Methods of sterilization of medical polymer composites based on polyhydroxybutyrate with elastomeric additive

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Introduction. Polyhydroxybutyrate is a biodegradable and completely biocompatible component, and in combination with various modifying additives can be suitable for the manufacture of medical products used in surgical practice as bone implants or their parts. There implants have a number of advantages over traditional metal products, but for their integration into the body they require thorough sterilization cleaning, which in the case of polymer compositions has a number of limitations associated with the possible destruction of the material structure during various cleaning stages.

Purpose of the study. Find optimal methods for sterilization and disinfection of materials based on polyhydroxybutyrate (PHB) and an elastomeric additive – butadiene-nitrile rubber (NBR-28).

Material and methods. Two-component PHB-NBR compositions with PHB content from 30 to 90% were studied. Four methods of sterilization and disinfection were used: autoclaving, air sterilization, disinfection with chlorine solution and ethanol solution. Determined mechanical characteristics are strength and elongation of the material at break. Sterility control – by the method of washings with subsequent observation of the growth of bacteria and fungi in Sabouraud's medium and thioglycollate medium.

Results. Sterilized and disinfected samples showed no microbial growth in both culture media. No change in mechanical characteristics was detected for samples subjected to solution cleaning methods. High temperature cleaning reduced the mechanical properties of samples by 20–80% depending on the sterilization mode.

Conclusions. The data obtained show that for sterilization and disinfection of PCM based on the biodegradable polymer PHB, solution methods are suitable without restrictions and the autoclave sterilization method is suitable with minor restrictions, while air sterilization leads to the destruction of PCM.

作者简介

P. Povernov

N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics of RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: pav3444@yandex.ru
Scopus 作者 ID: 57210264564
Researcher ID: ABC-5732-2021

Post-graduate Student, Junior Researcher, Laboratory of Physico-Chemistry of Compositions of Synthetic and Natural Polymers

俄罗斯联邦, Moscow

L. Shibryaeva

N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics of RAS; MIREA – RTU

Email: pav3444@yandex.ru
Scopus 作者 ID: 7003539026
Researcher ID: A-7634-2014

Dr.Sc. (Chem.), Professor, Leading Researcher, Laboratory of Physico-Chemistry of Compositions of Synthetic and Natural Polymers; Professor, F.F. Koshelev Department of Chemistry and Technology of Processing of Elastomers, M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies,

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

参考

  1. Rebelo R., Fernandes M., Fangueiro R. Biopolymers in medical implants: A brief review. Procedia Eng. 2017; 200: 236–243.
  2. Povernov P.A., Shibryaeva L.S., Lusova L.R., Popov A.A. Modern polymer composite materials for bone surgery: Problems and prospects. Fine Chemical Technologies. 2022; 17(6): 514–536.
  3. Artsis M.I., Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., et al. Biodegradation and Medical Application of Microbial Poly (3-hydroxybutyrate). Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2012; 555(1): 232–262.
  4. Dempsey D.J., Thirucote R.R. Sterilization of Medical Devices: A Review. Journal of Biomaterials Applications. 1988; 3(3): 454–523.
  5. Told R., Ujfalusi Z., Pentek A., Kerenyi M et al. A state-of-the-art guide to the sterilization of thermoplastic polymers and resin materials used in the additive manufacturing of medical devices. Materials & Design. 2022; 223: 111119.
  6. Vergara-Porras B., Gracida-Rodriguez J. N., Perez-Guevara F. Thermal processing influence on mechanical, thermal, and biodegradation behavior in poly(β-hydroxybutyrate)/poly(ϵ-caprolactone) blends: a descriptive model. J. Appl. Polym. Sci. 2016; 133: 1–12.
  7. Kervran M., Vagner C., Cochez M., Ponçot M. et al. Thermal degradation of polylactic acid (PLA)/polyhydroxybutyrate (PHB) blends: A systematic review. Polymer Degradation and Stability. 2022; 201: 109995.
  8. Parveen S., Kaur S., David S. A. W., Kenney J. L. et al. Evaluation of growth based rapid microbiological methods for sterility testing of vaccines and other biological products. Vaccine. 2011; 29(45): 8012–8023.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig.1. Bacteria grown on Sabouraud nutrient medium for an unsterilized sample PHB-BNKS 90/10

下载 (34KB)
3. Fig.2. Strains of E. coli bacteria detected in unsterilized samples grown in thioglycollate medium under an Axio Imager Z2m microscope at 500× zoom

下载 (39KB)
4. Fig.3. True tensile strength of PHB/BNKS 50/50 compositions before and after sterilization using various methods

下载 (42KB)
5. Fig.4. Relative elongation at break of PHB/BNKS 50/50 compositions before and after sterilization using various methods

下载 (23KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».