Polimery imitujące heparynę

Polimery naśladujące heparynę to syntetyczne związki, które mają podobne właściwości do heparyny , to znaczy mogą być stosowane klinicznie jako antykoagulanty. Związki te, takie jak heparyna, mają ujemną gęstość ładunku, która umożliwia jej interakcję i hamowanie krzepnięcia . Przykładami polimerów naśladujących heparynę są oligomer peptydowy zawierający glukozę lub mannozę , diamina modyfikowana glukozą z pedantowymi monosacharydami. Polimery naśladujące heparynę można również stosować do tworzenia biomateriałów do zastosowań chirurgicznych, takich jak rozruszniki serca, stenty itp.

Heparyna jest szeroko stosowana jako kliniczny antykoagulant, jednak ma wady, które stwarzają zapotrzebowanie na syntetyczne polimery naśladujące heparynę. Wydarzenia takie jak skażenie heparyną w 2008 roku i choroba wściekłych krów dodatkowo zwiększają zapotrzebowanie na silniejsze antykoagulanty. Dodatkowo długotrwałe stosowanie heparyny powoduje trombocytopenię indukowaną przez heparynę.

Obecnie koncentruje się na trzech aspektach syntetycznych polimerów naśladujących: naśladowaniu anionowych domen siarczanowych heparyny, polimeryzacji siarczanowanych sacharydów i siarczanowaniu naturalnie występujących GAG.

Synteza

Polimery naśladujące heparynę można syntetyzować za pomocą różnych mechanizmów. Na początek monomery można syntetyzować lub kupować od firm takich jak Sigma Aldrich. Monomery są podstawowymi podjednostkami polimeru i mogą być zaprojektowane tak, aby zawierały określone grupy funkcyjne, np. cukry , mocznik , które mogą zwiększać biokompatybilność polimeru naśladującego heparynę. Monomery można następnie połączyć ze sobą za pomocą przetworzonej polimeryzacji wywołanej. To specyficzne przetwarzanie można osiągnąć za pomocą różnych mechanizmów, takich jak polimeryzacja stopniowego wzrostu , RAFT itp. W procesie polimeryzacji monomery polimerów naśladujących heparynę są łączone ze sobą kowalencyjnie w celu zwiększenia masy cząsteczkowej. Po polimeryzacji łańcuchy polimerowe mogą być usieciowane, tworząc w ten sposób większą sieć polimerową.

Długość łańcucha, siły międzycząsteczkowe i miejsca reaktywne wpływają na specyficzną funkcję polimeru naśladującego heparynę. Zmieniając strukturę chemiczną polimeru, można wykazywać pewne właściwości. Na przykład badania wykazały, że zmieniając przemianę termiczną polimeru, można wykazać zachowanie pamięci kształtu. W tym miejscu polimer dopasowuje się do zdeformowanego kształtu, a następnie powraca do swojej pierwotnej konfiguracji pod wpływem określonego bodźca. Polimery naśladujące heparynę można zaprojektować tak, aby wykazywały zachowanie pamięci kształtu.

Charakteryzacja

Polimery naśladujące heparynę można scharakteryzować różnymi technikami. Na przykład zarówno protonowy magnetyczny rezonans jądrowy (H1NMR), jak i spektroskopia FTIR mogą pomóc w identyfikacji grup funkcyjnych. Jednak H1NMR przedstawia lepszy obraz struktury chemicznej monomeru. kąta zwilżania mogą pomóc w określeniu hydrofobowości lub hydrofilowości polimeru, co jest niezwykle przydatne przy tworzeniu rozpuszczalnych w wodzie biomateriałów.

Aplikacje

Polimery naśladujące heparynę mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań w organizmie. Należą do nich powłoki rozruszników serca, cewników chirurgicznych i stentów.

Zastosowanie kliniczne

Polimery naśladujące heparynę z pamięcią kształtu mogą być wykorzystywane do tworzenia urządzeń, które usuwają krwawiącą tkankę. Mikrosiłownik (po prawej) to prototyp wewnątrznaczyniowego elektromechanicznego urządzenia do ekstrakcji skrzepów. To urządzenie składa się z mikrosiłownika elektromechanicznego zamontowanego na dystalnej końcówce mikrocewnika Prowlera-14. Mikrosiłownik jest wykonany z polimerowej powłoki z pamięcią kształtu (SMP) na rdzeniu z drutu ze stopu niklu i tytanu z pamięcią kształtu (nitinol) z dołączonymi miedzianymi przewodami w celu dostarczenia prąd. Mikrosiłownik zachowuje kształt prostego pręta, dopóki prąd dostarczany przez zasilacz prądu stałego nie podgrzeje drutu nitinolowego, powodując przekształcenie mikrosiłownika w kształt korkociągu zdolnego do odzyskania skrzepu krwi. W temperaturze ciała leżąca nad nią SMP jest w stanie szklistym i utrzymuje ciasno zwiniętą nitinolową konfigurację w prostej formie do dostarczania wewnątrznaczyniowego. Po umieszczeniu mikrosiłownika poza skrzepem rozpoczyna się ogrzewanie dżulowe. Gdy otaczający SMP jest podgrzewany przez przewodzenie do charakterystycznej temperatury zeszklenia (Tg ≈ 80 ° C), przechodzi do stanu gumowatego, umożliwiając nitinolowi powrót do kształtu korkociągu. Odzyskanie skrzepu krwi następuje poprzez ruch wsteczny. Nitinol zostaje pochłonięty w ciasnej przestrzeni, mimo że się rozszerza, w wyniku czego cofa się, wydobywając tkankę.