Pharmacol. 2007, 332, [84] Brodbeck K.J., Pushpala S., McHugh A.J.: Pharm. Res. 1999, 16, [85] Tag Y., Sigh J.: It. J. Pharmacol. 2008, 357, [86] Wischke C., Zhag S., Mittal S., Schwedema S.P.: Pharm. Res. 2010, 27, [87] Dog S., Wag S., Zheg C., Liag W., Huag Y.: Soft Matter. 2011, 7, [88] (akces ). [89] Algi Yapar E., Ari N., Baykara T.: Turk. J. Pharm. Sci. 2010, 7, 9. [90] Liu H., Vekatrama S.S.: J. Pharm. Sci. 2012, 101, [91] Graham P.D.D., Brodbeck K.J., McHugh A.J.: J. Cotrol. Release 1999, 58, [92] McHugh A.J.: J. Cotrol. Release 2005, 109, [93] Rama C., McHugh A.J.: J. Cotrol. Release 2005, 102, [94] Patel R.B., Carlso A.N., Solorio L., Exer A.A.: J. Biomed. Mater. Res., Part A 2010, 94A, [95] Astaeh R., Erfa M., Moghimi H., Mobedi H.: J. Pharm. Sci. 2009, 98, [96] Eliaz R.E., Kost J.: J. Biomed. Mater. Res. 2000, 50, dx.doi.org/ /(sici) ( )50:3%3c388::aid- -JBM13%3E3.0.C;2-F [97] Liu Q., Zhag H., Zhou G. i i.: It. J. Pharm. 2010, 397, [98] Lee J., Jallo G.I., Peo M.B. i i.: Toxicol. Appl. Pharmacol. 2006, 215, [99] Li X., Yag S., Jixig G. i i.: J. Mater. Sci. Mater. Med. 2012, 23, [100] Lu Y., Tag X., Cui Y. i i.: Eur. J. Pharm. Biopharm. 2008, 68, [101] Royals M.A., Fujita S.M., Yewey G.L. i i.: J. Biomed. Mater. Res. 1999, 45, ( )45:3%3C231::AID-JBM11%3E3.0.C;2-H [102] Kraz H., Brazeau G.A., Napapor J. i i.: It. J. Pharm. 2001, 212, [103] Kraz H., Bodmeier R.: Eur. J. Pharm. Sci. 2008, 34, [104] Chitkara D., Shikaov A., Kumar N., Domb A.J.: Macromol. Biosci. 2006, 6, [105] Amsde B., Hatefi A., Kight D., Bravo-Grimaldo E.: Biomacromolecules 2004, 5, [106] Dorduoo S.K., ktaba A.M.C., Huter W. i i.: J. Cotrol. Release 1997, 44, [107] Eimahl S., Behar-Cohe F., Tabatabay C. i i.: J. Biomed. Mater. Res. 2000, 50, ( )50:4%3C566::AID-JBM12%3E3.0.C;2-M [108] Tomkis A., Kotopoulou M., Amsde B.: J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 2005, 16, [109] Heller J., Barr J., Ng S.Y. i i.: Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50, [110] Eimahl S., Capacioi S., Schwach-Abdellaoui K. i i.: Adv. Drug Delivery Rev. 2001, 53, [111] Lopez A., Persso C., Hilbor J., Rojas R.: Polym. Adv. Tech. 2013, 24, trzymao 14 III 2014 r.