Geçtiğimiz on yıl boyunca, şekil hafızalı materyallerin biyomedikal uygulamaları çok aktif bir araştırma alanı haline gelmiştir. Cerrahi tekniklerdeki ilerleme, özellikle minimal invaziv cerrahide, bu materyallerin polimerlerin biyomedikal uygulamalarında yaygın olarak kullanılmasına imkan vermektedir. Bu akıllı malzemeler, geçici olarak sabit bir şekle sahip küçük bir anahtar deliği kesiği ile vücuda büyük bir cihaz yerleştirme olanağı sağlar. Cerrah tarafından kesin bir konumdan sonra, bu tür akıllı malzemeler talep üzerine uygulamaya uygun şekillerini kazanır. Zhang vd. MIS implantasyonu için geçerli olabilecek elektrospinleme ile yeni bir nanofibröz, biyomimetik, şekil hafızası ve biyolojik olarak parçalanabilir poli (D, L-laktit- ko – trimetilen karbonat) göstermiştir.
Nelson vd. polietilen glikol diakrilat ile N-izopropilakrilamidden oluşan hidrojel çift tabakaları geliştirmiştir. Bu tabakaların şişmeden kaynaklanan genleşme farkları kullanılarak kendi kendine katlanma davranışı gözlemlenmiştir. Bu yeni cihazlar değiştirilebilir ve harici uyaranlara karşı tersine çevrilebilir şekil geçişi gösterir. Bu katmanlar, katlanmış yapılara sahip olduklarında manyetik aljinat mikro boncukları koruyabilen mikro yapıları göstermek için farklı amaçlar için tasarlanmıştır. NIR lazer kaynağına maruz bırakıldıktan sonra, mikro boncuklar mikro yapılardan serbest bırakılabilir. Bu nedenle, bu yöntem ilaç ve hücre dağıtım sistemleri için bir çözüm sunar. Tai vd. intraoküler implantasyon uygulaması için 2D parilen-C (PA-C) filmden 3D küresel yapı oluşturarak bir origami tekniğini göstermiştir. Maitland vd. bir arteriyovenöz greftte diyaliz iğnesinin çarpmasından kaynaklanan hemodinamik stresi azaltmak için bir SMP adaptörü geliştirmiştir. Ayrıca şekil hafızalı polimerlerin biyomedikal uygulamalarının en etkili alanları intravasküler stentler, anevrizma tıkanıklığını tedavi etmek ve pıhtı gidermektir.
Damar İçi Stentler
İntravasküler stentler, dünya çapında bir numaralı ölüm nedeni olan kardiyovasküler hastalıkların (KVH) tedavisinde ağırlıklı olarak ana arterlerde veya periferik arterlerde kullanılmaktadır. Bu hastalıktan her yıl diğer nedenlerden daha fazla kişi ölmektedir. İlk üretilen stentler metalik iken ikinci üretilenler ise polimer kaplı ilaç salınımlı metalik stentlerdir. Son üretilen stentler, aynı zamanda ilaç ayrıştırıcı olan biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerdir. Saf polimer stentlerin çıplak metallare kıyasla potansiyel avantajları vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Artan biyouyumluluk,
• Biyolojik olarak parçalanabilirlik,
• Artan ilaç yüklemesi,
• Gelişmiş uyum uyumu,
• Düşük maliyet,
• Hastaya özel cihazlar için imalat kolaylığı,
• Moleküler yüzey mühendisliği ve şekil hafızası etkisinin kullanımı
Metalik stentler, akut tıkanmayı önlemede ve koroner anjiyoplasti sonrası geç restenozu azaltmada etkilidir. Ancak bu konuda hala birçok endişe vardır. Poli-L-laktik asit (PLLA) stentler biyolojik olarak parçalanabili ve yerel olarak ilaç verebilir, ayrıca bunlar Igaki ve Tamai tarafından geliştirilmiştir. PLLA ile biyolojik olarak parçalanabilir stentlerin fizibilitesi, güvenliği ve etkinliğinin insanlarda doğrulandığı bildirilmiştir. Wagner vd. şekil hafızalı termoplastik poliüretanın kendi kendine genişleyebilen bir stent olarak geliştirmiştir. Ve bu bir ilaç dağıtım sistemi olarak kullanılabileceği bildirilmiştir. Bir polimer sistemi, tert-butil akrilattan oluşur. Gall ve ekibi tarafından poli (etilen glikol) dimetilakrilat, minimal invazif kardiyovasküler cihazların spesifik ihtiyaçlarını karşılamak için geliştirilmiştir.
Bu çalışmada, ağırlıkça % 10 çapraz bağlı polimer ağının oda sıcaklığında kısıtlanmadan saklanabileceği ve stent olarak imal edilebilen vücut sıcaklığında aktive edilebileceği bulunmuştur. Chen vd. biyolojik olarak parçalanabilen stentler üretmek için kullanılan şekil hafızalı kitosan bazlı filmler (kitosan/PEO/gliserol) geliştirmiştir. Epoksi bileşik stentin en dikkat çekici özelliği ile çapraz bağlanmış kitosan, sulu bir ortamda hidrasyonu bir uyarıcı olarak kullanarak kıvrımlı bir durumdan hızlı genişleme gösterir. Minimal invaziv cerrahi teknikler kullanılarak bu stent bir artere yerleştirilebilir. Chen ve ekibi bunun üzerinde yapılan başka bir çalışmada, genipin çapraz bağlı kitosan bazlı stentler geliştirilmişlerdir. Bu yeni geliştirilen genipin stentin bir ilaç verme aracı olarak kullanılma olasılığı, bir anti-proliferasyon ilacı olan sirolimus yüklenerek de incelenmiştir. Bulgular, gelişmiş mekanik mukavemete sahip genipin stentin, lokal ilaç dağıtımı için çekici bir stent platformu olarak kullanılabileceğini göstermiştir.
Maitland vd. 40-45 ° C’de fototermal çalıştırma ile tetiklenen bir SMP stentinin (MM5520 termoplastik poliüretan) tasarımını ve imalatını gerçekleştirmiştir. Wang ve ekibi, elastik hafıza konseptini kullanarak vücut sıcaklıklarında (37 ° C) kendi kendine genişleyebilen tamamen biyolojik olarak parçalanabilen polimerik stent geliştirmişlerdir. Bu kendi kendine genişleme, bir vücut damarında balon genişlemesini takiben elastik geri tepme probleminin üstesinden gelmek için tamamen polimerik stentlerde gereklidir. Poli-L-laktik asit ve poliglikolik asit (PLGA) polimerlerinden çift katmanlı biyolojik olarak parçalanabilir stent prototipleri üretilmiştir.
Anevrizma Tedavisi
Anevrizma, bir arterde balon benzeri bir çıkıntı oluşumudur. Bu çıkıntı, arter duvarının bir kısmı zayıfladığında oluşur ve bu da olağandışı genişlemeye neden olur. Herhangi bir arterde anevrizmalar meydana gelebilir; ancak en yaygın olanları aort, serebral (beyinde), popliteal (bacakta, diz arkasında), mezenterik (bağırsakta) ve dalakta arter anevrizmasıdır (dalakta). Her yıl yaklaşık 13.000 kişi aort anevrizmalarından yaşamını yitirmektedir. Ayrıca büyük aort anevrizmalarının tedavisi için cerrahi olası bir seçenektir. Şekil hafızalı polimer köpükler, anevrizma tedavisi için arterde bir doldurma cihazı olarak kullanılarak en çekici malzemelerdir. Wilson ve ekibi, heksametilen diizosiyanat (HDI), N, N, N ‘, N’-tetrakis (2-hidroksipropil) etilendiamin (HPED) ve trietanolamin (TEA) içeren şekil hafızalı polimer köpüğün lazerle yerleştirilebileceğini göstermiştir. Bu çalışmada, 10 mm’lik anevrizma yeni geliştirilmiş bir cihazla tedavi edilmiştir.
Wong ve ekibinin bir çalışmasında, şekil hafızalı polimer Calomer TM, anevrizma bobinleri için bir aday olarak araştırılmıştır. Bu çalışmada, simüle edilmiş bir anevrizma modeli içine yayılan şekil hafızalı polimer bobinler, tipik hemodinamik kuvvetlerin şekil kurtarma sürecini engellemediğini kanıtlamışlardır. Maitland vd. intrakraniyal anevrizma tedavileri için uygun hale getiren yüksek gözenekliliğe sahip şekil hafızalı poliüretan köpük geliştirmiştir. Bu köpüğe % 4 tungsten eklenmesi radyoopasiteyi artırır. Doğal radyoopasite, materyali güvenli bir şekilde iletmek için floroskopi gibi geleneksel hasta görüntüleme modalitelerini kullanarak görselleştirilmesini sağlar. Maitland ve ekibi tarafından Heksametilendiizosiyanat, trietanolamin ve tetrakis (2-hidroksil propil) etilendiamine dayalı bir başka şekil hafızalı polimer köpük geliştirilmiştir. Ve bu anevrizma tedavisi için uygun olduğu bulunmuştur.
Raymonda vd. endovasküler prosedürler için soğuk kış uykusuna yatmış elastik bellek (CHEM) adı verilen sitotoksik olmayan, mutajenik olmayan ve zayıf şekilde trombojenik poliüretan bazlı bir köpük geliştirmiştir. Şekil hafızası özelliği ve muhtemelen modifiye edilmiş Tg veya boyut gözenekleri, bu materyalin, anevrizma endovasküler tedavisinden sonra yeni araçlar geliştirmesine izin vermiştir.
![Akıllı Polimerlerin Potansiyel Biyomedikal Uygulamaları]()
Pıhtı Giderme
Pıhtı GidermeKan düzgün bir şekilde akmadığında pıhtılaşmaya başlayabilir. Bir kan pıhtısı veya trombüs büyümeye devam ederek vücudun belirli bölgelerine kan akışını engelleyebilir, dokulara ve organlara zarar verebilir. Pıhtıların giderilmesi için genellikle bazı tıbbi müdahaleler gerekir. Maitland vd. bir prototip endovasküler elektromekanik pıhtı ekstraksiyon cihazının, şekil hafızalı polimer ve şekil hafızalı nikel-titanyum alaşımı (nitinol) kombinasyonu kullanılarak imal edildiğini bildirmiştir. Bu ön çalışma, SMP-nitinol cihazının akut inme veya diğer tromboembolik hastalıkların tedavisinde bir uygulamaya sahip olabileceğini düşündürmektedir. Ayrıca Maitland ve ekibi, hem kan pıhtısının giderilmesi için yeterli gerilme hem de kateter iletimini sağlamak için yeterli gerilim kapasitesi sağlayan optimal bir çapraz bağlantı yoğunluğunu belirlemişlerdir. Bu belirlemede bir trombektomi cihazı için bir SMP akrilat sistemi kullanmanın uygulanabilirliğini değerlendirmeyi amaçlamışlardır.
Çapraz bağlantı yoğunluğunu değiştirerek akrilik SMP sistemi bildirmişlerdir. Değerlendirilen dört farklı malzeme bileşiminden, % 15 mol bisfenol A (BPA) içeren cihazlar en uygun sonucu vermiştir. Wilson vd. bobin, şemsiye ve mikro yakalayıcı şeklindeki poliüretan mikroaktivatörlerin, bu şekil hafızalı polimeri lazerle aktive ederek pıhtıları gidermek ve felci tedavi etmek için kullanıldığını bildirmiştir. Cihazların çalıştırılması 65 ile 85 ° C arasında elde edilmiştir.
Kaynakça:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7639/ab1af5
https://science.sciencemag.org/content/296/5573/1673
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu