The recent development of biodegradable polymers for drug delivery system (DDS) has been investigated. The biodegradable polymers for DDS are mainly discussed in two categories: one category is natural biodegradable polymers such as polysaccharides, modified celluloses, poly(${\alpha}$-amino acid)s, modified proteins, and microbial biodegradable polymers; the other is synthetic biodegradable polymers such as poly(ester)s, poly(ortho ester)s, poly(phosphazene)s, poly(anhydride)s, poly(alkyl cyanoacrylate)s, and multiblock copolymers. The bioconjugate polymeric drug delivery systems have been also proposed for the design of biocompatible polymeric controlled drug delivery.
Scaffolds play a crucial role in the tissue engineering. Biodegradable polymers with great processing flexibility and biocompatability are predominant scaffolding materials. New developments in biodegradable polymers and their nanocomposites for the tissue engineering are discussed. Recent development in the scaffold designs that mimic nano and micro features of the extracellular matrix (ECM) of bones, cartilages, and vascular vessels are presented as well.
As the adverse environmental impacts due to plastic waste become more severe, there is an increasing demand for developing a sustainable ecosystem using biodegradable polymers. Biodegradable polymers are those that can be biochemically decomposed through the enzymatic activity of microorganisms. Currently, a variety of biodegradable polymers with varying properties is being investigated. In particular, polymer blends with an aim to control the biodegradation rate and mechanical properties are under active research. The biodegradable polymer industry, which has not yet reached economies of scale, does not have a cost advantage compared to petroleum-derived polymers. To overcome this challenge, there is an urgent need to expand its application fields to various high-value industries (separators, electronic materials, and medical fields). This review summarizes the current state-of-the-art biodegradable polymers, polymer blends, and recent research trends in new niche applications.
Joung, Yoon Ki;Jang, Bu Nam;Kang, Jong Hee;Han, Dong Keun
Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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v.1
no.1
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pp.13-25
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2014
In the current study, a drug-eluting stent coated with biodegradable polymers and sirolimus was developed by using an ultrasonic nanocoater and characterized in aspects of surface smoothness and coating thickness. In addition, in vitro release profiles of sirolimus by changing top coating layer with different biodegradable polymers were investigated. Smooth surfaces with variable thickness could be fabricated by optimizing polymer concentration, flow rate, nozzle-tip distance, gas pressure, various solvents and ultrasonic power. Smooth surface could be generated by using volatile solvents (acetone, chloroform, and methylene chloride) or post-treating with solvent vapor. Coating thickness could be controlled by varying injection volume or polymer concentration, and higher concentration could reduce the coating time while obtaining the same thickness. The thickness measurement was the most effectively performed by a conventional cutting method among three different methods that were investigated in this study. Release profiles of sirolimus were effectively controlled by changing polymers for top layer. PLGA made the release rate 3 times faster than PDLLA and PLLA and all top layers prevented burst release at the initial phase of profiles. Our results will provide useful and informative knowledge for developing drug-eluting stents, especially coated with biodegradable polymers.
Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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v.38
no.1
s.113
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pp.45-53
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2006
This study was carried out to produce high functional and biodegradable coating agents for pulp mold by evaluating various kinds of biodegradable polymers. Five kinds of biodegradable polymers were used. In addition, the mixture of the carboxymethylated starch and biodegradable polymers(${\kappa}$-carrageenan, chitosan) were used for mixed coating agents. Physical properties of coated paperboards were evaluated. Conclusions obtained were as follows. 4% ${\kappa}$-carrageenan and 5% chitosan showed higher water and oil resistance. 10% sodium alginate, 4% corn zein and 15% polycaprolactone showed high water resistance while no improvement was found on oil resistance. The optimum mixture ratios for the mixed coating agents were 90:10(carboxymethylated starch : ${\kappa}$-carrageenan) and 50:50(carboxymethylated starch : chitosan). Since these mixed coating agents have excellent biodegradability with higher water and oil resistance, these can be used for the environmental-friendly coating agents.
A biliant stent was fabricated using a magnesium alloy wire, a biodegradable metal. In order to control the fast decomposition and corrosion of magnesium alloys in vivo, magnesium alloy wires were coated with biodegradable polymers such as polycaprolactone (PCL), poly(propylene carbonate) (PPC), poly (L-lactic acid) (PLLA), and poly (D, L-lactide-co-glycolide) (PLGA). In the case of PPC, which is a surface erosion polymer, there is no crack or peeling compared to other polymers (PCL, PLLA, and PLGA) that exhibit bulk erosion behavior. Also, the effect of biodegradable polymer coating on the axial force, which is the mechanical property of magnesium alloy stents, was investigated. Stents coated with most biodegradable polymers (PCL, PLLA, PLGA) increased axial forces compared to the uncoated stent, reducing the flexibility of the stent. However, the stent coated with PPC showed the axial force similar to uncoated stent, which did not reduce the flexibility. From the above results, PPC is considered to be the most efficient biodegradable polymer.
Polymeric based nanomedicines have been developed for diagnosing, treating, and preventing diseases in human body. The nanosized drug delivery systems having various structures such as micelles, nanogels, drug-conjugates, and polyplex were investigated for a great goal in pharmaceutics: increasing therapeutic efficacy for diseases and decreasing drug toxicity for normal tissues. The functional polymers used for constituting these drug delivery systems should have several favorable properties such as stimuli-responsibility and biodegrdability for controlled drug release, and solublization capacity for programmed drug encapsulation. This review discusses recent developments and trends of functional polymers (e.g., pH-sensitive polymers, biodegradable polymers, and cationic polymers) used for nanosized drug carriers.
The use of biodegradable polymetric materials as drug carriers is a relatively new dimension in polymeric drug delivery systems. A number of biodegradable or bioerodible polymers, such as poly(lactic/glycolic acid) copolymer, poly($\alpha$-amino acid), polyanhydride, and poly (ortho ester) are currently being investigated for this purpose. These polymers are useful for matrix and reservoir-type delivery devices. In addition, when chemical functional groups are introduced to the biodegradable polymer backdone, such as poly (N-(2-hydroxypropyl) methacrylamide), the therapeutic agent can be covalently bound directly or via spacer to the backbone polymer. These polymer/drug conjugates represent another new dimension in biodegradable polymeric drug delivery systems. In addition, examples of biodegradable polymeric durg delivery systems currently being investigated will be discussed for the purpose of demonstrarting the potential importance of this new field.
Natural polymers, biopolymers, and synthetic polymers based on renewable resources are the basis for the 21th portfolio of sustainable and eco-friendly plastics but high-volume consumable plastics continue to be dominated by nondegradable petroleum-based materials. Three factors have recently made biodegradable polymers economically attractive: (i) rising costs of petroleum production resulting from the depletion of the most easily accessible reserves, (ii) environmental and economic concerns associated with waste plastics, and (iii) emissions of carbon dioxide from preparation of petroleum-based materials. These pressures have driven commercial applications based on biodegradable polymers which are related to reduction of carbon dioxide in processing, such poly(hydroxy alkanoate) and poly (lactide). Since initial degradation of these polymers leads to catastrophic mechanical failure, it is necessary to control the rate of initial degradation for commercial applications. In this article, we have a critic review on the recent progress of polymer modification for the control of degradation.
Tissue engineering has arisen to address the extreme shortage of tissues and organs for transplantation and repair. One of the most successful techniques has been the seeding and culturing cells on three-dimensional biodegradable scaffolds in vitro followed by implantaion in vivo. We used PLA and PLGA as biodegradable polymers and rabbit chondrocytes were isolated and applied to PLA and PLGA to make artificial cartilage. To evaluate the biocompatibility and biological safety of polymers, in vitro cytotoxicity and in vivo animal tests were investigated. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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