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Die Biokompatibilität von PLGA entschlüsseln: Warum ist es so körperverträglich?
Mit dem schnellen Fortschritt der modernen Medizintechnik hat PLGA (Polymilchsäure-Polyglykolsäure-Copolymer) immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Als von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassenes Biomaterial wird PLGA aufgrund seiner guten Biokompatibilität und biologischen Abbaubarkeit häufig in medizinischen Geräten und Arzneimittelverabreichungssystemen verwendet.
PLGA, das aus Polymilchsäure und Polyoxalsäure besteht, weist eine ausgezeichnete Biokompatibilität auf, hauptsächlich weil seine endgültigen Abbauprodukte für den menschlichen Körper unschädlich sind.
PLGA wird durch Ringöffnungscopolymerisation zyklischer Dimere von Milchsäure und Oxalsäure synthetisiert. Diese Flexibilität im Syntheseprozess ermöglicht die Herstellung verschiedener Zufalls- oder Blockcopolymere aus PLGA, wodurch ihm zusätzliche Eigenschaften verliehen werden können. Je nach Verhältnis der eingesetzten Monomere, z. B. PLGA 75:25, enthält das Copolymer 75 % Milchsäure und 25 % Oxalsäure. Durch diese präzise Formulierung können die Eigenschaften von PLGA für unterschiedliche Anwendungen optimiert werden.
Nachdem PLGA in den menschlichen Körper gelangt ist, zersetzt es sich allmählich und wird schließlich in Milchsäure und Oxalsäure umgewandelt. Beides sind normale Produkte verschiedener Stoffwechselprozesse im menschlichen Körper. Milchsäure und Oxalsäure werden im Tricarbonsäurezyklus zu Kohlendioxid und Wasser verstoffwechselt und über die Zellatmung und das Verdauungssystem aus dem Körper ausgeschieden. Diese Abbaumethode verringert das Risiko einer Anreicherung im Körper und verbessert die Biokompatibilität von PLGA weiter.
Die Biokompatibilität von PLGA ergibt sich nicht nur aus der Unbedenklichkeit seiner Abbauprodukte, sondern auch aus seinem Abbauprozess im Körper.
Es ist jedoch erwähnenswert, dass der Abbau von PLGA den pH-Wert der Umgebung senkt, was in einigen Fällen eine autokatalytische Wirkung der lokalen sauren Umgebung verursachen und die Immunantwort weiter beeinträchtigen kann. Obwohl diese Reaktion normalerweise kontrollierbar ist, kann es bei einigen Anwendungen mit hochkonzentrierten Polymeren dennoch zu einer gewissen Immunreaktion kommen, die bei der Anwendung sorgfältig berücksichtigt werden muss.
Biologische Abbaubarkeit von PLGA
Die biologische Abbaubarkeit von PLGA ebnet den Weg für seine breite Anwendung im medizinischen Bereich. Bei PLGA-Materialien ist ein Volumenabbau des gesamten Polymers möglich, insbesondere bei einem Verhältnis von 75:25 Milchsäure zu Oxalsäure, und die gebildeten Mikrokügelchen können gleichmäßig abgebaut werden. Dies bedeutet, dass das gesamte Polymer mit Hilfe von Wasser homogen abgebaut wird, eine Eigenschaft, die bei der Arzneimittelfreisetzung und der Freisetzungskontrolle in vivo besonders wichtig ist.
Eine weitere Anwendung von PLGA sind injizierbare Medikamente wie Lupron Depot, das kontinuierlich Wirkstoffe für eine langfristige therapeutische Wirkung freisetzen kann. Bei diesem Verfahren wird PLGA mit einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel vermischt. Wenn es in den Körper gelangt, verfestigt es sich aufgrund seiner Wasserunlöslichkeit und gibt den gewünschten Wirkstoff nach und nach frei, um eine verzögerte Freisetzung zu erzielen.
Praktische Anwendungen von PLGA
Konkrete Beispiele für PLGA-Anwendungen sind:
- Synthetische Barrieremembran von Powerbone: Dies ist eine resorbierbare synthetische Membran, die als Ersatz für Zahnimplantate verwendet wird und gute Biokompatibilität und mechanische Eigenschaften bietet.
- Lupron Depot: Dies ist ein Arzneimittelverabreichungsgerät zur Behandlung von Prostatakrebs. PLGA spielt in diesem Gerät eine Schlüsselrolle, indem es kontinuierlich Medikamente in Form von Mikropartikeln im Körper freisetzt.
- Protektive Verabreichung: Beispielsweise wird PLGA zur Verabreichung von Antibiotikakonzentraten, darunter Vancomycin, verwendet, um bakterielle Infektionen nach einer Gehirnoperation zu verhindern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PLGA aufgrund seiner Biokompatibilität, biologischen Abbaubarkeit und vielfältigen Eigenschaften in praktischen Anwendungen ein unverzichtbares Material im heutigen biomedizinischen Bereich ist. Dies brachte uns jedoch auch zum Nachdenken: Wie können wir angesichts der sich ständig verändernden Medizintechnologie das Potenzial von PLGA zur Verbesserung unserer Gesundheit und Lebensqualität voll ausschöpfen?
