Σύνθεση και μελέτη νέων βιονανοσύνθετων πολυμερικών υλικών για εφαρμογές ιστομηχανικής

Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, συντέθηκαν και μελετήθηκαν βιονανοσύνθετα πολυμερικά υλικά με βάση την πολυ(ε-καπρολακτόνη) (PCL), με στόχο τη βελτίωση των φυσικοχημικών και βιολογικών της ιδιοτήτων. Η PCL είναι ένας αλειφατικός, βιοαποικοδομήσιμος και βιοσυμβατός αλειφατικός πολυεστέρας που χρησιμοποιείται κυρίως σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Πέρα όμως από αυτά τα ελκυστικά της χαρακτηριστικά, που συμπεριλαμβάνουν την εύκολη μορφοποίηση, δυνατότητα 3D εκτύπωσης και καλές ρεολογικές ιδιότητες, η PCL είναι ένα βιοαδρανές πολυμερές, κάτι το οποίο περιορίζει τη προσκόλληση και τον πολλαπλασιασμό κυττάρων στην επιφάνειά του και συνεπώς και το εύρος εφαρμογών της στην ιστομηχανική, καθώς επίσης δεν μπορεί να ανταπεξέλθει σε εφαρμογές με μεγάλα μηχανικά φορτία λόγω των χαμηλών μηχανικών της ιδιοτήτων. Είναι γεγονός ότι ένα μονοφασικό ικρίωμα δεν μπορεί να ικανοποιήσει όλες τις απαιτήσεις τις εκάστοτε βιοϊατρικής εφαρμογής, και για το λόγο αυτό η επιστημονική κοινότητα έχει στραφεί στα σύνθετα και νανοσύνθετα υλικά για την επίλυση των προκλήσεων που αντιμετωπίζει, οι οποίες είναι ολοένα πιο απαιτητικές καθώς προοδεύει η Ιατρική και η Τεχνολογία. Στα πλαίσια αυτά, σε αυτή τη διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η δυνατότητα βελτιστοποίησης των φυσικοχημικών και βιολογικών ιδιοτήτων της PCL έτσι ώστε να πληρεί όσο το δυνατόν περισσότερες από τις προϋποθέσεις που απαιτούνται για ένα ικρίωμα σε εφαρμογές ιστομηχανικής. Επιλέχθηκαν δύο κατηγορίες νανοπροσθέτων, οι αργυλοπυριτικοί νανοσωλήνες και νανοβιοϋαλοι διαφόρων συστάσεων, τα οποία ενσωματώθηκαν στη πολυμερική μήτρα PCL μέσω in situ πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου καθώς και μέσω της τεχνικής της περιστροφικής συν-απόθεσης (spin coating). Τα νανοσωματίδια χαρακτηρίστηκαν πλήρως και αποδείχθηκε ότι παρουσιάζουν αξιοσημείωτες φυσικοχημικές και μορφολογικές ιδιότητες, ενώ η κυτταροτοξιτότητα τους αξιολογήθηκε με in vitro δοκιμές. Λόγω της ευελιξίας των σύνθετων και νανοσύνθετων υλικών με PCL, καθώς και της καλής τους βιοενεργότητας και βιοσυμβατότητας, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι μπορούν να προσφέρουν λύσεις σε διάφορα πεδία της ιστομηχανικής και της αναγεννητικής ιατρικής. Οι ιδιότητες τους μπορούν να ρυθμιστούν μεταβάλλοντας το μοριακό βάρος, το περιεχόμενα σε πρόσθετα, τη χημική δομή και το μέγεθος των προσθέτων, και την εισαγωγή δραστικών φαρμακευτικών ουσιών στο πορώδες τους. Το πρόσθετο πλεονέκτημα των συνθετικών πολυμερικών υλικών έναντι των κεραμικών και των μετάλλων είναι λοιπόν αυτό, η ευελιξία δηλαδή στις ιδιότητες τους αλλά και στο σχήμα τους που μπορεί να τροποποιηθεί με μία πληθώρα τεχνικών. Δεν είναι τυχαίο λοιπόν ότι η διεθνής επιστημονική κοινότητα πιστεύει ότι τα βιοϋλικλα νέας γενιάς αναμένοται να είναι υβριδικά, βιολειτουργικά, έξυπνα και να περιέχουν δραστικά συστατικά. Ως αποτέλεσμα, μεγάλο μέρος της έρευνας εξακολουθεί να βρίσκεται σε εξέλιξη και δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί ώστε να εξαχθεί ένα οριστικό συμπέρασμα σχετικά με την επίδραση των νανοπροσθέτων στα βιοϋλικά. Ο συνδυασμός βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών και νανοπροσθέτων ανοίγει νέα προοπτική στην εξέλιξη νανοσυσκευών για βιοϊατρικές εφαρμογές με ρυθμιζόμενες μηχανικές, θερμικές, μορφολογικές και ηλεκτρικές ιδιότητες.