Феноменът на повърхност кръвна съвместимост и - Полимери медицински цели

Има една гледна точка, че в кръвта съвместимостта трябва да се разглежда само във връзка с явленията, настъпили в интерфейса на. Той съобщи, че антитромбогенични свойства на пластмасата са обратно пропорционални на хидрофилност на неговата повърхност и нивото на повърхността на енергия. Има такова становище, че за предпочитане е да се намали енергията в интерфейса между полимера и кръвта. Както ще бъде дискутирано в следващите раздели, основните моменти изходни образуването на тромби върху повърхността на външната (по отношение на този орган) повърхност са вещества, притежаващи биологични или химични характеристики. Закони сам термодинамична баланс на тази връзка не може да се обясни, но тя съдържа редица разпоредби, които представляват голям интерес, и техните отговори могат да бъдат много полезни при проектирането на нови синтетични материали за медицински цели. В тази връзка е препоръчително да се помисли за тези фактори по-подробно.

Критичен повърхностно напрежение

Известно е, че повърхността на всеки материал има свободна енергия, което се дължи на асиметрия на повърхностна структура, така компресия на веществото, т.е.. Д. Намаляване на външната област, той причинява повърхностното напрежение. В твърди вещества, този параметър не е пряко измеримо *, но като се използва като параметър критерии омокряне на повърхността може да бъде конструиран да определят повърхност приложение ъгъл омокрящо 0 полимер капка вода паднал върху него.

* Повърхностното напрежение на твърди вещества може да се определи метода на сближаване, а именно: чрез използване на течност с известно повърхностно напрежение се ъгъл на омокряне на повърхността на течността за тестване на твърдо тяло и след това чрез поставяне на експериментално работи.

Фиг. 27. зависимост на ъгъла на контакт на paraalkanov на повърхностното напрежение тефлон (Фигура Tsismana 38).
Зисман [38], за да се определи стойността на ъгъла на контакт с повърхността на гама течни органични полимери с различна повърхностното напрежение об. Той е в състояние да покаже, че има линейна връзка (ris0 27) между стойностите на годишна и cos0.
Изхождайки от тази линейност, Зисман приема, че е предвидено cos0 = 1 е повърхностното напрежение YC нарече фигура критичен повърхностното напрежение по отношение на омокряне. Ако повърхностното напрежение на течността под това ниво, т.е.. Е., всеки полимер да се омокря от течния пълен. Ето защо, по-горе обстановка полимер мустак, по-голямата склонност да се намокри полимера трябва да проявява. Когато мустаци индикатор едва сега започва да влиза в практиката на изчисление, това се отнася изключително за органичната течност единствен хомоложни серии. Впоследствие е установено, че посочената линейна функция предмет не само органичен polimergomologi- с параметър YC време започна да се разглежда като омокрящи критерий отразява повърхностните свойства на макромолекулни материали като цяло [39].

Таблица 27. критичен повърхностно напрежение на някои полимери [38].

Забележка. Устройството е измерение на повърхностното напрежение, е достатъчно, за да намали наричан измерение ерг / см2 повърхност свободна енергия за единица площ на полимерния материал.

Параметърът в много добре със стойностите на повърхностното напрежение, което е определено преди това за много полимерни материали с други средства. [40] Стойностите на параметрите за най-често използваните полимери са обобщени в таблица. 27. Цифрова материал показва, че по-висока критична повърхностно напрежение от полимер, по-кратък период на кръвосъсирването чрез действието на полимера ин витро. Следователно, може да се счита като се оказа, че в твърдата повърхност, склонни към лесно омокрящи, образуване на тромби трябва да става много бързо и плавно [42, 43]. Ако се постави въпроса в друга плоскост, а именно, дали образуването на кръвни съсиреци трудно с намаляване на овлажняемост на полимера, е необходимо да се отговори, както изглежда, е отрицателна. Въпреки това, изложението Известно е, че полимери, при което стойността на мустаците параметър приближава нивото на 25 дина / см, имат най-висок кръвната съвместимост. [39] Въпреки това, този закон не могат по никакъв начин да се разглежда като надеждно доказателство за пълно антитромбогенна полимерен материал.

Повърхностното свободната енергия

Активирането на кръвни съставки в резултат на тяхното взаимодействие възниква на граничната повърхност между полимерния материал и кръвоносните фази. Изхождайки от това, Andrade и сътр. [41, 42] са представени добре обосновано изявление, че проблемът не е в повърхностна енергия на материала и енергия към секцията на фазата на твърдо тяло с въздух, т.е.. Е. В междуфазовите енергии. Разсъждение тези изследователи са сведени до следните основни разпоредби.
Предполагаме, че срещу - повърхност свободна енергия на твърд полимер, ил - подобен параметър на вода (т.е., кръв среда ..). След това експресират повърхностна свободната енергия на повърхността, образувана от контакт на полимера с вода, чрез VSL и това възниква в лепило сила - чрез U ^ SL. След това ние получаваме следната зависимост:

Така параметър WSL характеризира силата на адхезивната връзка между фазите на VSL е остатъчна повърхностна критерий енергия. За някои предварително съществуващите условия е валидна следната приблизителна формула:

В предварително определено състояние се свежда до факта, че междумолекулни сили фази S и L са диспергирани. Вода поради полярността в този случай е недопустимо, обаче, като се има предвид всички обстоятелства, а след това, по всяка вероятност, по-добре е все пак да се използва поне приблизителна формула, отколкото да се разглежда допустимостта или непригодността на вода за по-малко широко разпространение на резултатите ще бъдат.
Следователно, ако измерената стойност на ъгъла 0, ще бъде възможно да се определят стойностите на параметрите YS, VSL и WSL, от ил вода (72,8 ерговете / cm2). Така получените стойности са показани в таблица. 28 [41].
От Маси материал. 28 може да се направят следните изводи. WCL параметър по отношение на YS увеличава монотонно. В същото време скоростта YSL първоначално намалява и VL = срещу = 72,8 EPR / cm2 е равно на нула, но след това отново се увеличава стойността си. Така, че е очевидно, че в случай на YS = VL Повърхностното енергия е намалена до минимум. От друга страна, тъй като съсирването на кръв във въздуха, когато ниво V е минимална, и при контакт с чашата, когато то е много по-големи дебити лесно и гладко. При контакт с вода кръвта, както е известно, не се коагулира.

Таблица 28. Стойностите на повърхностната енергия (YS) полимери и други вещества и повърхностна енергия (YSL) в равнината на контакт с водата, както и степента на адхезия сила (W`sl) - измерение ерговете / cm2.

Всички тези фактори показват, че енергията в интерфейса като стойността на критерия е много по-легитимни и полезни за характеризиране на кръвна съвместимост от повърхностната енергия или лепило сила. Андраде Основният извод е, както следва. Може би по-голямо намаляване на повърхностна енергия между полимерния материал и водата предотвратява образуването на кръвни протеини и еритроцити "възприемат" полимер повърхност като чуждо тяло, и не позволява да се инициира и насърчаване на процеса на образуване на тромб.
Основанията за подобни твърдения бъде гост. Въпреки това, ако се вземе предвид липсата на естествено срещащи се високомолекулни вещества, при което стойността на срещу най-малко се приближава от порядъка на 72,8 ERG / cm2 (вж. Таблица. 28), или че дори самият найлон по-добър от силикон от антитромбогенна, или, най-накрая, много други аргументи в тази насока, ние ще трябва, може би, да признае, че всички тези твърдения трябва да бъдат подкрепени от данни от нова, цялостна и чиста експериментиране.

Съвместимост с кръв и енергия в интерфейса

Логично е да се повдигне въпроса за факторите, които определят изключително добра кръвна съвместимост ендотела на кръвоносните съдове. Sawyer и сътр. [45] предложи доста сложен модел на стените на кръвоносните съдове и да отговори на въпросите, както следва.
В ендотелиума на интерфейс - Blood електролитна има множество групи, които образуват електрически двоен слой с дебелина от 1 пМ. Известно е, че свободната енергия на слой на освобождаване между фазите на клетката - течната среда е изключително ниска: цена не надвишава границите на 3.1 дини / cm (в изключителни случаи е дори 0.1 дини / cm). Една от причините за това ниско ниво на повърхностна енергия може да бъде формулиран като [44]. горния клетъчен слой покритие вещество, много богата на въглехидрати. Смята се, че полизахарид верига на последния, хидроксил-съдържащи силно набъбва и се прилагат към течната среда, промиване на клетките, разтваряне, "разтваряне" и евентуално сливане с него. Тези полизахариди вериги са заобиколени от големи количества вода от външната страна и всички данни, като структура, подобна на структурата на хидрогел. Може да се предположи, че дебелината на тази структура е от 10 до 300 пМ. модел клетъчни мембрани въглехидратна структура, показана на Фиг. 28 [46]. Що се отнася до форма на съществуване на вода във вътрешността на слой от силикагел, за разлика от обикновената вода, тя е квази strukturu- подобна структура има не само ендотела на кръвоносните съдове, но и на тромбоцити и еритроцити.

Фиг. 28. Структурата на модел eglevodov клетъчната мембрана повърхност.

От друга страна, предвид на кръвта показва, че протеинът от центъра на молекулата, всяка молекула на вода е не повече от 10 пМ в региона, и от ниско молекулен йон - в рамките на 2 пМ. С други думи, водните молекули имат тук квази структура, за разлика от състоянието на средната водата. Следователно, ендотела на кръвоносните съдове, и клетъчни компоненти и видове кръвни протеини - те са заобиколени от вода-горе структура. Ето защо енергията при взаимодействието между компонентите ендотел фаза на кръвоносните съдове на клетки и плазмата фаза кръв ще трябва да намалява.
Добре известно е, че денатурирането на протеиновите молекули, изисква много малко разход на енергия. Осветление и от другата страна на проблема, а именно, ако повърхностна свободната енергия не достига ниво 2 дина / см, за разделяне на фазите в равнината или необратима адсорбция на протеин, нито неговата денатурация не настъпва [44]. Ако приемем, че разпоредбите му е една от причините, че при нормална кръв в кръвоносните съдове се съсирва с голяма трудност, ще трябва да се съглася с по принцип възможността за синтеза на полимера, който би имал изключително слабо повърхностно енергия в интерфейса с отрязъка от кръв. Добър кръвната съвместимост синтетични хидрогелове дължи очевидно, така че водата в него значително намалява междуфазовите енергии. От многобройните практически наблюдения и експерименти [47, 48, 49] Известно е, че част от тази вода е в състояние на квази-поръча и акорд гледания коланите от най-желаните към държавата, подобно на състоянието на водата в кръвта, да съществува на повърхността на хидрогел. Разбираемо е, че тя се определя от химическата структура на хидрогел, но достатъчно високо съдържание на вода също е важно условие.
От Маси материал. 28, не е изключено, че хидрофобни полимери с ниска повърхностна енергия, получаване в кръвта придобиват висока повърхностна енергия, и следователно лесно да започне адсорбция и денатуриране на плазмените протеини. Смята се, че същата картина е предвидено и адхезия на еритроцитите [40]. Всичко това обикновено се разбира, обаче, въпросът за причините за по-високи силикони кръвната съвместимост в сравнение с полиетилен или найлон е все още почти отворен.
От съвременните позиции той отговори по следния начин. Когато хидрофобен полимер влиза в контакт с кръв, повърхността веднага адсорбира плазмен протеин. По този начин, на протеинов слой, който драстично намалява възможността за пряк контакт на тази повърхност с факторите на съсирване на тромбоцитите или материал към повърхността. Следователно е необходимо да се вземат предвид повърхностна енергия между цялата полимерна повърхност, покрити с протеин и кръв. Тъй протеинови молекули се адсорбират от хидрофобните части на полимерната повърхност, тя придобива много по-голям афинитет към вода, отколкото в първоначалното си състояние, т.е.. Е. Преди контакт с кръвта. Въпреки това, дори като адсорбция върху близо инспекция се окаже не толкова просто: Оказва се, по-специално, че следните действия - тромбоцитна адхезия и активиране на XII коагулационен фактор неизбежно свързана със специални, високо специфични химични процеси. Такива процеси са разгледани в следващите раздели на тази глава.