Усім відома здатність окремих органів тіла відновлюватися при різних травмах, пораненнях і т.п. Так, при ушкодженні шкірного покриву відбувається активація системи, що згортає кров, кров згортається й закупорює судини, запобігаючи тим самим повному знекровлюванню й загибелі організму. Пізніше на цьому місці формується нова тканина. Разом з тим, іноді, залежно від причини травми і її розмірів організм буває не в силах сам упоратися із загоєнням і відновленням якого-небудь органа й потребує допомоги ззовні, тобто хірургічного або іншого втручання. У найбільш складних випадках може знадобитися повна заміна ушкодженого органа або тканини. І тоді виникає питання, чим заміняти? Можна використати відповідний орган, узятий у донора, живого або померлого, або спеціальний протез, здатний відтворювати, хоча б частково, біологічну функцію вилученого органа. Відзначимо, що на сьогоднішній день практично всі органи людини, за винятком мозку й шлунка, піддаються моделюванню з метою створення відповідних протезів. У наш час значних успіхів досягла трансплантація органів від донора до хворого. Початок ери трансплантації відкрив професор Бернард, який 3 грудня 1967 р. в Кейптауні пересадив чоловіку серце дівчини, що загинула в автомобільній катастрофі. Після операції реципієнт прожив 18 днів і помер не через відмову пересадженого органа, а в результаті ослаблення імунної системи організму й запалення легень. До сьогодні у світі виконані вже сотні таких операцій, і життя деяких хворих продовжене на десять і більше років. У ряді клінік проведені й більш складні операції по одночасному пересадженню серця й іншого органа, наприклад, печінки або обох легенів. У грудні 1986 р. англійський хірург Д. Уоллворк уперше у світі здійснив одночасно потрійну трансплантацію. Разом з тим, незважаючи на приголомшливі успіхи трансплантології, залишаються невирішеними проблеми наукового, морально-етичного та юридичного характеру, які в значній мірі стримують більше широке застосування методу пересадки органів. Існуючі банки органів і тканин можуть забезпечити матеріалом не більше 10 % хворих, що потребують операцій. Частину проблем намагаються вирішити шляхом використання гетеротрансплантантів, тобто органів і тканин, узятих у тварин. У січні 1984 р. у США була навіть проведена операція по пересадці серця мавпи дівчинці на 15-й день після її народження. Дитина прожила три тижні, після чого в неї перестали функціонувати нирки. Найважливіша проблема трансплантації – відторгнення пересадженого органа живим організмом – ще далека від остаточного вирішення. Кожен організм на поверхні практично всіх своїх клітин має спеціальний набір білків, названих антигенами сумісності. Будучи однаковими в різних органах і тканинах того самого організму, у різних індивідуумів антигени різні. Тому всяке пересадження живої тканини, узятої від іншого організму, приводить в дію імунну систему. Виявивши й розпізнавши чужорідні клітини й молекули, лімфоцити руйнують їх. Більшість із перерахованих проблем не виникає при використанні конструкцій із синтетичних матеріалів. Крім того, і це надзвичайно важливо, немає принципових проблем з масовим виготовленням полімерних протезів: це все-таки не банк органів, який формується роками. І хоча зараз полімерні протези вже міцно ввійшли в клінічну практику, необхідний був революційний стрибок у психології лікарів, що заміняють живий орган на «неживу» холодну матерію. Однак реальність наших днів така, що вже зараз, по даних департаменту науки й техніки Японії, у світі штучні кістки й суглоби одержали 17,5?104 чоловік, кровоносні судини – 7,5 ?105, клапани серця – 3,0?105, штучну нирку – 7,2 ? 105 чоловік. Настільки стрімке зростання споживання синтетичних полімерних матеріалів у медицині викликало нову, надзвичайно важливу проблему, а саме проблему біологічної сумісності полімерів. Переважна більшість матеріалів медичного призначення функціонує в прямому або непрямому контакті із тканинами організму. Щоправда, вони не викликають імунної реакції, та відторгнення, але наслідки такого контакту можуть виявитися настільки ж несприятливими, якщо заздалегідь не прийняти рішучих заходів. Для того щоб зробити цей, загалом, очевидний зараз висновок, ученим і фахівцям довелося провести численні дослідження, у результаті яких вдалося сформулювати основні вимоги до полімерів медичного призначення. Саме використання нових полімерних матеріалів у трансплантології та медичній практиці дозволить покращити лікування людей, багатьом надасть можливість вести активний спосіб життя. Розділ 1. Медичні полімери. Полімерні матеріали – матеріали на основі високомолекулярних сполук – речовин, що складаються з однотипних груп атомів, з’єднаних хімічними зв’язками. Основну масу високомолекулярних сполук одержують або методами хімічного синтезу з мономерів – продуктів переробки природної сировини (нафти, газу, вугілля й ін.), або шляхом переробки природних полімерів (наприклад, целюлози, лігніну). До складу полімерів завжди входять наповнювачі, барвники, пластифікатори, стабілізатори й інші домішки, що регулюють функціональні й технологічні властивості полімерів. При виготовленні виробів компоненти, що входять до складу полімера ретельно перемішують для одержання однорідної пластмаси, з якої пресуванням, литтям під тиском, екструзією (формуванням виробів шляхом видавлювання полімерних матеріалів через профілюючий інструмент), вальцюванням або іншим технологічним методом одержують готовий виріб.
1.1 Полімери медичного призначення.
Для медичних цілей використовують полімерні матеріали загальтехнічного призначення, а також спеціальні полімерні матеріали медичного призначення. З перших виготовляють будівельне й санітарно-технічне устаткування лікувальних установ, посуд, предмети догляду за пацієнтами, деталі різних приладів, дослідницької й лікувальної апаратур, інструментів, посуду для аналітичних лабораторій й ін. Застосування полімерних матеріалів замість традиційних матеріалів (металів, скла) обумовлено їх кращими технологічними властивостями, комплексом фізико -механічних характеристик, можливістю переробки у вироби масового вжитку й одноразового застосування. Крім загальтехнічних, до цих полімерних матеріалів пред’являються додаткові санітарно-гігієнічні вимоги – мінімальне виділення в навколишнє середовище газоподібних продуктів, що не перевищує ГДК; нерозчинність у миючих розчинах; можливість стерилізації дезінфікуючими розчинами, газами, УФ-опроміненням, г-випромінюванням.
Найбільше широко застосовуються полімерні матеріали на основі полівінілхлориду, сополімерів стиролу, поліпропілену, поліметилметакрилату, поліуретанів, фенолформальдегідних смол.
Спеціальні полімерні матеріали медичного призначення призначені для безпосереднього контакту з живим організмом – в ендопротезах і матеріалах для відбудовчої хірургії, у матеріалах і виробах для відбору крові, у вигляді інструментів для внутріорганних досліджень, апаратури, що заміняє функції органів, компонентів терапевтичних і діагностичних засобів. Основу таких полімерних матеріалів становлять синтетичні й природні високомолекулярні сполуки, які не мають на живий організм шкідливого впливу. За характером взаємовпливу на організм полімерні матеріали поділяють на біоінертні, біосумісні та біоактивні.
1.2 Класифікація медичних полімерів та сфери їх використання.
Біоінертні полімерні матеріали: поліетилен, поліпропілен, фторопласт, силікони, поліметилметакрилат практично не змінюють своїх властивостей під впливом середовищ живого організму. У вигляді готових виробів або матеріалів їх використовують для створення штучних судин (поліетилентерефталат, поліпропілен, фторопласт), клапанів серця (силікон, фторопласт, поліпропілен, поліетилентерефталат), кришталиків очей (поліметилметакрилат), частин ендопротезів суглобів (поліаміди, фторопласт), як штучні сухожилля, м’язові зв’язки (поліпропілен, поліетилентерефталат), деталей апаратів штучної нирки, штучного серця (поліетилен, поліпропілен, поліакрилати, силікони, ефіри целюлози).
Біосумісні полімерні матеріали здатні поступово піддаватися біодеструкції або розчиненню в біологічних середовищах, що дозволяє найбільш сприятливо здійснювати відбудовні хірургічні операції, використовуючи регенераторні функції організму. Матеріали сополімерів вінілпіролідона, акриламіду, акрилатів, поліамідів у вигляді комбінованих протезів, сіток, плівок, листових матеріалів, піноматеріалів, клейових композицій, що розсмоктуються, застосовують для тимчасового заміщення тканин при резекціях, зміцненні стінок органів, закриття ран внутрішніх органів, заповнення післяопераційних порожнин. У травматології біосумісні полімерні матеріали із співполімерів вінілпіролідона й метилметакрилату застосовують для заміщення дефектів кісткової тканини, у вигляді різних сполучних елементів, для склеювання кісткових уламків. У серцево-судинній хірургії аналогічні полімерні матеріали використають при протезуванні судин, зміцненні серцевої стінки.
Біоактивні полімерні матеріали можуть мати фізіологічну активність завдяки лікарським препаратам, що утримуються в них у вигляді компонента. Застосовують готові лікарські форми у вигляді композицій, де високомолекулярні з’єднання або відіграють роль основи-носія (очні лікарські плівки з різними препаратами – сульфапіридазином, пілокарпіном, тринітролонг, динітросорбілонг), або мають власну фізіологічну активність макромолекул – полімерні ліки, антитромбогені полімерні матеріали, штучні плазмо- і кровозамінники, ентеро- і гемосорбенти. Для біосумісних і біоактивних полімерних матеріалів використовують високомолекулярні сполуки на основі N-вінілпіролідона, акриламіду, деяких акрилатів, похідні целюлози.
1.3 Вимоги до медичних полімерів.
Добре відомо, що зовсім чистих речовин практично не існує. Те ж, але в набагато більшій мірі відноситься й до полімерів. Полімери, які випускаються промисловістю, містять велику кількість різних низькомолекулярних речовин (залишки мономерів і каталізаторів полімеризації, барвники, стабілізатори, наповнювачі, які в живому організмі здатні вимиватися з полімерів і здійснювати негативний вплив на цей організм. Отже, вміст таких домішок повинен бути зведений до мінімуму, що за токсикологічними оцінками, наприклад для кремнійорганічних полімерів, повинен становити 10-5 – 10-6 %. А це вже наближається до чистоти матеріалів для мікроелектроніки.
Необхідність задоволення всіх цих численних вимог, вимагала істотної зміни культури виробництва багатьох полімерних матеріалів. У технічно розвинених країнах виникла ціла галузь промисловості, що спеціалізується на випуску таких полімерів. У більшості випадків виробництво полімерів медичного призначення й виробів на їхній основі здійснюється у стерильних умовах, що виключають найменше забруднення полімерних продуктів. Все це вимагає, звичайно, додаткових капіталовкладень у виробництво й переробку полімерів медичного призначення. Однак наявність стабільного й зростаючого збуту таких виробів, а також сам характер розв’язуваних при цьому проблем, зв’язаних зі здоров’ям людини, є головними факторами, що стимулюють розвиток виробництва таких полімерів. Так, у США в 1976, 1980, 1981 й 1982 р. у медицині було використано 535, 650, 816 й 900 тисяч тонн синтетичних смол і пластмас, що склало близько 5 % від їхнього загального споживання в країні. В останні роки медицина по обсягу споживання синтетичних пластмас займає в США четверте місце (після пакувальної промисловості, будівництва, електротехніки й електроніки).
Разом з тим зміни культури виробництва полімерів у багатьох випадках виявилося недостатньо для задоволення усе більше зростаючих вимог практичної медицини. На базі вивчення всіх аспектів взаємодії полімерів з живим організмом були успішно синтезовані зовсім нові речовини й матеріали з незвичайним комплексом властивостей, що істотно розширили області застосування синтетичних полімерів у медицині.
Недостатньо лише одержати чистий полімер, його необхідно ще переробити у виріб і простерилізувати. Часто застосовуваний для стерилізації окис етилену не тільки сорбується полімерами, але й може з деякими з них реагувати, істотно змінюючи властивості їхньої поверхні.
Імплантовані в організм на тривалий термін полімери повинні мати необхідний комплекс хімічних, фізичних і механічних властивостей для забезпечення необхідних функцій і зберігати ці властивості протягом усього часу перебування в організмі. Навпроти, якщо мова йде про тимчасовий імплантат, наприклад хірургічні нитки, то матеріал повинен повністю розкладатися в живому організмі, виконавши свої функції, без виділення токсичних продуктів.
Звичайна взаємодія полімерних речовин з фізіологічним середовищем супроводжується або розчиненням полімеру без зміни його молекулярної маси, або руйнуванням полімеру шляхом гідролізу основних зв’язків макромолекули або шляхом фагоцитарного руйнування (фагоцитоз – захисна клітинна реакція на сторонні предмети, що полягає в активному захоплюванні клітинами сторонніх часток з наступним їхнім внутрішньоклітинним перетравлюванням). При цьому біодеструкції піддаються навіть полімери вкрай інертні з хімічної точки зору. Наприклад, нейлон, що спочатку використовувався для виготовлення протезів аорти, при імплантації в кровоток втрачає свою міцність на протязі 3 років.
Руйнування полімерного імплантанта в живому організмі може бути причиною ускладнень, які виникають не відразу, а згодом, навіть при дотриманні всіх необхідних правил оперування й за умови відносної хімічної інертності самого полімеру. Якщо продукти біодеградації полімерів (а вони звичайно більш токсичні, чим вихідний полімерний матеріал) створюють дратівну дію, їхня присутність у зоні імплантації буде підтримувати вогнище хронічного асептичного запалення. Говорячи про вимоги, висунуті до полімерів медичного призначення, звичайно згадують і необхідність відсутності в них канцерогенної, мутагенної й іншої токсичної дій, хоча зараз ще не ясно, які саме властивості синтетичних полімерів визначають ці властивості.
Розділ 2. Механізми використання медичних матеріалів в біологічних системах.
Медичні полімерні матеріали широко використовуються у медичній практиці. Вище було розглянуто основні галузі їх використання. Розглянемо основні методи використання їх у медицині та пов’язані із цим проблеми.
2.1. Особливості створення та використання протезів.
Загалом кажучи, всі полімерні матеріали сприймаються клітинами організму як сторонній предмет. Первинна реакція на імплантований полімер неспецифічна і є звичайною реакцією подразнення на сторонній предмет. Звичайно ця реакція являє асептичне запалення, ступінь якого визначається як хімічними, так і фізичними властивостями полімерного матеріалу. Найбільш сприятливим результатом такого запалення вважається утворення тонкої з’єднувальної капсули. Медичні аспекти поводження того або іншого матеріалу в живих тканинах досить різноманітні: в одних випадках сполучна тканина обволікає протез, в інших проростає крізь нього; серцевий клапан, протез артерії або протез жовчної протоки, навіть якщо вони виготовлені з одного матеріалу, «вживлюються» в організм по-різному – якщо вживлюються взагалі. При протезуванні м’яких тканин важливо домагатися максимальної відповідності фізико-механічних властивостей протеза і його форми аналогічним параметрам живої тканини.
Кровоносні судини пронизують весь живий організм. Саме в них циркулююча кров переносить до тканин й органів поживні речовини й кисень, видаляє продукти метаболізму, транспортує виділені залозами внутрішньої секреції гормони, які регулюють функції органів й обмін речовин, здійснює термостатування організму. Припинення припливу крові до будь-якого органа порушує процеси обміну речовин, що веде до повної або часткової його загибелі. Не вдаючись у можливі причини цього явища, відзначимо лише, що інфаркт, інсульт, тромбофлебіт, емболії, атеросклероз і багато інших хвороб часто пов’язані зі звуженням судин і зниженням кровопостачання тієї або іншої ділянки органу. Дослідження показали, що і в штучній судині і на поверхні будь-якого полімерного протеза, що омивається потоком крові, утворюються тромби, більше того, утворення тромбів другому випадку відбувається набагато швидше, ніж на поверхні матеріалу біологічного походження.
Утворення тромбу – це природна захисна реакція організму на введення чужорідного тіла. Згадаємо, що будь-який поріз супроводжується руйнуванням стінки кровоносної судини, і кров вступає в контакт із новим для неї середовищем – повітрям або зовнішніми тканинами кровоносної судини. При цьому відбувається активація присутніх у крові спеціальних факторів згортання, що приводить до перетворення розчинного білка крові – фібриногену в нерозчинний фібриновий згусток. У переплетених між собою фібринових нитках застрягають елементи крові – еритроцити, лейкоцити, тромбоцити, потік крові утрудняється, а потім і зовсім припиняється.
Аналогічне явище спостерігається й при контакті крові із синтетичними полімерами, навіть самими інертними з них. Уже в перші години, а іноді й перші хвилини на границі полімерного ендопротеза й крові відбувається утворення фібринових згустків. Щоб уникнути або хоча б сповільнити тромбоутворення на полімерній поверхні, необхідно створювати особливі, гемосумісні полімери. Але перш ніж приступитися до цього, потрібно з’ясувати, які процеси відбуваються на поверхні між кров’ю та полімерним матеріалом.
Перший акт взаємодії крові з будь-яким полімерним імплантатом полягає в адсорбції на його поверхні білків плазми й деяких інших речовин – так званих контактних факторів згортання крові. Тепер імовірність утворення тромбу залежить не стільки від властивостей самого полімеру; скільки від природи адсорбованих на поверхні білкових речовин.
Надзвичайно важливим при відбудовній пластиці є й правильний вибір розташування імплантанта відносно тканин протезованого органа. Неодмінною умовою проростання сполучною тканиною пор або комірок протеза є його розташування між шарами тканин. Якщо протез стикається із тканиною живого організму тільки з одного боку, а інша поверхня протеза звернена в просвіт порожнього органа, то не відбувається повної інкапсуляції протеза. Сполучна тканина покриває протез лише із зовнішньої сторони. Саме тому всі спроби відновлення безперервності стравоходу, сечоводів, жовчних проток звичайно закінчуються невдачею.
Говорячи про медичні полімери, не можна не згадати про можливості використання цих матеріалів у травматології й ортопедії. Серед різного роду недуг, що ведуть до смерті, травми в наш час вийшли на третє місце після серцево-судинних й онкологічних захворювань. Тому проблемам лікування травм, усунення їхніх наслідків, повернення потерпілим здатності до повноцінного життя приділяють у наш час значну увагу.
Найбільше поширення в практичній травматології й ортопедії одержали полімерні ендопротези зв’язок і сухожиль. Ці протези являють собою поліефірні стрічки або сітки, особливим способом прикріплені до суглобів. Зараз відомо більше 50 різних методів таких оперативних втручань: на колінному й тазостегновому суглобах, на стопі, верхніх кінцівках і т.д. Треба відзначити, що міцність поліефірних стрічок, що застосовуються, набагато перевершує необхідну міцність сухожиль або зв’язок. Крім того, у результаті проростання стрічки рубцевими тканинами штучна зв’язка перетворюється в рубцево-полімерний тяж, що перевершує первісну міцність зв’язок у декілька разів.
Успішно застосовуються комбіновані протези. Так, наприклад, протез тазостегнового суглоба (а у наш час у світі з такими протезами ходять близько двох мільйонів чоловік) являє собою роз’ємне з’єднання пластмасової чашки з надвисокомолекулярного поліетилену й голівки з ніжкою з спеціальної сталі. Основними показаннями до застосування таких протезів є коксартроз (відкладення солей), особливо двосторонній, асептичний некроз голівки стегна, поліартрит і т.д. Прогрес у цій області безсумнівний. Однак цей же прогрес породив і нові проблеми. Якщо їх сформулювати в загальному вигляді, то від штучних матеріалів потрібні функціональність і безпека, які для протезів повинні бути збережені, по можливості, на весь післяопераційний час життя людини, тобто протягом 20-70 років.
Якщо перша й друга вимоги можуть бути задоволені звичайними засобами хімії, техніки й медицини, то забезпечення достатньої довговічності функціонування стало центральною й найбільш важкою проблемою. Найпоширеніший й, здавалося б, логічний підхід – вибір для виготовлення протезів найбільш міцних і стійких матеріалів – звичайно приводить до серйозних невдач.
Було з’ясовано, що після імплантації поступово руйнувалися й піддавалися зношуванню самі матеріали й конструкції або несучі елементи біологічних органів і тканин. У кожному із цих випадків через кілька років відбувалися порушення опорної здатності кінцівки й різкі зміни кінематики; іншими словами, порушувалася побудова й робота тієї або іншої біомеханічної системи людини.
Всі існуючі на даний час протези ще надто недосконалі. Так, протези кістки незалежно від того, зроблені вони з титану або з поліпропілену, монолітні. У місцях контакту із природною кісткою неминуче концентруються напруги, і рано або пізно, це приводить до руйнування, причому руйнується не протез, а кістка.
Природна конструкція цих тканин на відміну від штучних завжди анізотропна. Різниця між модулями пружності уздовж кістки й впоперек відрізняється приблизно втроє. Кістка – це спіральна структура п’ятирівневої організації, а протез кістки – моноліт без якого-небудь натяку на ієрархію структур. Хоча в останній час ведуться роботи по створенню полегшених замінників кісток на основі порожнистих полімерних трубок.
2.2. Полімерні шовні матеріали та полімерні клеї медичного призначення.
Для скріплення післяопераційних ран використовують шовні матеріали, виготовлені з волокон медичного призначення. Іноді користуються спеціальними медичними клеями або інертними до середовища організму металевими скріпками. Але все-таки гнучкі волокнисті матеріали дотепер займають у цій області чільні позиції.
Здавалося, виходячи з функціонального призначення шовного матеріалу, що ніяких особливих проблем при його створенні виникнути не повинно. Головне, щоб цей матеріал міцно з’єднував оперовані ділянки тканин. Виявилося, що це зовсім не так, оскільки шовний матеріал звичайно залишається в тілі на більш-менш довгий строк з усіма наслідками, що випливають звідси.
Історично першими шовними матеріалами були дріт із благородних металів, сухожилля тварин і шовкові нитки. Природно, що із появою хімічних волокон робилися спроби застосувати їх у хірургії. Промислове виробництво найпоширенішого нині поліамідного волокна було освоєно в 1940 р., а наприкінці 50-их років були випущені поліефірні, поліакрилонітрильні й поліолефінові волокна. На основі цих волокон і були створені сучасні шовні матеріали. Щоб захистити їх від проникання мікроорганізмів і зробити нитки більше зручними в роботі, їх іноді покривають гладким шаром іншого полімерного матеріалу. Для надання волокнам стійкості до дії мікроорганізмів їх модифікують антимікробними речовинами. Модифікацію здійснюють просочуванням волокон розчином, емульсією або суспензією таких речовин, введенням антимікробних речовин у прядильний розчин або розплав полімеру перед формуванням волокна або приєднанням таких речовин до полімеру хімічними зв’язками. Варіювання способу модифікації дозволяє в широких межах регулювати тривалість антимікробної дії, що обумовлене тим, що антимікробна речовина дифундує з волокна в навколишнє середовище й там діє на мікробні клітини. Аналогічним способом вдається створювати волокна, що володіють не тільки антимікробною, але й гемостатичною, анестезуючою дією. Антимікробні волокна знайшли застосування при виготовленні одягу, білизни й засобів особистої гігієни. Тканини на основі таких волокон нормалізують мікробний стан шкіри й забезпечують лікування й профілактику гнійних захворювань, викликуваних мікробною інфекцією, у клініках різного профілю, гарячих цехах, шахтах, космічних апаратах.
У світі випускають зараз більше п’ятдесяти типів різних шовних матеріалів. Деякі з них повільно розсмоктуються в організмі, інші, навпроти, маючи високу міцність у початковий період після операції, через певний час починають швидко руйнуватися й виводитися з організму у вигляді нешкідливих речовин. Синтетичні нитки, що розсмоктуються, вигідно відрізняються від ниток біологічного походження. Не уступаючи по міцності ниткам зі звичайних полімерів, вони на відміну від кетгуту й колагену не мають побічної дії, пов’язаної з відповідною реакцією організму на введений чужорідний білок.
Широкі перспективи в хірургії внутрішніх органів і тканин відкриває використання різних клейових композицій. Заміна традиційного шовного матеріалу на клеї – значний крок в удосконалюванні хірургічних методів, тому що при з’єднанні тканин за допомогою клеїв забезпечується герметичність з’єднання, можливість різкого скорочення швів, що накладають, і навіть безшовне з’єднання, прискорення операцій і скорочення часу загоєння рани. Першими представниками полімерних клеїв у медицині були сполуки на основі ефірів ціанакрилової кислоти. Ці ефіри мають високу реакційну здатність і швидко тверднуть на повітрі під впливом слідів вологи або речовин основного характеру. Клеї цієї групи застосовують для склеювання тканин живого організму при операціях на органах дихання й травлення, у серцево-судинній хірургії, хірургії печінки й т.д. Ще одним представником полімерних клеїв медичного призначення є розроблений київськими хіміками поліуретановий клей КЛ-3. Він складається із клейової основи й прискорювача полімеризації. Час його тверднення можна регулювати від трьох хвилин до півгодини. Цей клей утворює пористу й високоеластичную плівку, що створює гарні умови для її заміщення сполучною тканиною. Оскільки клей і продукти його біодеградації нешкідливі для організму, його можна використати в тих випадках, коли потрібно покрити великі по площі тканинні дефекти або заповнити патологічні порожнини. Зараз такі клеї успішно застосовують для закриття кишкових і бронхіальних свищів, при операціях на шлунково-кишковому тракті й судинах, у щелепно-лицьовій хірургії.
Непогані результати отримані при використанні поліуретанових композицій для усунення аневризм. Через порушення міцнісних властивостей стінки кровоносної судини витончена стінка не витримує тиску крові й утвориться випинання – аневризматичний мішок. При цьому різко порушується кровоток і створюється загроза розриву судини. Отож, застосування поліуретанових протекторів дозволяє зміцнити судину, сам протектор із часом (1,5-2 роки) заміщається тканинами.
2.3. Полімери у стоматології.
Із всіх галузей медицини найбільше «полімероємна» – стоматологія. Ефективність стоматологічної допомоги багато в чому залежить від якості застосовуваних матеріалів, у тому числі й полімерних. У стоматології синтетичні полімери використають у якості пломбувальних матеріалів, захисних покриттів, для виготовлення зубних протезів. Досить поширений, так званий, склоіономерний цемент для пломбування передніх зубів і тріщин в емалі. Він являє собою суміш поліакрилової кислоти зі склом спеціальних складів, виготовленим з подрібненої суміші кварцу, глинозему, кріоліту, плавикового шпату й фосфату амонію або із суміші кварцу, глинозему й карбонату кальцію. Частки скла, вплавлені в полімерну матрицю, утворять композицію більше міцну, чим портландцемент.
Поступово в стоматологічних клініках світу з’являється нова група полімерних матеріалів, які тверднуть без застосування хімічних ініціаторів, які часто не відповідають токсикологічним вимогам. У нових композиціях тверднення здійснюють фотохімічно під дією ультрафіолетового випромінювання кварцової лампи.
2.4.Використання полімерних матеріалів у офтальмології.
Важливим напрямком впровадження полімерних матеріалів у медицину є їхнє застосування в офтальмології. Використання в очній хірургії полімерних клеїв, у першу чергу на основі ціанакрилатів, сприяло здійсненню операцій, раніше технічно дуже важких або навіть нездійсненних через складність накладання дрібних швів. Не меншу популярність отримали контактні лінзи й штучні кришталики. Тверді лінзи, виготовлені з поліметилметакрилату, пацієнти носять обмежений час і знімають перед сном. Однак внаслідок твердості, що викликає відчуття дискомфорту, і непроникності поліметилметакрилату для кисню, що в деяких випадках приводило до розвитку кисневого голодування рогівки ока й пов’язаного з ним набряку, багато пацієнтів не можуть адаптуватися до таких лінз. В останні роки для виготовлення твердих лінз стали застосовувати ацетобутират целюлози, що добре змочується слізною рідиною й майже в сто разів більше проникний для кисню, чим поліметилметакрилат. Але й у цьому випадку потрібне періодичне знімання таких лінз.
Тому особливий інтерес представляють гідрофільні, проникні для кисню м’які контактні лінзи для тривалого носіння. Як матеріал для виготовлення таких лінз найбільше поширення одержав гідрогель на основі поліоксіетилметакрилата, що володіє хорошими оптичними й механічними властивостями й зберігає дані властивості в широкому інтервалі температур і значень рН. Внаслідок високого змісту води в гідрогелях (до 80%) вони добре сполучаються із тканинами ока, не викликаючи подразнення. Зростання виробництва м’яких контактних лінз значно випереджає зростання виробництва лінз із поліметилметакрилату. Так, у США в 1979 р. контактними лінзами користувалися 10 мільйонів чоловік, приблизно половина з них – м’якими лінзами, а в 1982 р. ці цифри склали відповідно 14 й 10 мільйонів чоловік.
До останніх досягнень в області офтальмології варто віднести створення м’яких лінз для корекції астигматизму й лінз для корекції далекозорості. Найбільш перспективними з них є біфокальні лінзи, тому що тільки в США біфокальними окулярами користуються близько 48 мільйонів чоловік. Уже створені косметичні забарвлені контактні лінзи, а також лінзи, що володіють лікувальною дією й використовуються при пересадках рогівки ока, кон’юнктивітах, вірусних захворюваннях рогівки.
Важливою областю використання полімерів в офтальмології стало виготовлення поліметилметакрилатних штучних кришталиків, які імплантуються пацієнтам після видалення власних кришталиків, уражених катарактою. Такі кришталики майже повністю відновлюють нормальний зір, причому пацієнти обходяться без допомоги окулярів або контактних лінз. Тільки в США в 1985-1987 р. число імплантацій штучного кришталика складало близько 700 тисяч у рік.
2.5 Використання полімерних кровозамінників
Відомо, що при гострій крововтраті (порядку 20-30 % циркулюючої крові) досить часті випадки так званого геморагічного шоку з летальним результатом. Найбільш результативний засіб у таких випадках – компенсація крові ззовні. Разом з тим оскільки шок викликається втратою саме обсягу крові, тобто кількісним фактором, то вивести організм із коматозного стану можна й застосуванням інших агентів, наприклад, ізотонічного розчину хлориду натрію. Однак час втримання такого замінника в кровоносних судинах невеликий. Час циркуляції в крові високомолекулярних сполук, природно, набагато більший, що й стало основою для їхнього застосування як плазмозамінників. Призначені для заміни плазми крові, вони мають протишокову дію, підвищують артеріальний тиск при гострій крововтраті, утримують рідину в кров’яному руслі, а іноді сприяють виведенню токсичних речовин. З фармакологічної точки зору для всіх плазмозамінників основним їхнім компонентом є водорозчинний полімер. Як полімери найбільше поширення одержали частково гідролізований декстран (препарати «Поліглюкін» й «Реополіглюкін»), полівініловий спирт («Полідез»), полі-1М-вініл-піролідон («Гемодез») і деякі інші.
Полімерні плазмозамінники є двох типів: протишокові й дезінтоксикаційні. Перші призначені для тривалого циркулювання в крові (порядку 1-2 діб, протягом яких відбувається фізіологічне відновлення крововтрати) і тому мають досить високу молекулярну масу. Плазмозамінники другого типу володіють більш яскраво вираженою лікарською дією; вони здатні взаємодіяти з токсинами й виводити ці токсини з організму. Отже, основними вимогами до цих полімерів повинні бути здатність реагувати з токсинами й відносно невисока молекулярна маса. У найбільш повній мері таким вимогам задовольняє полівінілпіролідон з молекулярною масою 12 – 27 тисяч. До 80 % цього препарату виводиться через нирки протягом перших чотирьох годин після вливання. Із-за цієї обставини цей препарат знаходить широке застосування при лікуванні гострих токсичних інфекцій, отруєнь.
Розділ 3. Новітні методи терапії із використанням полімерних матеріалів.
Відомо, що будь-який лікарський засіб складається із двох основних частин – активної діючої частини й компонентів лікарської форми. Роль останніх полягає в створенні сприятливих умов для прояву дії лікарської речовини в організмі. Застосовувані лікарські форми – мазі, таблетки, капсули, розчини для ін’єкцій – у більшості випадків не оптимальні з погляду виконуваних ними функцій. Вони не забезпечують тривалої й рівномірної подачі лікарської речовини в потік крові і практично не сприяють його спрямованому транспорту в хворий орган. Так, звичайні таблетки, розпадаючись у шлунку або кишечнику, подають речовини, що втримуються в них, у кровоток за дуже невеликий строк. В організмі ця речовина розподіляється відповідно до її фізико-хімічних властивостей, і тільки в деяких випадках в орган-мішень потрапляє скільки-небудь значна частка уведеної лікарської речовини (звичайно не більше 10 % від уведеної кількості).
Багато лікарських речовин досить швидко нейтралізовуються в організмі, у результаті чого тільки невелика частина їх робить корисну дію. Інша ж частина в більшості випадків шкідлива, тому що проявляє фізіологічну активність не в потрібному місці організму. Швидкий вивід лікарської речовини з організму обумовлює необхідність її нового введення.
