Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Selection of material for surface treatment of bone implants with antibiotics

Paweł Bronowicz

Abstract

The purpose of the study was to obtain biodegradable, polymer films with antibiotics and examine the impact of their physicochemical and degradation properties on the drug release rate. For this purpose, for each of the three drugs studied (Ciproflaxin HCl, Cefuroxime and Ciproflaxin, 98%) there were five samples from various materials prepared: PLA/PCL 70/30, PDLG 50/50, PLG 85/15, PCL 80000 and PLA. The study has been divided into two parts: the description of the initial material and the examination of the material during degradation. The chemical structure of the materials obtained has been measured by the Fourier infrared spectroscopy, the characteristic temperature and crystallinity have been tested by differential scanning calorimetry and the molecular mass has been identified by the gel chromatography. The research has shown the lack of versatile carrier for the drug. The release rate depends not only on the polymer but also on the drug used, however almost all cases have shown the mechanism of diffusion based drug release. For the water-soluble drugs, the degradation rate of the carrier has been proven to be the key factor – the faster the polymer degrades, the more drug is being released. Water absorption also plays a great role, e.g. the PDLG 50/50, in which the parameter reached about 20%, has shown the fastest release over time. Due to its use in bone implants, the PDLG 50/50 appears to be the best polymer as it releases a fair amount of drug in a short period of time. This could prevent any potential infections right after the surgery and would be able to protect the tissue adjacent to the implant from the inflammation resulting from the immune response. The hydrophobic antibiotics are easier to release from crystalline, slowly degrading polymers.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Paweł Bronowicz (FMSE) Paweł Bronowicz,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Dobór materiału do powierzchniowego wzbogacania implantów kostnych w antybiotyki
Supervisor
Wojciech Święszkowski (FMSE/DMD) Wojciech Święszkowski,, Division of Materials Design (FMSE/DMD)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Materials Design (FMSE/DMD)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2019
Issue date (year)
2019
Internal identifier
IM-D.002354
Reviewers
Anna Boczkowska (FMSE/DSMP) Anna Boczkowska,, Division of Ceramic Materials and Polymers (FMSE/DSMP)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE) Wojciech Święszkowski (FMSE/DMD) Wojciech Święszkowski,, Division of Materials Design (FMSE/DMD)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
Systemy uwalniania leków, polimery biodegradowalne, cyprofloksacyna, cefuroksym, poliestry, antybiotyki, modele uwalniania leków
Keywords in English
Drug delivery systems, biodegradable polymers, ciprofloxacin, cefuroxime, antibiotics, models for drug release
Abstract in Polish
W ramach pracy otrzymano biodegradowalne, polimerowe filmy z antybiotykiem. Zbadano wpływ właściwości fizykochemicznych oraz degradacji filmów na szybkość uwalniania leku. W tym celu przygotowano po pięć próbek z różnych materiałów: PLA/PCL 70/30, PDLG 50/50, PLG 85/15, PCL 80000, PLA dla każdego z trzech badanych leku: cyproflokasacyny HCl, cefuroksymu i cyprofloksacyny 98%. Badania podzielono na dwie części: opis materiału wyjściowego oraz badania podczas degradacji. Budowę chemiczną powstałych materiałów potwierdzono za pomocą spektroskopii Fourierowskiej w podczerwieni, temperatury charakterystyczne oraz stopień krystaliczności wyznaczono przy pomocy skaningowej kalorymetrii różnicowej, a do określenia masy cząsteczkowej wykorzystano chromatografię żelową. Dodatkowo określono ubytek masy dla próbek po degradacji. Badania wykazały brak uniwersalnego nośnika. Szybkość uwalniania zależy nie tylko od polimeru, ale też od zastosowanego leku, jednak prawie we wszystkich przypadkach stwierdzono dyfuzyjny mechanizm uwalniania. W antybiotykach dobrze rozpuszczalnych się w wodzie kluczową rolę odgrywa szybkość degradacji nośników, im szybciej degraduje polimer tym więcej leku jest uwalniane. Również dużą rolę odgrywa absorbcja wody, np. PDLG 50/50, dla którego parametr ten wynosił około 20%, wykazał najszybsze uwalnianie w czasie. Ze względu na potencjalne zastosowanie w implantach kostnych, najlepszym polimerem wydaje się PDLG 50/50 z cyprofloksacyną HCl, gdyż uwalniane jest dużo leku w dosyć krótkim czasie (około miesiąca). Pozwoliłoby to na zapobiegnięcie ewentualnego zakażenia zaraz po operacji i odpowiednio długo chroniłoby sąsiadujące z implantem tkanki przed stanem zapalnym występującym na skutek odpowiedzi immunologicznej organizmu. Antybiotyki hydrofobowe są lepiej uwalniane z polimerów krystalicznych, wolno degradujących.
File
  • File: 1
    dobór_materiały_do_powierzchniowego_wzbogacenia_imlantów_kostnych_w_antybiotyki.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30770

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTa353b2db30c34be29e7a0d842198ec43/
URN
urn:pw-repo:WUTa353b2db30c34be29e7a0d842198ec43

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page