Леонид Глущенко, MD, PhD, MBAЧто такое срок деградации
Биодеградируемый полиэфир в организме разрушается за счёт гидролиза: материал теряет молекулярную массу, затем механическую прочность и постепенно рассасывается. Главное отличие от нерассасывающихся имплантатов — изделие не требует повторной операции для удаления: волокна и нити разработаны с использованием передовых биорезорбируемых материалов для ускорения заживления.
Практический смысл срока деградации в том, чтобы материал держал нагрузку ровно столько, сколько нужно ткани, и не дольше. Слишком быстрое рассасывание — изделие перестаёт работать до восстановления ткани. Слишком медленное — материал остаётся в организме после того, как опора уже не нужна.
Диапазоны по семействам
Разброс по каталогу — от одного месяца до пяти лет. Ниже материалы упорядочены по скорости деградации.
| Материал | Срок деградации | Применение |
|---|---|---|
| PLGA | от 1 до 6 мес. | нано- и микросомальные лекарственные формы, покрытия пролонгированного действия, наночастицы и микрочастицы |
| PGA и PGLA | от 2 до 12 мес. | хирургические нити, волокна, сетки |
| PLCL | от 3 до 18 мес. | сосудистые имплантаты, изделия для травматологии, регенеративная медицина |
| Полилактид (PLLA, PDLLA) | от 6 мес. до 5 лет | сосудистые имплантаты, травматология, лекарственные формы пролонгированного действия, косметология |
| PCL | 3–4 года | сосудистые имплантаты, волокна и хирургические нити, регенеративная медицина |
Что сдвигает срок: состав
PLGA. Статистические сополимеры D,L-лактида с гликолидом характеризуются хорошей растворимостью и коротким сроком деградации — 1–6 месяцев. Это самый быстрый материал в каталоге, поэтому он основной для лекарственных форм: кинетика высвобождения активного агента настраивается изменением состава и молекулярной массы полимера. Доступные соотношения D,L-лактид/гликолид — 85/15, 75/25, 50/50.
PLCL. Сополимеры L-лактида с ɛ-капролактоном характеризуются повышенной деформируемостью по сравнению с полилактидом и демонстрируют более быструю деградацию: 3–18 месяцев против 6 месяцев — 5 лет у полилактида. Срок разложения и физико-механические характеристики определяются соотношением L-лактид/ɛ-капролактон — 90/10, 75/25, 50/50.
Полилактид. Свойства и надмолекулярная структура меняются в широком диапазоне при изменении содержания звеньев L- и D-формы молочной кислоты; доступные соотношения — 100/0, 50/50, 70/30, 0/100. Именно это семейство даёт самый длинный срок — до пяти лет.
PGA и PGLA. Материалы с высокими физико-механическими характеристиками (прочность 50–100 МПа, модуль Юнга 3–7 ГПа) и регулируемым сроком деградации от 2 до 12 месяцев. Соотношение гликолид/L-лактид — 100/0, 90/10, 15/85.
Молекулярная масса
Второй после состава параметр. Мы выпускаем полимеры с молекулярной массой от 1 000 до 500 000 Да, и она задаёт механическую прочность и срок деградации: от низкомолекулярных марок для лекарственных форм до высокомолекулярных для имплантатов с длительным сроком деградации. Одна и та же марка полимера в разных молекулярных массах — это материалы с разной кинетикой рассасывания.
Концевые группы
Гидрокси-, карбокси-, эфирные и функциональные концевые группы — третий настраиваемый параметр. Вид концевой группы влияет на скорость гидролиза и на кинетику высвобождения активного вещества. Для лекарственных форм пролонгированного и адресного действия это рабочий инструмент наравне с соотношением мономеров.
Как подобрать срок под задачу
- Шовный материал, сетки. PGA и PGLA: высокие физико-механические характеристики и регулируемый срок от 2 до 12 месяцев.
- Лекарственная форма пролонгированного действия. PLGA: кинетика высвобождения настраивается составом и молекулярной массой.
- Сосудистые имплантаты. Полилактид, PCL и PLCL: волокна и трубки сохраняют механические характеристики, пока сосуд восстанавливается, а затем деградируют на безопасные продукты.
- Травматология. PLLA и PLCL: временные имплантаты, не требующие удаления.
- Косметология. Микросферы в дермальных филлерах на основе PLLA, PCL и PLCL — биосовместимых и полностью резорбируемых полимеров.
Что влияет на срок помимо материала
Диапазоны в каталоге относятся к материалу, а не к готовому изделию. На кинетику дополнительно влияют геометрия изделия — диаметр волокна, толщина стенки трубки, размер микросферы — и способ стерилизации: этиленоксид (включая низкотемпературные циклы), гамма- или бета-облучение. Отдельный фактор — влажность на этапе хранения и переработки: о нём подробнее в статье «Почему влажность — главный враг биодеградируемых полимеров».
Полные характеристики всех марок — температура стеклования и плавления, модуль Юнга, прочность, деформируемость — собраны в каталоге полимеров. О том, как соотносятся состав и механика, — в статье «Как выбирают состав полимера под задачу изделия».