Искусственная кожа - полимеры медицинского назначения

ГЛАВА 2
ПОЛИМЕРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ И ДИФФУЗИИ ВЕЩЕСТВ
НАКАБАЯСИ Нобуо
Как известно, наше тело состоит из клеточных пленок, функции которых чрезвычайно многообразны. Применительно к феномену управления жизнедеятельностью организма работа диафрагм сводится к разделению и пропусканию различных субстанций. В числе последних можно назвать, например, газы (кислород, двуокись углерода), воду, питательные вещества, электролиты, токсичные продукты процессов метаболизма и многие другие вещества. В том случае, когда разделение или пропускание растворенных веществ проводят в искусственной системе, обычным является такой перенос веществ, который характеризуется движением со стороны высокой энергии в область низкой, от большой концентрации к малой, от высокого давления к низкому, т. е. процесс, называемый пассивным переносом.
Надо сказать, что в природе, в живых организмах вещества далеко не всегда транспортируются со стороны высокой энергии в область низкой, и достаточно часто наблюдается противоположная картина, т. е. перенос, называемый активным. Так, например, вода и питательные вещества поднимаются по стволу высокого дерева до самой его вершины. Даже на современной стадии развития естественных наук человечество еще не в состоянии приблизиться к подобному уровню познания, и потому в данной главе рассмотрены только те разделительно-диффузные процессы, которые протекают по механизму пассивного переноса. В том случае, когда появляются факторы, препятствующие воспроизведению функций живого организма, утраченную функциональность компенсируют, используя соответствующие искусственные органы.

Искусственная кожа

При травмах, ожогах, вообще при повреждениях кожи идеальным способом лечения раневых участков является реплантация на них кожи этого же организма, однако здесь вступают в действие такие лимитирующие моменты, как местоположение участка-донора, откуда можно взять трансплантат без вреда для организма, а также площадь раневой поверхности и, следовательно, количество кожи, необходимой для пересадки. Наконец, донорский участок навсегда остается поврежденным.
Очевидно, что в таких случаях резко возрастает значение искусственной кожи. По современным воззрениям, летальный исход от ожога наступает в результате обезвоживания травмированных областей вследствие испарения воды и интоксикации. Понятию «идеальная искусственная кожа» отвечает такое вещество, которое способно препятствовать обоим этим явлениям, а также интенсифицировать лечение поврежденных участков тела. Если говорить о предотвращении дегидратации, то остановка и скопление пузырьков воды — пара — под слоем кожи играет резко отрицательную роль, а потому способность искусственной кожи пропускать водяные пары должна достигать такой степени, чтобы экссудирующая на обожженном участке жидкость могла испаряться- одновременно с этим качеством нужна такая плотность кожи, которая гарантировала бы от проникновения сквозь нее микроорганизмов.
До настоящего времени в этой области использовались такие материалы, как марли из нейлона и из силиконов, сверхтонкие газопроницаемые пленки из ненаполненного силиконового каучука, пленки, получаемые отверждением кровяной плазмы, фибриновые пленки и газовая марля, обработанная жирами. Следует подчеркнуть, что всем перечисленным материалам присущи те или иные недостатки. В связи с этим за последнее время была разработана методика лечения с использованием поли (2-оксиэтилметакрилата) (сокращенно poly-НЕМА) и полиэтиленгликоля (PEG), а также нетканого полотна из коллагена. Ввиду новизны этих способов целесообразно остановиться на них несколько подробнее.
Как известно, белковые вещества, образующие кожу, в основной массе представляют собой коллаген, причем в случае пересадки кожи другому индивидууму роль коллагена резко отрицательна ввиду того, что он вызывает реакцию отторжения. Если же использовать нетканое полотно из коллагена, способного переводить ферменты в раствор и не имеющего иммунной активности, то плотность прилипания его к раневой поверхности весьма удовлетворительна, абсорбирование экссудата вполне хорошее, а потому легко идет образование рубца и не наблюдается ни отторжения, ни воспалительного процесса. (Считается, что иммунная активность обусловлена концевым тропоколлагеном, и когда общее количество коллагена падает под действием протеазы, избирательно уменьшаются только области тропоколлагена и иммунная активность резко снижается.) Констатировали даже, что коллаген по всем признакам стимулирует регенерацию ткани в самой ране.

Видео: Проводящие полимеры

Таблица 3. Свойства нетканого полотна из повторного используемого коллагена

 
Что касается нетканого полотна, то его производство и отделка сводятся к следующим основным операциям: коллаген, переводящий ферменты в раствор, прядут и получают штапель- последний формуют в виде листа, используя в качестве связующего коллаген, а затем отбеливают хромовыми солями. Основные свойства нетканного полотна приведены в табл. 3. Можно отметить еще одно благоприятное свойство коллагена, а именно хорошую усвояемость живым организмом.
Poly-HEMA и PEG применяются по следующей методике. На раневую поверхность наносят PEG и посыпают сверху порошком poly-HEMA- такую операцию повторяют несколько раз. На ране полимеры частично растворяются, взаимно склеиваются при загустевании и покрывают рану пленкой. Образовавшаяся пленка отличается высокой эластичностью, а потому ее можно использовать также на подвижных раневых поверхностях типа суставов- кроме того, пленка набухает в воде, и потому снятие ее во время перевязки безболезненно, причем вполне возможно повторное ее наложение. Пленка обладает и многими другими преимуществами, например, она способна пропускать водяные пары и потому предотвращает образование водяных пузырей на поверхности ожога. Кроме того, через нее могут легко диффундировать растворенные вещества, в связи с чем непосредственно на поверхность пленки можно наносить антибиотики, т. е. методически весьма просто предотвращать занесение инфекции. Наконец, пленка из poly-HEMA не пропускает микроорганизмы, вследствие чего может не только отвечать целям антисептики. Было констатировано даже, что она препятствует развитию микробов, уже успевших попасть на раневую поверхность, оказывая тем самым еще и антибактериальное действие.
Степень проницаемости пленок из poly-HEMA для паров воды определяется преимущественно способом полимеризации. В случае искусственной кожи poly-HEMA используют в смеси с PEG, однако, исходя из способности пленок предотвращать образование водяных пузырей, можно утверждать, что такая проницаемость весьма велика — как минимум на уровне величин, приведенных в табл. 3. Для сопоставления в табл. 4 показана способность других полимерных материалов к пропусканию паров воды.

Таблица 4. Проницаемость некоторых полимеров* для водяного пара

* Толщина пленки образца приведена к 3/100.