Полимеры, совместимые с живым организмом - полимеры медицинского назначения
Видео: Наночастицы металлов как визуальные метки
ГЛАВА 3
ПОЛИМЕРЫ, СОВМЕСТИМЫЕ С ЖИВЫМ ОРГАНИЗМОМ
ТАНДЗАВА Хироси
Понятие биосовместимости
Приспособляемость организма к внешним воздействиям, в частности способность отдельных органов и частей тела к восстановлению при ранениях и травмах, общеизвестна. Так, при повреждении участка живой ткани кровь сразу же свертывается и закупоривает сосуды в ране- тем самым предотвращается дальнейшая (потеря крови, а позднее на этом месте формируется новая ткань, полностью покрывающая раневую поверхность. Вместе с тем очень часто (в зависимости от причин и степени травмы) организм бывает не в состоянии самостоятельно справиться с заживлением и восстановлением и нуждается в помощи извне, т. е. в (медицинском вмешательстве. Методические возможности такой помощи в настоящее время чрезвычайно многообразны, что обусловлено бурным развитием восстановительной хирургии. Одновременно с этим все более расширяются круг полимерных материалов и ассортимент изделий из них, вошедших в повседневную клиническую практику.
Использование искусственных материалов в медицине вызвало к жизни новую важнейшую проблему, а именно вопрос биологической совместимости. Известно, что живой организм резко отторгает субстанции, генерированные вне его, и тем или иным путем стремится выделить их из себя. Вместе с тем подавляющее большинство материалов медицинского назначения (биомедицинских материалов) функционирует в прямом или косвенном контакте с тканями организма и в той или иной степени неизбежно травмирует их. Отсюда очевидна необходимость создания таких биоматериалов, которые были бы способны сосуществовать совместно с живым организмом, т. е, биологически совместимых с ним.
Научно-исследовательская деятельность в этом направлении была развернута сравнительно недавно — в начале 60-х годов, когда сотрудники института NIH (National Institute Health — США) в ходе разработок по созданию искусственного сердца приступили к широким исследованиям в области новых биоматериалов. С того времени в печати появилось большое количество (публикаций, свидетельствующих о значительных достижениях в этой сфере. И все же необходимо подчеркнуть, что круг таких биоматериалов, которые либо уже достигли уровня клинической реализации, либо открывают принципиально новые пути (проектирования веществ, пока еще крайне узок и ограничен. По всей вероятности, это обусловлено тем, что все разработки данного направления лежат в смежных областях разных наук, в частности, «на стыках» медицины и техники, естествознания и синтеза, а потому даже самые отдаленные подходы к методологии наталкиваются на многочисленные трудности. Ниже делается попытка обобщить данные новейших публикаций в этом направлении, выяснить, что уже известно, а что требует разрешения, и, наконец, истолковать понятие биологической совместимости.
Требования, предъявляемые к биологически совместимым полимерам
Очевидно, что применительно к полимерам медицинского назначения понятие биологической совместимости достаточно сильно меняется в зависимости от конкретных функций того или иного материала, однако в любом случае синтетический материал и живой организм претерпевают взаимное влияние отрицательного характера, и основополагающая цель всех разработок состоит в том, чтобы свести «к минимуму такое взаимодействие, сохраняя при этом функциональность материала.
С точки зрения воздействия на организм синтетический полимер должен отвечать следующим основным требованиям:
а) не вызывать отравления и не быть аллергеном-
б) не травмировать живую ткань-
в) не быть канцерогеном-
г) не вызывать антигенного действия-
д) не вызывать свертывания крови и гемолиза-
е) не вызывать денатурации и разложения белков и ферментов-
ж) не нарушать электролитический баланс и не вызывать отклонений в системе метаболизма.
Претерпевая влияние со стороны живого организма, полимер в свою очередь не должен:
а) поддаваться истиранию и механическому разрушению, т. е.
терять динамические механические свойства-
б) менять структуру, текстуру и конфигурацию своей поверхности-
в) химически трансформироваться и разлагаться-
г) экстрагироваться-
д) адсорбироваться и седиментироваться.
Такие полимеры, которые удовлетворяли бы сразу всем этим требованиям, в настоящее время не созданы и разного рода несоответствия существуют, однако (последовательное изучение и истолкование их причин позволяет в конце концов получить полимерные материалы, биосовместимые в буквальном смысле слова. Ниже приведены некоторые практические примеры, позволяющие глубже уяснить основные трудности в этом направлении.
