بررسی خواص و کاربرد انواع چسب‌های مورد استفاده در بدن
محورهای موضوعی : زیست پلاستیک ها و پلیمرهای تجديد پذیر
حمیدرضا حیدری
1
(دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
مرضیه حسینی
2
(پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران)
کلید واژه: چسب استخوان, پلیمر, چسبندگی بافت, زیست‌تخریب‌پذیر,
چکیده مقاله :
امروزه به‌منظور درمان و ترمیم شکستگی‌های استخوان، از پیچ و پلاک‌های فلزی استفاده میشود؛ اما به‌طور معمول این روش مشکلاتی در جراحی‌ها و شکستگی‌های استخوان از جمله شکستگی‌های جمجمه و ستون مهره‌ها به دنبال خواهد داشت که به‌عنوان مثال می‌توان به مواردی هم‌چون زمان اعمال طولانی که سبب افزایش زمان جراحی میشود، احتمال آسیب به بافت‌های استخوانی اطراف شکستگی، دشواری و شکست پلاک‌ها اشاره کرد. از این رو پژوهشگران و جراحان ارتوپد، به‌دنبال جایگزینی مناسب برای این روش هستند. استفاده از چسب‌های استخوان یکی از فناوری‌های جدید در این راستا است که برای حل چنین مشکلاتی پیشنهاد شده است. این چسب‌ها باید دارای ویژگی‌هایی هم‌چون چسبندگی قابل‌قبول پروتئین‌ها، بافت‌ها و استخوان به‌ویژه در حضور چربی اطراف استخوان و پایداری چسبندگی در این محیط‌ها باشند و با گذشت زمان، استحکام مکانیکی بالایی در برابر تنش‌های کششی، برشی و فشاری داشته باشند. هم‌چنین داشتن خصوصیاتی از جمله غیرسمی، زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری مناسب، اعمال سریع و آسان و تثبیت خوب شکستگی برای این چسب‌ها الزامی است. در این مقاله به برخی از این چسب‌های زیستی، نحوه‌ی تهیه و کاربرد آن‌ها پرداخته شده است.
Nowadays, in order to treat and repair bone fractures, metal screws and plates are used; But normally, this method will cause problems in surgeries and bone fractures, including skull and vertebral column fractures, which for example can include things such as long operation time which increases the surgery time, the possibility of damage to the bone tissues around the fracture, difficulty and failure. He pointed out the plates. Therefore, researchers and orthopedic surgeons are looking for a suitable alternative to this method. The use of bone glues is one of the new technologies in this direction that has been proposed to solve such problems. These adhesives must have characteristics such as acceptable adhesion of proteins, tissues and bone, especially in the presence of fat around the bone and stability of adhesion in these environments, and over time, have high mechanical strength against tensile, shear and compressive stresses. Also, having characteristics such as non-toxicity, biocompatibility, appropriate biodegradability, quick and easy application, and good fracture stabilization are required for these adhesives. In this article, some of these bio-adhesives, how to prepare and use them are discussed. Nowadays, in order to treat and repair bone fractures, metal screws and plates are used; But normally, this method will cause problems in surgeries and bone fractures, including skull and vertebral column fractures, which for example can include things such as long operation time which increases the surgery time, the possibility of damage to the bone tissues around the fracture, difficulty and failure.
1. Adams D., Adhesive Bonding: Science, Technology and Applications, Woodhead Publishing, 2nd Edition, 2021.
2. Pocius A.V., Adhesion and Adhesives Technology: An Introduction, Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2nd Edition, 2021.
3- Mazza P. P., Martini P., Sala B., A New Palaeolithic Discovery: Tar-hafted Stone Tools in a Europea Mid-pleistocene Bone-bearing Bed, Journal of Archaeological Science, 33, 1310-1318, 2006.
4. Kozowyk P.R.B., Soressi M., Pomstra D., Langejans G.H.J., Experimental Methods for the Palaeolithic Dry Distillation of Birch Bark: Implications for the Origin and Development of Neandertal Adhesive Technology, Scientific Reports., 7, 2045-2322, 2017.
5. Pocius A.V., Adhesion and Adhesives Technology, Polymer Int., 53, 1391-1396, 2004.
6. Ali A., Rehman K., Majeed H., Khalid M.F., Akash M.S.H. Polysaccharide-based Adhesives, Green Adhesives: Preparation, In book: Properties and Applications, Wiley,165-180, 2020.
7. Donkervolcke M.F., Burny D., Muster, Tissues and Bone Adhesives: Historical Aspects, Biomaterials, 19, 1461-1466, 1998.
8. Thirunavukkarasu N.K., Dhinamala R., Moses Inbaraj, Production of Chitin from Two Marine Stomatopods Oratosquilla spp. (Crustacea), J. Chem. Pharm. Res., 3, 353-359, 2011.
9. Pradip K.D., Joydeep D.V.S., Chitin T., Chitosan, Chemistry, Properties & Applications, Journal of Scientific & Industrial Research., 63, 20-31, 2004.
10. Majeti N.V., Kumar R., A Review of Chitin and Chitosan Applications, Reactive & Functional Polymers, 46, 1–27, 2000.
11. Nejati Hafdani F., Sadeghinia N., A Review on Application of Chitosan as a Natural Antimicrobial, World Academy of
Science., 74, 257-261, 2011.
12. Mati-Baouche N., Elchinger P.H., Baynast H.D., Pierre G., Delattre C., Michaud P., Chitosan as an Adhesive, European Polymer Journal., 60, 198-212, 2014.
13. Heiss V., Kraus R., Schluckebier D., Stiller A.C., Wenisch S., Schnettler R., Bone Adhesives in Trauma and Orthopedic Surgery, European Journal of Trauma., 32, 141-148, 2006.
14. No H.K., Meyers S.P., Preparation and Characterization of Chitin and Chitosan (A Review), J. Aquatic Food product Technol., 4, 27-52, 1995.
15. Gossen M.F.A., Applications of Chitin and Chitosan, Technomic Publishing Company Book, Lancaster, 503-509, 1997.
16. Roberts G.A.F., Thirty Years of Progress in Chitin and
Chitosan, Progress on Chemistry and Application of Chitin and Its Derivatives, 13, 7-15, 2008.
17. Gleghorn J.P., Christopher S.D., Cabodi M., Stroock A.D., Bonassar L.J., Adhesive Properties of Laminated Alginate Gels for Tissue Engineering of Layered Structures, Journal of Biomedical Materials Research Part A., 85, 611-618, 2008.
18. Berg A., Peters F., Schnabelrauch M., Biodegradable Methacrylate-based Adhesives for Surgical Applications, Biological Adhesive Systems., 65, 261-272, 2010.
19. Hoffmann B., Volkmer E., Kokott A., Augat P., Ohnmacht M., Sedlmayr N., Skchier M., Characterisation of a New Bioadhesive System Based on Polysaccharides with the Potential to be Used as Bone Glue, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 20, 2001-2009, 2009.
20. Ortiz A.D.C., Fideles S.O.M., Pomini K.T., Reis C.H.B., Bueno C.R.D.S., Pereira E.D.S.B.M., Rossi, J.D.O., Novais P.C., Pilon J.P.G., Rosa Junior G.M., Buchaim D.V., Effects of Therapy with Fibrin Glue Combined with Mesenchymal Stem Cells (MSCs) on Bone Regeneration: A Systematic Review, Cells, 10, 2323, 2021.
21. Balcioglu S., Gurses C., Imren Ozcan I., Yildiz A., Koytepe S., Parlakpinar H, Vardi N., Ates B., Photocrosslinkable
Gelatin/collagen Based Bioinspired Polyurethane-acrylate bone Adhesives with Biocompatibility and Biodegradability,
International Journal of Biological Macromolecules, 192, 1344-1356, 2021.
22. Liu Y., Sai C.N., Jiashing Y., Tsai W.B., Modification and Crosslinking of Gelatin-based Biomaterials as Tissue Adhesives,
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 174, 316-323, 2019.
23. Haider S., Park S.H., Preparation, Swelling and Electro-
mechano-chemical Behaviors of a Gelatin–chitosan Blend Membrane, Soft Matter., 4, 485-492, 2008.
24. Lia Y.J., Barth_Es-Biesela D., Salsac A.V., Polymerization Kinetics of N-butyl Cyanoacrylate Glues Used for Vascular Embolization, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materialsjanuary., 12, 1-29, 2017.
25. Langlois J., AL E.T., The Use of 2-octylcyanoacrylate (Dermabond®) for the Treatment of Nail Bed Injuries in Children:
Results of a Prospective Series of 30 Patients, Journal of Children's Orthopaedics, 4, 61-65, 2010.
26. Ninan L,. Monahan J., Stroshine R.L., Wilker J.J., Shi R., Adhesive Strength of Marine Mussel Extracts on Porcine Skin, Biomaterials, 24, 4091-4099, 2003.
27. Pizzi A., Mittal K.L., Handbook of Adhesives Technology, Marcel Dekker, Inc, CRC Press, New York, 681-695, 2003.
28. Leggat P.A., Smith D. R., Kedjarune V., Surgical Applications of Cyanoacrylate Adhesives: A Review of Toxicity, ANZ Journal of Surgery, 77, 209-213, 2007.
29. Lee B.P., Huang K., Nunalee F.N., Shull K.R., Messersmith P.B., Synthesis of 3,4dihydroxyphenylalanine (DOPA) Containing
Monomers and Their Co-Polymerization with PEG-diacrylate to form Hydrogels, J Biomater Sci Polym Ed., 15, 449-464, 2004.
30. Chis A.A., Dobrea C., Morgovan C., Arseniu A.M., Rus L.L., Butuca A., Juncan A.M., Totan M., Vonica-Tincu A.L., Cormos G. and Muntean A.C., Applications and Limitations of Dendrimers in Biomedicine, Molecules, 25, 3982, 2020.
31. Haofang Z., Xu G., He Y., Mao H., Kong D., Luo K., Tang W., Liu R., Gu Z., A Dual-Bioinspired Tissue Adhesive Based on Peptide Dendrimer with Fast and Strong Wet Adhesion,
Advanced Healthcare Materials, 11, 2200874, 2022.
32. Golling F.E., Polyurethanes for Coatings and Adhesives Chemistry and Applications, Polymer International, 68, 848-855, 2019.
33. Rahman M.M., Kim H.D., Characterization of Waterborne Polyurethane Adhesives Containing Different Soft Segments, Journal of Adhesion Science and Technology, 21, 81-96, 2007.
34. Fletcher R.L., Callow M.E., The Settlement, Attachment and Establishment of Marine Algal Spores, British Phycological
Journal, 27, 303-329, 1992.
35. Potin P., Leblanc C., Phenolic-based Adhesives of Marine Brown Algae, Biological Adhesives., 42, 105-124, 2006.
36. Yamada H., Guo Y., Matsumoto T., Effects of A Pectic Polysaccharide from a Medicinal Herb, the Roots of Bupleurum
Falcatum l. On Interleukin 6 Production of Murine b Cells and b Cell Lines, Immunopharmacology., 49, 307-316, 2000.
37. Sun W., Neuzil P., Kustandi T.S., The Nature of the Gecko Lizard Adhesive Force, Biophysical Journal, 89, 14-17, 2005.
38. Graham L.D., Glattauer V., Huson M. G., Characterization of a Protein-based Adhesive Elastomer Secreted by the Australian Frog Notaden Bennetti, Biomacromolecules, 6, 3300–3312, 2005.
39. Lee H., Lee B.P., Messersmith P.B., A Reversible Wet/dry Adhesive Inspired by Mussels and Geckos, Nature, 448, 338-341, 2007.
40. Shahbazi S., Moztarzade F., Mir Mohamad Sadeghi G.,
Jafari Y., In Vitro Study of a New Biodegradable Nanocomposite
Based on Polypropylene Fumarate as Bone Glue, Materials Science and Engineering., 69,1201-1209, 2016.
41. Shao H., A Water-borne Adhesive for Bone Repair Modeled
After Sandcastle Worm Adhesive, Biomacromolecules, 72, 124-131, 2010.
42. Duarte A.P, Coelho J.F., Bordado J.C., Cidade M.T., Gil M.H., Surgical adhesives: Systematic Review of the Main Types
and Development Forecast, Progress in Polymer Science, 37,1031-1050, 2012.
بررسی خواص و کاربرد انواع چسب‌های مورد استفاده در بدن
حمیدرضا حیدری*،1، مرضیه حسینی1
1 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
چکیده
امروزه به‌منظور درمان و ترمیم شکستگی‌های استخوان، از پیچ و پلاک‌های فلزی استفاده میشود؛ اما به‌طور معمول این روش مشکلاتی در جراحی‌ها و شکستگی‌های استخوان از جمله شکستگی‌های جمجمه و ستون مهره‌ها به دنبال خواهد داشت که به‌عنوان مثال می‌توان به مواردی هم‌چون زمان اعمال طولانی که سبب افزایش زمان جراحی میشود، احتمال آسیب به بافت‌های استخوانی اطراف شکستگی، دشواری و شکست پلاک‌ها اشاره نموکرد. از این رو پژوهشگران و جراحان ارتوپد، به‌دنبال جایگزینی مناسب برای این روش هستند. استفاده از چسب‌های استخوان یکی از فناوری‌های جدید در این راستا می‌باشد است که برای حل چنین مشکلاتی پیشنهاد شده است. این چسب‌ها باید دارای ویژگی‌هایی هم‌چون چسبندگی قابل قبول پروتئین‌ها، بافت‌ها و استخوان به‌ویژه در حضور چربی اطراف استخوان و پایداری چسبندگی در این محیط‌ها باشند و با گذشت زمان، استحکام مکانیکی بالایی در برابر تنش‌های کششی، برشی و فشاری داشته باشند. هم‌چنین داشتن خصوصیاتی از جمله غیرسمی، زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری مناسب، اعمال سریع و آسان و تثبیت خوب شکستگی برای این چسب‌ها الزامی است. در این مقاله به برخی از این چسب‌های زیستی، نحوه‌ی تهیه و کاربرد آن‌ها پرداخته شده است.
کلمات کلیدی: چسب استخوان، پلیمر، چسبندگی بافت، زیست‌تخریب‌پذیر،
|
| * پست الکترونیکی مسئول مکاتبات: |
چسب ماده‌ای است که میتواند بین دو سطح، اتصال برقرار کند. یک اتصال چسبی، دو سطح جامد به هم متصل‌شده‌ای است که لایه‌ی نازکی از یک چسب را شامل میشود. چسبندگی دو جسم به یکدیگر توسط یک جسم، پدیده‌ای است که در آن سطوح اتصال‌یافته ممکن است از طریق جذب فیزیکی (برای مثال نیروهای بین سطحی) یا جذب شیمیایی (مثل نیروهای واندروالسی، القایی، پیوندهای هیدروژنی) به یکدیگر اتصال یابند. چسبندگی را می‌توان به‌صورت میزان جذب بین یک سطح جامد و یک فاز دوم تعریف کرد که این فاز دوم از قطرات بسیار ریز و پیوسته‌ی یک مایع یا جامد تشکیل شده است [1].
چسب‌هایی که در بدن مورد استفاده قرار می‌گیرند، اغلب از منابع زیستی گرفته میشود که می‌توان به چسب‌هایی برپایه‌ی فیبرین، ژلاتین، پلی‌ساکارید، نشاسته، دکستران و غیره اشاره نموکرد که از موجودات زنده‌ای هم‌چون قارچ‌ها، جلبک‌ها، مارمولک، قورباغه، کرم‌ها، صدف‌های دریایی و غیره تهیه می‌شوند [3-1].
در کل از چسب برای اتصال پلاستیک‌ها، چوب‌ها، کاغذ، سرامیک، فلزات و حتی بافت‌های استخوان استفاده‌ی فراوانی میشود و خاصیت چسبی یک هر پلیمر، به نیروهای چسبندگی آن بستگی دارد. بعضی از پلیمرها به‌خاطر داشتن گروه‌هایی با نیروهای واندروالسی بیشتر، چسبندگی بهتری دارند. پلیمرهایی که چسبندگی خوبی نداشته باشند، با افزودن یک اسید آلی یا موادی حاوی گروه‌هایی با جاذبه‌ی واندروالسی به آن‌ها، قابلیت اتصال پیدا می‌کنند. برای هر ماده‌ای باید با توجه به جنس، ساختار و نوع استفاده می‌توان چسب مناسبی انتخاب کرد [2،3].
در سازوکار اتصال چسب‌ها، دو نیروی نیروهای واندروالسی و پیوندهای شیمیایی دخالت دارند. نیروهای واندروالسی اساس اکثر فرآیندهای فرایندهای چسبندگی هستند و بین چسب و جسم مورد نظر ایجاد میشود. پیوندهای شیمیایی قوی‌ترین نوع چسبندگی را ایجاد می‌کنند و این نوع اتصال وقتی رخ می‌دهد که جسمی که چسب روی آن قرار می‌گیرد، دارای گروه‌های شیمیایی واکنش‌دهنده با چسب باشد [4،3].
برخی از گروه‌های شیمیایی در پدیدآوردن نیروهای واندروالسی خیلی مؤثر هستند و در صورت وجود آن‌ها در چسب یا جسم مورد نظر، سبب ایجاد پیوند قوی می‌شوند. از این گروه‌ها می‌توان به کربوکسیل، هیدروکسیل، آمید و نیتریل اشاره کرد که ساختار هر کدام در شکل (1) نمایش داده شده است [5].
شکل 1- انواع گروه‌های شیمیایی [5].
2 انواع چسب‌های پلیمری
چسب‌ها در زمین‌های مختلفی از جمله پزشکی، ورزشی، دندانپزشکی، صنایع دفاعی نظامی، نساجی، ساختمانی، دارویی و صنایع مختلفی از جمله چوب، فلز، شیشه، کاغذ و غیره استفاده شده‌اند. شکل (2) انواع چسب‌های پلیمری را نشان می‌دهد [6].
شکل 2- انواع چسب‌های پلیمری [6-1].
هر کدام از این چسب‌ها، خواص منحصربه‌فردی دارند. مثلاً چسب‌های سیانواکریلات چسبندگی بسیار خوبی دارند و به‌سرعت پخت می‌شوند اما این چسب‌ها شکننده‌اند و شکنندگی آن‌ها با افزودن کمی لاستیک، بهبود می‌یابد. چسب‌های اکریلاتی نیز انعطاف‌پذیر هستند. از ترکیب چسب‌های فوق نیز می‌توان برای رسیدن به خواص بهتر استفاده نمود کرد؛ مانند چسب نیتریل فنولیک، نیتریل اپوکسی، اپوکسی فنولیک و غیره [2،5].
از ویژگی‌های این چسب‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- چسبندگی قابل‌قبول به استخوان به‌ویژه در حضور چربی، پروتئین و بافت‌های اطراف استخوان و حفظ پایداری چسبندگی در این محیط‌ها با گذشت زمان.
2- استحکام مکانیکی در برابر تنش‌های کششی، برشی و فشاری.
3- اعمال سریع و آسان.
4- غیرسمیت و زیست‌سازگاری.
5- زیست‌تخریب‌پذیری.
6- کمک به ترمیم استخوان.
7- توانایی آزاد کردن دارو، عوامل زیست‌فعال.
به‌طورکلی چسب‌هایی مورد استفاده در بدن انسان، به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند (شکل 3):
شکل 3 - انواع چسب‌های مورد استفاده در بدن [7].
منظور از چسب‌های زیستی، چسب‌هایی هستند که از طبیعت گرفته شده‌اند و شامل گروه‌هایی می‌باشند هستند [7]:
1- چسب‌های بر پایه‌ی پلی‌ساکارید
2- چسب‌های فیبرینی
3- چسب‌های بر پایه‌ی ژلاتین
4- چسب‌های بر پایه‌ی کلاژن
الف) چسب‌های بر پایه‌ی پلی‌ساکارید
· کیتوسان
کیتوسان یک پلی‌ساکاریدی استت که در پوسته‌ی سخت‌پوستان وجود دارد و به و به شکل تجاری با دی‌استیل‌زداییه‌کردن از کیتین تهیه میشود. دی‌استیله‌زدایی‌کردن از طریق آنزیم با اعمال آلکالین انجام میشود (شکل 4). کیتوسان یک عاملی انعقادی است. این چسب‌ها به علت اینکه دارای اجزای طبیعی و غیرسمی هستند، زیست سازگار می‌باشند بوده، و چسبندگی کمتری نسبت به سیانواکریلات‌ها دارند [12].
ﭼﺴﺐ ﺑﺎﻓﺘﻰ ﮐﯿﺘﻮﺳﺎن در ﺑﯿﻤﺎران ﻣﺒﺘﻼ ﺑﻪ ﺳﺮطان، ﻣﻤﮑﻦ اﺳﺖ ﺑﺎ ﻏﻠﻈﺖ ﺑﺎﻻ ﻫﻤﺮاه ﺑــﺎ داروﻫﺎى ﺿــﺪ ﺗﻮﻣﻮر استفاده شود. کاربردهای گسترده‌ی كیتوسان در تصفیه‌ی فاضلاب، تهیهی چسب، صنایع غذایی، كشاورزی، شیمیایی، پزشكی و دندانپزشكی، دارویی و زیست فناوری، مواد آرایشی و بهداشتی، كاغذسازی و نساجی، كروماتوگرافیسوانگاری، عكاسی و غیره اهمیت اقتصادی استفاده از این ماده را نشان می‌دهد [11-8].
کیتوسان به‌دلیل زیست سازگاری با بافت و خاصیت مخاط چسبی، ضد باكتری و ضد قارچ بودن به‌عنوان یك ماده‌ی خنك‌كننده و ضد باكتری در درمان زخم مؤثر است. كیتوسان موجب میشود كلاژن و در نتیجه فیبروبلاست بیشتری در اطراف زخم ایجاد شود كه این امر موجب شتاب در بهبود زخم می‌شوگردد. فیلم كیتوسان نسبت به اكسیژن و آب تراوا است و بافت دچار كمبود اكسیژن نمی‌شود؛ هم‌چنین به زخم نمی‌چسبد و بعد از درمان توسط آنزیم‌ها از بین می‌رود. از كیتوسان در تهیهی پوست مصنوعی و نخ بخیه نیز استفاده میشود و موجب واكنش‌های حساسیت‌زا نمی‌شود. از آن‌جایی که غشای خارجی گلبول‌های قرمز خون دارای بار منفی است، لذا به‌محض تماس زخم‌پوش‌های کیتوسانی با خون، پیوند برقرار شده و موجب بند‌آمدن سریع خون در مدت زمان یک تا پنج دقیقه میشود [12،11].
شکل 4- نحوه‌ی تهیهی کیتوسان از پوست سخت‌پوستان [12].
چشم پزشكی: هر دو نوع عدسی‌های تماسی و عدسی‌های درون چشمی ساخته‌شده از كیتوسان که دارای مشخصه‌ی ویژه تراوایی نسبت به گاز و نیز رطوبت بوده، حساسیت‌زا نمی‌باشند نیستند و استحكام مكانیكی بالایی دارند. از این رو برای زخم‌پوش‌های قرنیه چشم‌های آسیب‌دیده بسیار مناسب میباشندهستند؛ از این عدسی‌ها می‌توان برای رهایش طولانی‌مدت داروهای درون چشمی نیز استفاده كرد [16،12،11،9].
داروسازی و زیست‌فناوری: از آن‌جایی كه كیتوسان یك لیف غیر قابل گوارش كاتیونی است، توانایی منحصربه‌فردی در حل‌كردن و اتصال به مولكول‌های چربی و حذف آن‌ها از سیستم گوارش دارد و به‌عنوان مكملی برای كاهش وزن مناسب می‌باشداست؛ هم‌چنین گزارش شده‌است كه علاوه بر كاهش كلسترول، برای درمان كم‌خونی نیز مؤثر بوده و استحكام بدن و سیستم ایمنی را افزایش می‌دهد؛ هم‌چنین اشتها‌آور است و موجب درمان كم‌خوابی میشود. استفاده‌های طولانی‌مدت از آن باعث جذب ویتامین‌های محلول در چربی (A، D، E و به‌ویژه اسیدهای چرب) میشود. هم‌چنین در تهیهی لیپوزوم‌های پوشش داده‌شده به‌منظور بهبود جذب خوراکی انسولین، میکرو‌اسفرهای میکروکره‌های زیست‌تخریب‌پذیر برای رهایش کنترل‌شده‌ی داروهای ضد سرطان و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد [12-10].
ارتوپدی: از آن‌جایی‌كه كیتوسان زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر بوده و در بدن جذب میشود، می‌توان از آن برای تهیهی مفاصل زانو و دیگر كاربردهای ارتوپدی كه به اتصال نه چندان سختی نیاز دارند، استفاده كرد. محدوده‌ی بافتی مشخص‌شده به‌آرامی محصول كیتوسانی را جذب كرده و در نتیجه استحكام كششی آن‌ها كم شده، درحالی‌كه بهبود طبیعی استخوان رخ می‌دهد. كاربردهای دیگر كیتوسان در پوشش سطوح كاشتنی مصنوعی نظیر دریچه‌های مصنوعی قلب و دیالیزكننده‌های خون می‌باشند است [14-10].
آلژینات، یک پلی‌ساکاریدی آنیونی است که با آب پیوند می‌دهد و چسب ویسکوزی گرانرویی را تشکیل می‌دهد. این ماده میتواند 200 تا 300 برابر وزنش آب جذب کند. شکل (5) ساختار این چسب را نشان می‌دهد [17].
شکل 5- ساختار چسب آلژینات [17].
یک گلوکوز آمینو‌گلیکان است که زنجیر آن میتواند بیش از 100 قند متفاوت داشته باشد. هرکدام از این قندها می‌توانند در موقعیت‌های مختلف سولفاته شده باشند. برگ و همکارانش [18]، این چسب را با گروه‌های آلدهیدی و متاکریلاتی عامل‌دار کردند. متاکریلات باعث سخت‌شدن و آلدهید باعث ایجاد پیوند با آمین کلاژن میشود [18].
· چسب دکستران
دکستران‌ها پلیمرهای گلوکز سنگین محلول در آب هستند که به‌وسیله‌ی باکتریوم (Lenconostoc) تلقیح‌شده در محیط کشت حاوی سوکروز، تولید و به‌جای پلاسمای خون استفاده می‌شوند. دکستران‌ها همان پلی‌ساکاریدهای مصنوعی هسند که خصوصیات کلوئیدی شبیه به آلبومین دارند [19].
چسب‌های دکستران زیسب‌تخریب‌پذیر، زیست‌سازگار و غیر سمی‌اند. چسبندگی آن‌ها بیشتر از چسب‌های فیبرینی ولی از چسب‌های سیانواکریلات کمتر است [19].
بیشترین چسب‌هایی که مورد استفاده می‌گیرند، چسب‌های کلاژنی و چسب فیبرینی هستند. ترکیب فیبرین و سیلانت دربرگیرنده‌ی ترومبین، فیبرینوژن (با فاکتور 13 یا بدون آن و فیبرونکتین)، کلسیم‌کلرید و در برخی موارد فیبرینولایتیک‌ها (نقش آن‌ها تجزیه‌ی فیبرین می‌باشد است و الاستیسیته‌ی کشسانی خوبی دارد ولی در محیط‌های مرطوب تحت اعمال بار و تنش، خواص مکانیکی خوبی ندارند) میشود. در سیلانت امکان انتقال مواد ویروسی وجود دارد [20]. این مواد به‌خوبی نمی‌چسبند و مدت زمان بستن آن‌ها زیاد است. فوم سیلانت برای جلوگیری از خون‌ریزی استفاده میشود. سیلانت خشک شامل فیبرین و فیبرینوژن است. این ترکیب بسیار گران‌قیمت و چقرمه است ولی جلوی خون‌ریزی را به‌خوبی می‌گیرد. مواد ضد انعقادی دیگر مثل سلولز و ژلاتین-ترومبین در ترکیب با سیلانت فیبرین خشک ساخته شده‌اند، ولی کاربرد آن‌ها در خونریزی‌های شدید آزمایش نشده است. در تحقیقی دیگر فیبرینوژن به‌صورت فوتوشیمیایی، با نور مرئی شبکه‌ای شد که چسبندگی آن پنج برابر چسب‌های فیبرینی تجاری بود و به بافت اجازه‌ی تشکیل کلاژن و رگ‌زایی می‌دهد [13].
از جمله مزایای این چسب‌ها می‌توان به غیرسمی بودن، زیست‌سازگار بودن و زیست‌تخریب‌پذیر بودن اشاره کرد و عیب آن‌ها استحکام چسبندگی کم به استخوان (حدود MPa 017/0-005/0) است. شکل (6) نحوه‌ی تهیهی چسب فیبرینی را نشان می‌دهد [13].
شکل 6- نحوه‌ی تهیهی چسب فیبرینی [13].
ج) چسب‌های بر پایه‌ی کلاژن
چسب‌های کلاژنی، خون و محصولات انعقاد خون را در بین بافت‌های خود جذب می‌کنند و در فضاهای بین بافتی به دام می‌اندازند و به‌خوبی به زخم می‌چسبند. و امکان انتقال ویروس در این چسب‌ها وجود ندارد؛ این چسب‌ها با تراکم بافت متورم می‌شوند. نمونه‌ی تجاری آن که از کلاژن و ترومبین گاوی ساخته شده است، بستری از کلاژن فراهم می‌کند که در آن لخته ایجاد میشود و انعقاد با فیبرینوژن افزایش می‌یابد. برای ساخت سیلانت کلاژن با قدرت پیوند بالاتر، از عوامل شبکه‌ای‌کننده‌ی مشتق‌شده از اسید سیتریک استفاده میشود که سمیت کمی از خود نشان می‌دهند [21]. چسبندگی این چسب بیشتر از فیبرین و کمتر از سیانواکریلات است و مزیت آن زیست‌سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری می‌باشداست. این چسب‌ها برای بستن حدود 31 دقیقه وقت می‌خواهند که برای کاربرد پزشکی یک مشکل محسوب میشود و نیاز به مطالعات بیشتری برای تعیین مزیت آن‌ها در جراحی‌ها می‌باشد وجود دارد [18].
این چسب‌ها به‌عنوان بسترهای قابل تزریق و داربست‌های رهایش دارو در مهندسی بافت استفاده می‌شوند. این چسب از گرانول‌های ژلاتین شبکه‌ای‌شده و ترومبین تشکیل شده است و در بعضی جراحی‌ها میتواند جلوی خون‌ریزی را بگیرد. ساختار ژلاتین در شکل (7) نمایش داده شده است. این ماده با استفاده از پپتیدهای خود نصبی و مواد پاسخ‌گو به محرک مانند پلی‌ایزوپروپیل‌آکریل‌آمید (Polyisopropylacrylamide) و یا از طریق انعقاد خون (راه فیزیولوژیکی)، میتواند باعث تشکیل ژل شود. با استفاده از یک عامل شبکه‌ای‌کننده مانند چسب صدفی، قطعات فنولی یا فنول‌هایی با وزن مولکولی پایین می‌توان در پلیمرهای سنتزی یا طبیعی ژل به‌وجود آورد [22]. ترکیب ژلاتین با فیبرینوژن، رشد سلول را تحریک می‌کند. ژلاتین با فرمالدهید و گلوتار آلدهید شبکه‌ای میشود. از مزیت‌های این چسب این است که نیاز به تحریک خارجی ندارد، در دسترس و آسان هستند، مستقل از وضعیت انعقادی بیمار می‌باشند هستند و در مدت 5 دقیقه به بافت می‌چسبند [23]. هم‌چنین مقاوم‌بودن در برابر آب و زیست‌سازگاری از دیگر مزایای آن به‌حساب می‌آید و عیب آن استحکام چسبندگی پایین (حدود 2/0 مگاپاسکال) است [23].
شکل 7- ساختار ژلاتین [19].
3-2 چسب‌های سنتزی و نیمه سنتزی
مونومرهای مایعی هستند که در برخورد با آب یا خون پلیمریزه می‌شوند و فیلم منعطفی می‌سازند که بین دو لبه‌ی زخم پل ایجاد می‌کنند و سریع شکل می‌گیرند؛ بنابراین برای مصارف خارجی استفاده می‌شوند [25،24].
2-اکتیل سیانوآکریلات ضد آب است و نیازی به پوشش ندارد. قیمت آن بالاست و گفته میشود که میتواند واکنش سیستم ایمنی را برانگیزاند. نوع دیگری از این چسب از n-بوتیل‌سیانواکریلات و پودر تانتال (tantalum) ساخته شده‌است و برای قطع خون‌ریزی در رگ‌ها به‌کار می‌رود، ولی به‌دلیل جذب‌نشدن، بعد از ترمیم باید خارج شود. قدرت چسبندگی این چسب از فیبرین بیشتر است. اگرچه سیانواکریلات‌ها پیوندهای قوی و منعطفی می‌سازند، ولی به‌دلیل اینکه در داخل بدن سمیت ایجاد می‌کنند و باعث عفونت میشود، فقط در خارج بدن استفاده می‌شوند. Glubran2 یک n-بوتیل-2-سیانواکریلات اصلاح شده است که خواص انعقادی و چسبندگی خوبی دارد و در اروپا برای لاپاراسکوپی نیز استفاده میشود. بلافاصله بعد از اعمال این چسب، چسبندگی ایجاد میشود و با اتمام پلیمریشدنزاسیون، چسبندگی قوی‌تر میشود و در مصارف روی پوست و لاپاراسکوپی سریع و مؤثر به جواب می‌رسیم. این چسب در مقایسه با چسب فیبرینی استحکام کششی زیادی دارد و پیوند آن با بافت‌های بیولوژیکی بسیار مقاوم است [26،24]. شکل (8) ناخن ترمیم‌شده با این چسب را نشان می‌دهد [25].
شکل 8- ناخن ترمیم‌یافته با چسب 2-اکتیل‌سیانواکریلات [25].
این نوع چسب، به‌دلیل چسندگی خوب به استخوان به‌ویژه در محیط مرطوب، توجه زیادی را به خودش جلب کرده و استحکام چسبندگی آن در حدود MPa 10-3 گزارش شده است.
بوتیل‌سیانواکریلات اولین محصولی است که برای بستن زخم‌های پوستی استفاده میشود. این محصول برخلاف سیانواکریلات غیرسمی است [28،27]. شکل (9) انواع ساختار مونومرهای سیانواکریلات را نشان می‌دهد [28].
شکل 9- ساختار مونومرهای سیانواکریلات [28].
هیدروژل‌های پلیمری تهیه‌شده ازPEG، به‌عنوان سد مایعات و عامل انعقادی استفاده می‌شوند. از منبع نوری برای تحریک باند دوگانه و پلیمریشدنزاسیون آن استفاده میشود. این محصول برای اعمال‌شدن و بستن نیاز به زمان دارد. این ترکیب زیست‌تخریب‌پذیر‌است و ظرف سه ماه تخریب میشود. هزینه‌ها و مدت زمان بستری‌شدن را کاهش می‌دهد. چون فعال‌سازی با نور، زمان عملکرد را افزایش می‌دهد و کاربرد آن را سخت و در خون‌ریزی‌ها تقریباً غیر ممکن می‌سازد، محصولات مشابهی که نیاز به منابع فعال‌سازی نوری ندارند، ساخته شدند. این نوع چسب‌ها غیر سمی هستند و برای ترمیم عصب لگن استفاده شده‌اند. سیلانت‌ها دسته‌ای دیگر از هیدروژل‌های زیست‌تخریب‌پذیر می‌باشند هستند که در حضور رطوبت پلیمریزه می‌شوند و بلافاصله بعد از اعمال چسب، می‌بندد [29].
دندریمرها درشت‌مولکول‌های پر شاخه‌ای هستند که شاخص پراکندگی (Polydispersity) پایینی دارند (شکل 10) [30]. چسب‌های بافتی مزایای بالقوه‌ای نسبت به بخیه‌های سنتی دارند، اما محدودیت‌هایی برای آن‌ها وجود دارد از جمله سینتیک چسبندگی کند، استحکام مکانیکی کم و اتصال سطحی ضعیف با بافت‌های بیولوژیکی زیستی مرطوب. یک چسب هیدروژلی دوگانه الهام‌گرفته (double-bioinspired hydrogel adhesive) یا (DBHA) از صدف یا حلزون، شامل یک رابط چسب قوی و یک بستر اتلاف‌پذیر قابل کشش می‌باشداست. DBHA توسط یک پلی‌ساکارید کاتیونی (کیتوسان)، یک پلی‌ساکارید آنیونی (کربوکسی‌متیل‌سلولز) و یک لیزین دندریتیک دمبلی شکل پیوندشده با گروه‌های کتکول (G3KPCA) تشکیل شده است. در مقایسه با چسب‌های زیستی مختلف تجاری و چسب‌های سنتی، DBHA چسبندگی بافتی قوی‌تر و سریع‌تر به سطوح مختلف به‌خصوص خون دارد و چقرمگی بیشتری از خود نشان می‌دهد. علاوه‌براین DBHA هموستاز خوبی در ترومای شریان خرگوش دارد و نسبت به چسب‌های زیستی تجاری، به بهبود بهتر و سریع‌تر زخم در هنگام برش بافت دست می‌یابد [31].
شکل 10- ساختار دندریمر [30].
چسب‌های یورتانی، زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌سازگار هستند. به شکل پیش‌پلیمر استفاده می‌شوند و با گروه‌های آمینی پروتئین‌های حاضر در مولکول‌های بیولوژیکزیستی، پیوندهای اوره‌ای برقرار می‌کنند و می‌چسبند. این چسب خودبه‌خود استریل است و برای مصارف اورتوپدیک، جراحی کلیه، انسداد پانکراس استفاده میشود. چسب یورتانی قابل اسپری مشتق‌گرفته از لایزین، از تشکیل سروما در روند جراحی پلاستیک شکم جلوگیری می‌کند. این چسب پیوندهای محکمی بین لایه‌های پوست ایجاد می‌کند و در روند طبیعی ترمیم زخم شرکت می‌کند. چسب یورتانی اگر از منابع طبیعی مثل روغن کرچک ساخته شود، زیست‌تخریب‌پذیر می‌باشد است [32]. از واکنش روغن کرچک با ایزوپرن‌دی‌ایزوسیانات (Isophorone di-isocyanate)، می‌توانیم چسب یورتانی با گروه‌های آزاد ایزوسیانات داشته باشیم. ساختار ایزوپرن‌دی‌ایزوسیانات در شکل (11) نمایش داده شده است. این گروه‌ها برای ذخیره در محیط بدون رطوبت، به‌اندازه‌ی کافی پایدار میباشندهستند. در محیط اشباع‌شده از آب، 7 روز طول می‌کشد تا گروه‌های NCO هیدرولیز آب‌کافت شوند. این چسب باعث تخریب گلبول‌های قرمز نمی‌شود. پلیمریزه‌شدن این چسب‌ها زمان‌بر است و اگر از پیش‌پلیمر استفاده شود، سریع‌تر می‌چسبد و پلیمریزاسیون پلیمریشدن با استفاده از نور انجام میشود و دمای واکنش نیز کنترل میشود [33].
از مزایای این چسب‌ها، زیست‌تخریب‌پذیر بودن آن‌ها می‌باشداست. این چسب‌ها در ابتدا چسبندگی خوبی ایجاد می‌کنند ولی بعد از گذشت زمان، پیوندش با استخوان از بین می‌رود. هم‌چنین دمای پلیمریزاسیون پلیمریشدن آن بالا (حدود C°70) می‌باشد است و التهاب و مرگ بافت در بسیاری از مطالعات برای این چسب‌ها گزارش شده است [33].
شکل 11- ساختار چسب ایزوپرن‌دی‌ایزوسیانات [33]
3-3 چسب‌های زیست‌تقلیدی
منظور از چسب‌های تقلیدی چسب‌هایی هستند که با الهام‌گرفتن از جانوران یا گیاهان، شبیه‌سازی و تهیه می‌شوند یا اینکه چسب‌های ترشح‌شده از آن‌ها را با مواد دیگر ترکیب می‌کنند که به نام چسب‌های طبیعی-مصنوعی شناخته می‌شوند.
ایجاد چسبندگی زیر آب و در محیط‌های خیس بسیار مورد توجه است زیرا وجود آب علاوه‌بر ضعیف‌کردن چسب، از طریق برهم‌کنش‌های واندروالسی و اسید-بازی ساختار شیمیایی ماده را عوض می‌کند. از جمله چسب‌های طبیعی می‌توان به چسب جلبک قهوه‌ای، باکتری دریایی، صدف، مارمولک خانگی، قورباغه استرالیایی، کرم و چسب‌های ترشح شده از دیاتوم و جلبک سبز اشاره کرد.
الف) چسب‌های فنولیک تهیه‌شده از جلبک قهوه‌ای
این چسب‌ها از نظر انتشار و درمان در زیر آب کاملاً موفقیت‌آمیز بوده‌اند. مطالعات نشان می‌دهد علت چسبندگی آن‌ها وجود گلیکوپروتئین چسبی و کربوهیدرات است [34].
با پیشرفت ویژگی‌های شیمیایی چسب دیاتوم‌ها، شناخت ترکیبات آن‌ها هنوز ناشناخته‌است؛ بنابراین پی‌بردن به فرآیند فرایند آن‌ها مشکل است. یکی از راه‌های پخت این چسب‌ها اکسیدکردن به‌واسطه‌ی پلیمریزاسیون پلیمریشدن ترکیبات فنولی می‌باشد است [35،34].
ب) چسب باکتری‌های دریایی (Alteromonas)
باکتری‌های دریایی، تولیدکننده‌ی اگزوپلی‌ساکارید هستند که چسبندگی قوی به سطح دارند. هم‌چنین این باکتری‌ها دوپاتیروزیناز و کوئینین تولید می‌کنند [36].
مارمولک در هنگام راه رفتن بر روی سطوح مختلف از ترکیب تاندون، پوست و استخوان برای ایجاد یک لایه‌ی سطحی نرم استفاده می‌کند که برای ایجاد یک اتصال چسبناک قوی (با کمک نیروی واندروالسی) بدون نیاز به وجود رطوبت، از سفتی مناسب برخوردار است. مارمولک‌ها چسب قدرتمندی را می‌سازند که این چسب‌ها تحمل وزنی برابر 100 کیلوگرم را دارند [37].
این چسب در انگشتان مارمولک وجود دارد. پای مارمولک با یک سریمجموعه‌ای از میکرو آرایه‌ها پوشیده شده که ازB -کراتین تشکیل شده‌است و نیروی برشی معادل MN 40 دارند [37].
این چسب به‌وسیله‌ی دوگونه از قورباغه‌های زیر زمینی استرالیایی از جنس نوتادن که یک متر زیر زمین زندگی می‌کنند، ترشح میشود. قورباغه‌ها ماده‌ای تراوش می‌کنند که به‌آسانی در حلال حل نمی‌شود [38].
این چسب‌ها برای چسبندگی نیاز به پخت ندارند. غدد موجود در پشت این قورباغه منجر به تولید این ماده شده و به‌سرعت الاستیک کشسان و تبدیل به چسب میشود (شکل 12). این ماده چسبندگی زیادی به سطوح شیشه، فلز، چوب، پلاستیک و همین‌طور به بافت‌های بیولوژیکیزیستی، بافت نرم، غضروف و استخوان دارند. این چسب‌ها بیش از 3 ماه انعطاف‌پذیراند و در بسیاری از حلال‌های آلی و در برابر سایش مقاوم هستند و پروتئینی مبتنی بر هیدروژل میباشندهستند. NB-1R پروتئین کلیدی این چسب‌ها هستند که پتانسیل زیادی برای کاربردهای پزشکی دارند [38].
شکل 12- تصویری از غدد موجود در پوست قورباغه [38].
ه) چسب صدف‌های Mytlius edulis
صدف دو کپه‌ای نوعی از خانواده‌ی صدف‌ها می‌باشد است که در دریاچه، رودخانه‌ها و اقیانوس‌ها زندگی می‌کند. جانوران صدف‌دار در چسبیدن به صخره‌ها، بدنه قایق‌ها و غیره توانا هستند (شکل 13). آن‌ها حتی در مقابل موج‌های بسیار بزرگ و قدرتمند نیز مقاوم هستند و چسبیده می‌مانند [40].
تجزیه‌های شیمیایی مواد به‌کار رفته در صدف‌ها نشان می‌دهد که ماده‌ای به نام «میتیلوس ادولیس» توانایی بسیار بالایی در ساخت این چسب دارد و این کار را با استفاده از یک پروتئین ویژه که محتوی مقدار زیادی 3،4-دی هیدروکسی‌فنیل‌آلانین (3,4-dihydroxyphenylalanine) یا (DOPA) است، انجام می‌دهد که در زیر آب خاصیت چسبندگی قوی دارد و دارای ویژگی منحصربه‌فردی در خودترمیمی می‌باشد است [40،39].
این چسب از 28 نوع پروتئین مختلف و مقدار قابل توجهی فسفر، منیزیم، کلسیم و مقدار کمی فلزات واسطه تشکیل شده‌است. به‌طور مشابه این چسب نیز همانند چسب ترشح‌شده از صدف دریایی، حاوی دوپامید می‌باشد است [40].
و) چسب کرم دریایی قلعه شنی (Sand castle warm)
کرم‌های قلعه شنی که در امتداد ساحل کالیفرنیا یافت می‌شوند، به جانوران دریایی صخره‌ساز معروف‌اند، زیرا آن‌ها برای ساخت سر پناه از چسب موجود در بدن خود استفاده کرده و دانه‌های شن را در زیر آب به یکدیگر می‌چسبانند (شکل 14). این چسب دارای چسبندگی سریع و قوی در زیر آب است و به سطوح مختلفی از جمله پلاستیک، شیشه، فلزات و مواد بیولوژیکی زیستی می‌چسبد و به گفته‌ی دانشمندان، مقاومت آن در برابر ترک‌خوردگی بسیار بالا است. چسب زیستی ترشح‌شده توسط این کرم‌ها میتواند در کاربردهای مختلفی از جمله ترمیم بافت‌های نرم و سخت و دندانپزشکی مورد استفاده قرار گیرد [41].
شکل 14- تصویر کرم قلعه شنی [36].
ماده‌ی اصلی موجود در کرم و صدف‌های دریایی که موجب چسبندگی مناسب این چسب‌ها میشود، DOPA می‌باشداست. چسب کرم قلعه شنی از ترکیبات ساده‌تری نسبت به چسب صدف‌های دریایی تشکیل شده است و به همین خاطر برای کاربرد پزشکی به‌کار می‌رود [42]. برخی از خواص و کاربرد چسب‌های مورد استفاده در بدن در جدول (1) آورده شده است.
جدول 1- انواع چسب‌های مورد استفاده در بدن همراه با کاربرد آن‌ها در پزشکی [42].
انواع چسب | عملکرد پزشکی |
فیبرین طبیعی یا بیولوژیکی | کنترل خون‌ریزی، بستن زخم و اناستاموز بافت، کاهش اکیموز، تشکیل هماتوم، عایق‌‌بندی و ترمیم نشت، درمان پارگی، کنترل سوختگی و خون‌ریزی بعد از دبریدمان، ترمیم شکستگی استخوان |
کلاژن | قطع خون‌ریزی در جراحی‌های عمومی و عروقی، لوزه سوم و ستون فقرات، قطع خون‌ریزی جراحی رگ، صدمات رتروپریتوئن |
ژلاتین | قطع خون‌ریزی در جراحی‌های مختلف و آناتومی مکان‌های مختلف مثل استخوان ران، ترمیم قطع سرخرگ آئورت |
پلی‌ساکارید | قطع خون‌ریزی زبانی، آناستوموز عصبی، هموستاز در سرخرگ کاروتید |
کیتوسان | مهر و موم هوای ریه و بستن زخم پوست، بستن پارگی صلیبیه |
آلژینات | اتصال بافت‌ها حتی بعد از قرار گرفتن در محیط آبی |
کوندروئتین سولفات | اتصال بافت غضروف مادری و کاشتن مواد زیستی |
سیانواکریلات مصنوعی و نیمه مصنوعی | بستن زخم‌های پوستی، جراحی زیبایی، ترمیم پوست پیوندی، بستن بریدگی‌های کوچک، اندوسکوپی، لاپاراسکوپی، جراحی سنتی، روش‌های رادیوگرافی |
هیدروژل‌های پلیمری
| قطع خون‌ریزی خط بخیه، جراحی زنان و زایمان و روده‌ی بزرگ، نشت مایع مغز نخاعی بعد از عمل جراحی خلفی، اتصال مجدد شبکیه چشم، آناستاموز عصب سیاتیک، بستن عروق، آب‌بندی نشت سیال، آب‌بندی نشت هوای ریه، قطع خون‌ریزی در محل آناستاموز، کالبد شکافی حاد آئورت |
دندیمرها | ترمیم زخم قرنیه، برش آب مروارید قرنیه |
پلی‌یورتان
| ترمیم استخوان، عایق کردن عروق پیوندی، قطع خون‌ریزی در عمل جراحی، جلوگیری از تشکیل سروما در محل تشکیل آبدومینوپلاستی |
چسب‌های صدف | ترمیم غشا پاره‌شده‌ی کشنده در بارداری، پیوند در مکان‌های پرت در خارج کبد |
چسب مارمولک | آب‌بندی زخم‌ها و بخیه‌ها و جایگزین استپل |
4 نتیجه‌گیری
چسب ماده‌ای است که میتواند دو سطح را از طریق جذب فیزیکی یا جذب شیمیایی به یکدیگر اتصال دهد. چسب به دو صورت زیستی و غیر زیستی تقسیم‌بندی می‌شوند که نوع زیستی آن به‌عنوان چسب‌های مورد استفاده در بدن و نوع غیر زیستی در زمینه‌های مختلفی از جمله ورزشی، خودروسازی، صنایع دفاعی نظامی، نساجی، ساختمانی و غیره کاربرد فراوان دارد. چسب‌های مورد استفاده در بدن به سه گروه زیستی، سنتزی و تقلیدی دسسته‌بندی می‌شوند. چسب‌های زیستی شامل پلی‌ساکارید (کیتوسان، کوندروئتین سولفات، دکستران)، فیبرینی، ژلاتین و کلاژن، چسب‌های سنتزی و نیمه‌سنتزی (سیانواکریلات، هیدروژل‌های پلیمری، دندریمر و یورتانی) و چسب‌های تقلیدی (جلبک قهوه‌ای، باکتری دریایی، مارمولک، قورباغه‌ی استرالیایی، صدف دریایی، کرم دریایی قلعه‌شنی) میباشندهستند. چسب‌های زیست‌تقلیدی یا با الهام‌گرفتن از جانوران و گیاهان یا از ترشح آن‌ها تهیه می‌شوند. ایجاد چسبندگی زیر آب و در محیط‌های خیس بسیار مورد توجه است که این نوع چسب‌ها همگی از این خاصیت برخوردار میباشندهستند. این چسب‌ها همگی حاوی پلیمر هستند یا پلیمرها در حین سخت‌شدن آن‌ها به‌وسیله‌ی واکنش شیمیایی پلیمریشدنزاسیون افزایشی یا پلیمریشدنزاسیون تراکمی حاصل می‌شوند. چسب‌های متعددی برای ترمیم شکستگی‌های استخوانی به‌کار می‌روند، اما هرکدام محدودیت‌هایی دارند که برای همه‌ی قسمت‌های بدن نمی‌توانیم از آن‌ها استفاده کنیم. در بین چسب‌های ارائه‌شده توسط محققان که برای بافت سخت مناسب بوده و از شرایط مطلوب برخوردار است، چسب‌هایی هستند که دارای ماده‌ی DOPA میباشندهستند. این ماده زیست‌سازگار است و ترکیب آن با پروتئین‌های مختلف موجب تهیهی چسبی مطلوب برای بافت استخوانی میشود. اگرچه هنوز هیچ چسبی استحکام چسب‌های سیانواکریلات را ندارد، ولی محققان به علت ایجاد عفونت چسب‌های سیانواکریلاتی قادر به استفاده از آن‌ها نیستند.
1. Adams, Robert D., ed. Adhesive bonding: science, technology and applications. Woodhead Publishing, 2021.
2. Pocius, Alphonsus V. Adhesion and adhesives technology: an introduction. Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2021.
3- P. P. Mazza, P. Martini, B. Sala, et al. A new palaeolithic discovery: tar-hafted stone tools in a europea mid-pleistocene bone-bearing bed, journal of archaeological science, 33, 1310-1318, 2006.
4. Kozowyk, P. R. B. Soressi, M. Pomstra, D. Langejans, G. H. J. Experimental methods for the palaeolithic dry distillation of birch bark: implications for the origin and development of neandertal adhesive technology, Scientific Reports., 7, 2045-2322, 2017.
5. A.V. Pocius, Adhesion and adhesives technology, Polymer Int., 53, 1391-1396, 2004.
6. Ali, A., Rehman, K., Majeed, H., Khalid, M. F., & Akash, M. S. H. Polysaccharide‐based adhesives. Green Adhesives: Preparation, Properties and Applications, 165-180, 2020.
7. M. Donkervolcke, F. Burny, D. Muster, Tissues and bone adhesives: historical aspects, Biomaterials, 19, 1461-1466, 1998.
8. Thirunavukkarasu. N, K. Dhinamala, R. Moses Inbaraj, Production of chitin from two marine stomatopods Oratosquilla spp. (Crustacea), J. Chem. Pharm. Res., 3, 353-359, 2011.
9. Pradip, K.D, Joydeep. D, V S. T, Chitin & chitosan, chemistry, properties & applications, Journal of Scientific & Industrial Research., 63, 20-31, 2004.
10. Majeti N.V. Ravi Kumar, A review of chitin and chitosan applications, Reactive & Functional Polymers., 46, 1–27, 2000.
11. F. Nejati Hafdani, N. Sadeghinia, A Review on Application of Chitosan as a Natural Antimicrobial, World Academy of Science., 74, 257-261, 2011.
12. Mati-Baouche, N, PH. Elchinger, H. D. Baynast, G. Pierre, C. Delattre, P. Michaud, Chitosan as an adhesive, European Polymer Journal., 60, 198-212, 2014.
13. C Heiss, R Kraus, D Schluckebier, AC Stiller, S. Wenisch, R. Schnettler., Bone adhesives in trauma and orthopedic surgery, European Journal of Trauma., 32, 141-148, 2006.
14. No, H.K., Meyers, S.P., Preparation and characterization of chitin and chitosan (A review), J. Aquatic Food product Technol., 4, 27-52, 1995.
15. Gossen, M.F.A., Applications of Chitin and Chitosan, Technomic Publishing Company Book, Lancaster, 503-509, 1997.
16. George A. F. Roberts, Thirty Years of Progress in Chitin and Chitosan, Progress on chemistry and application of chitin and its derivatives , 13, 7-15, 2008.
17. Jason P. Gleghorn, Christopher S.D. Lee, Mario Cabodi, Abraham D. Stroock, Lawrence J. Bonassar, Adhesive properties of laminated alginate gels for tissue engineering of layered structures, Journal of Biomedical Materials Research Part A., 85, 611-618, 2008.
18., , , Biodegradable methacrylate-based adhesives for surgical applications, Biological adhesive systems., 65, 261-272, 2010.
19. B. Hoffmann,, Characterisation of a new bioadhesive system based on polysaccharides with the potential to be used as bone glue, Journal of Materials Science: Materials in Medicine., 20, 2001-2009, 2009.
20. Ortiz, A.D.C., Fideles, S.O.M., Pomini, K.T., Reis, C.H.B., Bueno, C.R.D.S., Pereira, E.D.S.B.M., Rossi, J.D.O., Novais, P.C., Pilon, J.P.G., Rosa Junior, G.M. and Buchaim, D.V. Effects of therapy with fibrin glue combined with mesenchymal stem cells (MSCs) on bone regeneration: a systematic review. Cells, 10(9), p.2323, 2021.
21. Balcioglu, Sevgi, Canbolat Gurses, Imren Ozcan, Azibe Yildiz, Suleyman Koytepe, Hakan Parlakpinar, Nigar Vardi, and Burhan Ates. Photocrosslinkable gelatin/collagen based bioinspired polyurethane-acrylate bone adhesives with biocompatibility and biodegradability. International Journal of Biological Macromolecules, 192, 1344-1356, 2021.
22. Liu, Yi, Sai Cheong Ng, Jiashing Yu, and Wei-Bor Tsai. Modification and crosslinking of gelatin-based biomaterials as tissue adhesives. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 174, 316-323, 2019.
23. Sajjad haider, s. y. park, s. h. lee, Preparation, swelling and electro-mechano-chemical behaviors of a gelatin–chitosan blend membrane, Soft Matter., 4, 485-492, 2008.
24. Y. J. Lia, D. Barth_Es-Biesela, A. V. Salsac, Polymerization kinetics of n-butyl cyanoacrylate glues used for vascular embolization, journal of the mechanical behavior of biomedical materialsjanuary., 12, 1-29, 2017.
25. Langlois, J, et al, The use of 2-octylcyanoacrylate (Dermabond®) for the treatment of nail bed injuries in children: results of a prospective series of 30 patients, Journal of children's orthopaedics, 4, 61-65, 2010.
26. L Ninan, J Monahan, RL Stroshine, JJ Wilker, R Shi, Adhesive strength of marine mussel extracts on porcine skin, Biomaterials, 24, 4091-4099, 2003.
27. A. Pizzi, K. L. Mittal. Handbook of adhesives technology, Marcel Dekker, Inc, CRC Press, New York, 681-695, 2003.
28. P. A. Leggat, D. R. Smith, U. Kedjarune, Surgical Applications of cyanoacrylate adhesives: a review of toxicity, ANZ journal of surgery., 77, 209-213, 2007.
29. Lee BP, Huang K, Nunalee FN, Shull KR, Messersmith PB. Synthesis of 3,4dihydroxyphenylalanine (DOPA) containing monomers and their co polymerization with PEG-diacrylate to form hydrogels. J Biomater Sci Polym Ed., 15, 449-464, 2004.
30. Chis, A.A., Dobrea, C., Morgovan, C., Arseniu, A.M., Rus, L.L., Butuca, A., Juncan, A.M., Totan, M., Vonica-Tincu, A.L., Cormos, G. and Muntean, A.C., Applications and limitations of dendrimers in biomedicine. Molecules, 25(17), p.3982, 2020.
31. Zhu, Haofang, Guoming Xu, Yiyan He, Hongli Mao, Deling Kong, Kui Luo, Wenbo Tang, Rong Liu, and Zhongwei Gu. A Dual‐Bioinspired Tissue Adhesive Based on Peptide Dendrimer with Fast and Strong Wet Adhesion. Advanced Healthcare Materials, 11, 2200874, 2022.
32. Golling, F.E., et al., Polyurethanes for coatings and adhesives–chemistry and applications. Polymer International, 68(5), 848-855, 2019.
33. M. M. Rahman, H. D. Kim, Characterization of waterborne polyurethane adhesives containing different soft segments, Journal of adhesion science and technology, 21, 81-96, 2007.
34. R. L. Fletcher, Maureen. E. Callow. The settlement, attachment and establishment of marine algal spores, British phycological journal, 27, 303-329, 1992.
35. P. Potin, C. Leblanc, Phenolic-based adhesives of marine brown algae, Biological adhesives., 42, 105-124, 2006.
36. H. Yamada, Y. Guo, T. Matsumoto, Effects of a pectic polysaccharide from a medicinal herb, the roots of bupleurum falcatum l. on interleukin 6 production of murine b cells and b cell lines, Immunopharmacology., 49, 307-316, 2000.
37. W. Sun, p. neuzil, t. s. kustandi, The nature of the gecko lizard adhesive force, Biophysical journal., 89, 14-17, 2005.
38- L. D. Graham, v. glattauer, m. g. huson, et al. Characterization of a protein-based adhesive elastomer secreted by the australian frog notaden bennetti, Biomacromolecules., 6, 3300–3312, 2005.
39. Haeshin Lee, Bruce P. Lee & Phillip B. Messersmith, A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels and geckos, Nature, 448, 338-341, 2007.
40. Shahbazi .S, F. Moztarzade, G. Mir Mohamad sadeghi, Y. Jafari, In vitro study of a new biodegradable nanocomposite based on polypropylene fumarate as bone glue, Materials Science and Engineering., 69,1201-1209, 2016.
41. Shao .H, A water-borne adhesive for bone repair modeled after sandcastle worm adhesive, Biomacromolecules., 72, 124-131, 2010.
42. Duarte .A. P, J. F. Coelho, J. C. Bordado, M. T. Cidade, M. H. Gil , Surgical adhesives: Systematic review of the main types and development forecast, Progress in Polymer Science., 37,1031-1050, 2012.