مقدمه مقدماتی

تقاطع علوم مواد و مهندسی زیست پزشکی پیشرفت قابل توجهی در طراحی دستگاه های آزاد پزشکی کنترل شده داشته است، در میان تغییرات ترین توسعه پوشش های سازگار با زیست است که تحویل دقیق، خاص سایت از عوامل درمانی را فعال می کند.این پوشش ها نه تنها ادغام دستگاه را با بافت های انسانی بهبود می بخشد، بلکه پزشکان اجازه می دهد تا ژنوم های دارویی را به نیازهای فردی بیمار منتقل کنند.

بنیاد پوشش های سازگار با Bio

پوشش های سازگار با بیو لایه های نازک مواد مهندسی شده برای ارتباط با محیط های بیولوژیکی است، نقش اصلی آنها این است که واکنش های ایمنی نامطلوب را به طور ایمن با محیط زیست بیولوژیکی، پوشش مواد شیمیایی تنظیم شده، یا مهمتر از آن، مواد کنترل شده از مواد مخدر شامل پلیمر های تجزیه و تحلیل شده (به عنوان مثال، پلی لاکتیک، اسید هیدروکو، هر کدام از مزایای اسید هیدروژتیک، پوشش طبیعی است.

تکنیک های ساخت پوشش مدرن، مانند الکترولیت ها، مونتاژ لایه به لایه، و پوشش دی ان ای ، اجازه می دهد کنترل دقیق بر ضخامت، منافذ و خشن بودن سطح، این پارامترها به طور مستقیم بر چگونگی ارتباط پوشش با سلول ها و چگونه به سرعت مواد منفجره آزاد شده است درک این نوآوری های اساسی برای قدردانی از نوآوری های ضروری است که دنبال آن هستند.

مکانیسم های کنترل آزاد از پوشش

انتشار کنترل شده از یک پوشش می تواند از طریق چندین مکانیسم فیزیکی یا شیمیایی رخ دهد.

  • [FLT: 1 ] دارو در داخل یک ماتریس پلیمری حل و فصل یا پراکنده می شود. نرخ انتشار توسط منافذ Fickian از طریق پلیمر یا از طریق ایجاد شده به عنوان degrades پلیمر اداره می شود.
  • [FLT: 1 ] مواد پوشش خود را در طول زمان تجزیه (به عنوان مثال، از طریق هیدرولیزیس یا عمل آنزیمی)، به طور مداوم در معرض مواد مخدر جاسازی شده است.این مکانیسم برای پلیمرهای تجزیه و تحلیل شده معمول است.
  • ] کنترل شده: هیدروگلها آب را جذب و گسترش می کنند، ایجاد منافذ شبکه به اندازه کافی بزرگ برای مولکول های مواد مخدر برای پخش تغییرات در pH یا دما می تواند تورم را تحریک کند.
  • [FLT 1] محرک های خارجی یا محلی (pH، دما، غلظت گلوکز، حضور آنزیم) باعث تغییر هماهنگ در پوشش می شود، به طور ناگهانی یا به تدریج تغییر خویشاوندی را آزاد می کند.

هر مکانیسم ارائه می دهد یک نمایه آزاد مختلف - سفارش صفر، سفارش اول یا تپ اختر - و طراحی پوشش باید با پنجره درمانی مطلوب مطابقت دارد، به عنوان مثال، است که مواد مخدر ضد تولید کننده نیاز به یک آزاد پایدار و پایدار در طول هفته تا ماه ها، در حالی که برخی از سنسورهای قابل کاشت از انتشار مواد ضد التهابی بلافاصله پس از قرار دادن.

نوآوری های اخیر در تکنولوژی پوشش

پوشش های نانوساختاری

نانوتکنولوژی اساسا عملکرد پوشش های سازگار با زیست را تغییر داده است (با پوشش های مهندسی) در مقیاس نانومتر، محققان می توانند به طور چشمگیری سطح را افزایش دهند، که ظرفیت بارگیری مواد مخدر را افزایش می دهد و اجازه می دهد تا شبیه سازی های ظریف برای تحویل اسید های اضافی (FLT:0Nanoporous پوشش های اسکن، مانند کسانی که از یک اکسید تیتانیوم ساخته شده اند، به طور منظم با مواد افزودنی مخلوط شده است که می تواند مواد مخدر تولید کند.

۲- پوشش های هوشمند (Stimuli-Responsive)

مفهوم پوشش های هوشمند به موادی اشاره دارد که رفتار خود را در پاسخ به سیگنال های فیزیولوژیکی خاص تغییر می دهند، این بدان معنی است که پوشش تنها زمانی که بارگیری می شود، و در آن نیاز است محرک های مشترک شامل:

  • پوشش متشکل از پلی الکترولیتی یا هیدروژل حساس pH در محیط های اسیدی (به عنوان مثال، سایت های تومور، معده) اما در pH خنثی باقی مانده است.
  • پلیمرهای پاسخگو مانند پلی (N-isopropylacrylamide) تحت انتقال فاز برگشت پذیر در دمای بدن، قادر به انتشار "در حال حاضر" هستند.
  • آنزیم ها: پوشش حاوی توالی های پپتیدی قابل بازیافت توسط متالولوپروتئیناز ماتریس که در بافت های ملتهب بالا می رود، تخریب می شوند.
  • پوشش مبتنی بر اسید Phenylboronic به طور برگشت پذیر گلوکز متصل، ارائه بالقوه برای تحویل مواد مخدر مرتبط با دیابت.

پوشش های هوشمند به ویژه برای دستگاه های قابل کاشت ارزشمند هستند که در آن محیط محلی در طول زمان تغییر می کند، مانند بهبود زخم یا درمان تومور ( مواد بررسی طبیعت، 2019.

۳- پوشش های فعال

فراتر از حامل های مواد مخدر، پوشش های فعال به طور فعال با سیستم های بیولوژیکی برای ارتقاء شفا یا بازسازی درگیر می شوند، آنها اغلب شامل (FLT:0) عوامل رشد، پپتیدها یا پروتئین ها هستند که سلول های سیگنال را به تکثیر، تمایز و یا مهاجرت می کنند.به عنوان مثال، پوشش برای ایمپلنت استخوان می تواند شامل پروتئین مورفئوژنتیک (B2) باشد تا رشد آنزیمی را کاهش دهد (وپاتیکاسیون) در حالی که باعث می شود تا به منظور جلوگیری از کار افتادگی آن ها ثابت کردن و دفع آن ها می شود.

مزایای بالینی پوشش های پیشرفته

نوآوری های شرح داده شده در بالا به مزایای ملموس برای بیماران و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی تبدیل می شوند:

  • عدم سازگاری با محیط زیست: کاهش پاسخ بدن خارجی، فیبروز و التهاب مزمن.
  • کنترل اسپیروتاتیک را پیش بینی کنید: انتشار دارو می تواند با پیشرفت بیماری یا ریتم های شبانه روزی مطابقت داشته باشد.
  • مسمومیت سیستمیک کاهش یافته: تحویل محلی عوارض جانبی معمول از دولت دهان یا داخل وریدی را به حداقل می رساند.
  • نرخ شکست دستگاه پایین تر: پوشش که مهار چسبندگی باکتریایی یا تشکیل بیوفیلم باعث کاهش کاشت های مرتبط با عفونت می شود.
  • درمان شخصی: پوشش می تواند با نرخ انتشار متغیر طراحی شده با توجه به پروفایل های متابولیک خاص بیمار یا ویژگی های بافت.
  • نیاز به جایگزینی: دستگاه های طولانی مدت بار جراحی و هزینه های مراقبت های بهداشتی را کاهش می دهند.

به عنوان مثال، داروهایی که با پلیمرهای تجزیه و تحلیل نانوساختار یافته پوشانده شده اند، میزان بروز در Restenosis را از بیش از 30٪ به کمتر از 10٪ در بسیاری از گروه های بیمار کاهش داده اند.

چالش های فعلی و تنظیم مقررات Hedles

علی رغم وعده، آوردن پوشش های نوآورانه به کلینیک همچنان دشوار است.چالش های کلیدی عبارتند از:

  • ثبات طولانی مدت: بسیاری از مواد جدید به طور غیر قابل پیش بینی در طول سال، به طور بالقوه آزاد کردن محصولات جانبی سمی و یا ایجاد التهاب دیرهنگام.
  • تولید کالری: تکنیک هایی مانند الکترواسپکینگ یا مونتاژ لایه به لایه دشوار است در حالی که حفظ یکنواختی پوشش دسته به جعبه پیچیده در زمین های دستگاه پیچیده به خصوص مشکل است.
  • [FLT: 1] برخی از پلیمر های واکنش دهنده محرک یا بیولوژیک توسط اکسید اتیلن، اشعه گاما یا روش های جایگزینی خودکار سازی باید تایید شود.
  • پوشش اغلب به عنوان محصولات ترکیبی (دستگاه + دارو) طبقه بندی شده است: اداره غذا و داروی ایالات متحده (FDA) نیاز به شناسایی گسترده از هر دو ایمنی مواد پوشش و مشخصات آزاد تحت شرایط فیزیولوژیکی شبیه سازی شده است.
  • در vitro - در همبستگی در مغز: آزمایش های آزاد آزمایشگاهی اغلب به دلیل تفاوت در پویایی مایع، فعالیت آنزیمی و تعاملات سلولی پیش بینی نمی شود.

غلبه بر این موانع نیازمند همکاری نزدیک بین دانشمندان مواد، تولید کنندگان دستگاه و متخصصان نظارتی از مراحل اولیه طراحی است.

مسیر های آینده

نسل بعدی پوشش های سازگار با زیست احتمالاً Multisystem ، ترکیب آزاد مواد مخدر کنترل شده با سنجش، بهبود خود یا حتی خواص حلقه ای امن تر برای نمونه، پوششی که فقط با نشانه های آنتی بیوتیک را باز می کند، به عنوان یک متابولت شناسایی شده است تا حد زیادی خطر مقاومت ضد میکروبی را کاهش می دهد.

به طور خلاصه، نوآوری در پوشش های سازگار زیستی، چشم انداز دستگاه های پزشکی آزاد کنترل شده را از معماری نانوساختار یافته به پاسخگویی هوشمند و بی تحرکی، این پوشش ها کنترل بی سابقه ای بر جایی که، زمانی که و چگونه داروها تحویل داده می شوند، در حالی که چالش های ثبات، مقیاس پذیری و مقررات باقی می ماند، مسیر روشن است: چند منظوره، پوشش های شخصی به زودی به اجزای استاندارد و بهبود اثرات مداخله برای بیماران تبدیل می شوند.