Kalcija fosfātu kaulu cementi aktīvo vielu lokālai piegādei
64. studentu zinātniskās un tehniskās konferences tēzes 2023
Estere Oseļska, Athanasia Pylostomou, Dagnija Loča

Kalcija fosfātu kaulu cementi (CPC) ir sintētiski biosaderīgi materiāli, kas tiek plaši izmantoti bojāto kaulu rekonstrukcijai vai to pilnīgai aizvietošanai, pateicoties to injicējamībai un spējai atjaunot dabīgos kaulaudus. Šādu biomateriālu izstrādei kā cieto fāzi izmanto kalcija ortofosfātus, kas tiek sajaukti ar šķidro fāzi, visbiežāk ar dažādu sāļu ūdens šķīdumu, veidojot injicējamu pastu [1]. Saskaroties ar šķidro fāzi, notiek cementu sacietēšana jeb šķīšanas-nogulsnēšanas reakcija. Šīs reakcijas gaitā notiek kalcija fosfāta izšķīšana no cietās fāzes, kam seko jaunas fāzes izgulsnēšanās, veidojot hidroksilapatītu vai brušītu kā gala produktu [2]. CPC var izmantot arī lokālu zāļu piegādes sistēmu izveidei. Aktīvo vielu ievadot perorāli vai intravenozi, pacienti bieži saskaras ar tādām zāļu blakusparādībām, kā neiroloģiski traucējumi vai rezistenci pret medikamentiem, līdz ar to tādu zāļu piegādes sistēmu izveide, kas spētu medikamentu nogādāt tieši nepieciešamajā vietā un koncentrācijā varētu šīs blakusparādības samazināt vai pat novērst. Aktīvās vielas CPC matricā var iekļaut dažādos veidos, tas ir, pievienojot aktīvo vielu šķidrajā vai cietajā fāzē pirms cementu pagatavošanas, kā arī piesūcinot jau pagatavotos cementus ar zāļu šķīdumu. Šādi pagatavotās sistēmās aktīvās vielas izdalīšanās efektivitāte būs atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram, cementa mikrostruktūras un tā noārdīšanās mehānisma, zāļu šķīdības un to iekļaušanas metodes cementā, kā arī no molekulārās mijiedarbības starp zālēm un cementa matricu. No literatūras ir zināms, ka zāles no CPC visbiežāk izdalās difūzijas ceļā, bet ir iespējams, ka tās turpinās izdalīties arī cementa noārdīšanās laikā [1]. Darba eksperimentālajā daļā tika pagatavoti aktīvās vielas saturoši CPC, kā cieto fāzi izmantojot 650 oC sintezētu 𝛼-trikalcija fosfātu (𝛼-TCP) un kā šķidro fāzi izmantojot 1 M Na sāļu šķīdumu. Kā aktīvās vielas tika izmantoti vairāku zāļu veidi ar atšķirīgām ķīmiskajām īpašībām un pielietojumu: doksorubicīna hidrohlorīds (DOX) ir pretvēža zāles ar molekulmasu (Mw) 580 g/mol, lidokaīna hidrohlorīda monohidrāts (LidHCl) ir pretsāpju zāles ar Mw = 288,81 g/mol, deksametazona nātrija fosfāts (DEXA) ir pretiekaisuma zāles ar Mw = 516,4 g/mol, vankomicīna hidrohlorīds (VAN) ir antibiotikas ar Mw = 1485,7 g/mol. Visām zālēm šķīdība ūdenī ir 50 mg/ml. Aktīvās vielas ietekme uz zāļu izdalīšanās kinētiku tika novērtēta, izmantojot UV-Vis spektrofotometru Evolution 300 pie sekojošiem viļņu garumiem: DOX pie λ= 480 nm, LidHCl pie λ= 210 nm, DEXA pie λ= 242 nm un VAN pie λ= 281 nm. Iegūtie rezultāti parādīja, ka visiem pagatavotajiem CPC ir raksturīga strauju zāļu izdalīšanās pirmajās 24 stundās, un turpmākais aktīvās vielas izdalītais daudzums samazinājās nākamo 7 dienu laikā. Tika novērots, ka DOX izdalīšanās no CPC notika vislēnāk un nedēļas laikā fosfāta buferšķīdumā bija izdalījušies tika 4,91 ± 0,32% no kopējā DOX satura cementā. Tas izskaidrojams ar to, ka DOX struktūrā ir funkcionālās grupas, kas var mijiedarboties ar Ca2+ joniem cementa matricā, veidojot Ca-DOX kompleksus un tādējādi palēninot aktīvās vielas izdalīšanās ātrumu. Savukārt, no LidHCl saturošiem CPC nedēļas laikā izdalījās 12,06 ± 3,06% un no DEXA saturošiem CPC izdalījās 15,93 ± 5,56% aktīvās vielas. No VAN saturošiem CPC izdalīšanās notika visstraujāk un 7 dienu laikā šķīdinošajā vidē pārgāja 28,81 ± 4,41% aktīvās vielas. Iegūtie rezultāmi uzskatāmi parādīja, ka aktīvo vielu izdalīšanās kinētika ir atkarīga no mijiedarbības starp zālēm un CPC matricu. LITERATŪRA [1] Ginebra, M. P.; Canal, C.; Espanol, M.; Pastorino, D; Montufar, E. B. Calcium phosphate cements as drug delivery materials, Advanced Drug Delivery Reviews 2012, 64 (12), 1090–1110. doi: 10.1016/j.addr.2012.01.008. [2] Ginebra, M. P.; Traykova, T.; Planell, J. A. Calcium phosphate cements as bone drug delivery systems: A review, Journal of Controlled Release 2006, 113 (2), 102–110. doi: 10.1016/j.jconrel.2006.04.007.


Atslēgas vārdi
Bone cements, inorganic
Hipersaite
https://www.rtu.lv/lv/mlkf/zinatne-mlkf/konferences-2

Oseļska, E., Pylostomou, A., Loča, D. Kalcija fosfātu kaulu cementi aktīvo vielu lokālai piegādei. No: 64. studentu zinātniskās un tehniskās konferences tēzes, Latvija, Rīga, 28.-28. aprīlis, 2023. Rīga: RTU, 2023, 1.-1.lpp.

Publikācijas valoda
Latvian (lv)
RTU Zinātniskā bibliotēka.
E-pasts: uzzinas@rtu.lv; Tālr: +371 28399196