Разработване на медицински полимери и biomaterialovedenie - полимери за медицински цели

Видео: Advanced технология в бъдещите войни. Soldier инвентар.

ГЛАВА 5
INTERACTION медицински полимери с жив организъм. УВОД BIOMATERIALOVEDENIE
Sakurai Yasuhysa, Akaike Tocuxupo
Разработване на медицински полимери и biomaterialovedenie
Напредъкът на глобата химични технологии, особено бързо през последните години, причинена разпространено изследователска работа не само в областта на технологиите, по-специално изграждането на полимери, но също така и в областта на макромолекулни вещества, които се използват като функционални материали. Техният брой непрекъснато се обновява с нови полимерни вещества, използвани като хелати, катализатори, йонообменни смоли, фоточувствителни материали, полупроводникови филми, които имат селективна пропускливост и много други функционални полимери.
В момента на пластмаси извършва множество медицински консумативи. Техният обхват е много широк: преносимо оборудване ежедневието здравето процесуално употреба (спринцовки, различни видове тръби, резервоари за транспортиране на кръв и до лекарства, пипети, пипети, които се марля, медицински ръкавици, бинтове и други медицински материали) - клиничната оборудване и инструменти (газова тръба маски и анестетичен употреба, конци и неусложнени хирургически инструменти) - санитарни и gigieny- лекарства и материали стоматологични назначения (Запечатване-kosmetich RP G материали и средства за протези и хирургична стоматология) - оборудване за химическа и медицински анализи (чаши, колби, чаши, епруветки, клапани, пипетиране) [1], изкуствени органи на човешкото тяло (бъбреци, кръвоносните съдове, клапани, апарати сърце - белите дробове, пейсмейкъри), [2, 3, 4]. Изброяването е далеч от пълно, той може да продължи. [5] Доста казва в тази връзка ръст на производството в преносимите елементи на медицинско оборудване на САЩ по отношение на пари. По този начин, общата стойност на стоките за ежедневна употреба в медицински превод йена беше в САЩ 8 милиарда. Йена, през 1965 г. той се увеличава до 22 милиарда долара. През 1968 г. g.- до 74 милиарда през 1958 йени, а през 1975 г. . вече са достигнали $ 120 милиарда. йени [6].
В първия етап на развитие на полимери за медицински цели, основната им роля е да се гарантира, че в процеса на подмяна на старите материали като инженерни пластмаси.
Така че, за да замени тежко, крехка, бързо бие контейнери стъклото на дойде лесно, гъвкави, хигиенни контейнери за кръв, изработени от PVC, различни контейнери за лекарства, произведени от полипропиленови и полиетиленови спринцовки от полипропилен и полистирол и много други елементи с обща клинична практика. Така, по-голямата част от полимери, използвани в медицински или вместо известни материали, твърдо включени в практиката или за подобряване на някои от техните характеристики, т.е.. Е. функция Полимери отклонява от тази ограничена площ. За разлика от следващия етап в развитието на медицински материали, които излязоха на преден план в дневния ред въпроса за получаване на много по-конкретно, така да се каже, специализирани полимери.
На прием на пациента в болницата веднага поставя въпроса за стратегия и тактика за тяхното третиране и въпреки, че по един или друг елемент на риск е неизбежно, да му помогне да започне да се упражнява, без забавяне. Винаги има риск, а дори и операция за апендицит смъртни случаи до 0,3%. Ако това се прави по-сложна операция, като например стомашна резекция, с увеличаване на нивата на риск, така че започва да се определя вече цяло сто. И накрая, ако няма друг избор, освен оперативно, дори 50% от риска, не е пречка за операцията. Като цяло, основният критерий за всяка от процеса на лечение е неговата ефективност. изчислите Само тази цифра, като каза:
Безопасност. Ако методът на лечение може да осигури едновременно изпълнение (не е под определена минимална) и достатъчна сигурност на целия комплекс от терапевтични мерки, те се признават и изпълняват в клиничната практика. Ето, че този режим е изложен на най-различни подобрения и подобрения и покачването на качествено ново ниво.
Полимери медицински консумативи на две изисквания: сигурност и функционалност. По-конкретно, въпросът в никакъв случай не може да бъде намалена за да се гарантира, че полимерите са доказали на практика използва и в други области на науката и технологиите, трябвало да бъде приложен в областта на медицината. Проблемът е да се разработи принципно нова макромолекулни материали, предназначени специално за медицински tseley- други думи, не е въпрос на изцяло нова посока - на dezaynirovanii медицински полимери. За създаване тези материали трябва да се проучи и интерпретира взаимодействието на синтетични макромолекулни вещества с биологична среда, т.е.. Д. Към жив организъм не само емпирично, но също така и научни теоретични pozitsiy- същите полимери трябва да бъдат проектирани на молекулярно ниво. В началния етап на тази конструкция е да се определи молекулното съвместимостта на определени полимерни материали на биологична субстанция, т.е.. Е. анализ на начина гладко потоци "взаимно привикване" на тези носители на границата на разделяне на фазите. Тази перспектива развива в цяла нова област на науката, заема междинно положение между лекарство и техника (технология), т. Е. се намира само в пресечната точка на тези дисциплини. Авторите наричат ​​тази нова научна област biomaterialovedeniem.
Жив организъм включва широк спектър от различни клетъчни образува биомолекули от различно естество, различни видове, форми и сортове. Клетките са свързани, са обобщени за образуване на тъкан, която варира в широки граници, хетерогенна и се разделя на много видове и видове, по-специално епител, пол, ендотел, костите, ставите, нерв, съединителната тъкан и други видове. Разнообразни агрегация на секции и тъканни области от своя страна са свързани с по-големите и завършването на образованието, наречен власти tela- те включват, по-специално, кожата, стомаха, сърцето, белите дробове, черния дроб, бъбреците. С други думи, всеки орган на тялото е функционален, по-скоро, монофункционалната механизъм постоянна морфология, изпълнява своя собствена функция. На свой ред, тези механизми са свързани, и са съединени заедно в завършените функционални системи, които извършват цялата гама от операции, като костно-мускулната система, нервната, отделителна, репродуктивна, кръвоносната, дихателната, храносмилателната система. И накрая, всички системи са интегрирани в цялостния комплекс и образуват сложна цялата многофункционален - един-единствен жив организъм.
Организъм много негативно реагира за да се свържете с чуждо тяло, а ако последният се въвежда в организма, той се стреми да идентифицира, за да го разкъсат.
Независимо от естеството на чуждото тяло, т.е.. E. дали е биологична субстанция, предназначена за replantirovaniya, метал или синтетичен материал, във всеки случай, за да се получи благоприятен взаимодействие и приемлив съвместно съществуване на двете среди, т.е.. Е. Какво се нарича биосъвместимост е задача, много трудно.
По този начин, всяка медицинска доставки материал трябва да има добра биосъвместимост. Най-вероятно, концепцията за биосъвместимост да се характеризира като навик или чувство srodstvo- обикновено се поставя в този термин. Биосъвместимост - концепцията за широк, обемен. Вещества с този имот да образуват една много широка гама. Тя включва материали за хирургични конци, които след определен период трябва да се резорбират и се абсорбира от тялото (обикновено ензим). От друга страна, това включва материали за дългосрочната функциониране на тялото, без какъвто и да е характер biodegradatsionnogo на промените (те се използват например за създаване на изкуствени сърдечни клапи).
За да се прилага като биосъвместим материал, който подпомага бързото съсирването на кръвта, и тези, които, напротив, антитромбогенна, т. Е. Полимери диаметрално противоположни цел. По този начин, за да бъдат изпълнени от медицинските изисквания консумативи изключително разнообразни и многолики, и следователно ясно тълкуват понятието за биосъвместимост и дават ясен, но в същото време му изчерпателен отговор - задача, много трудно. Необходимо е да се помисли за конкретна концепция съдържание приписва съвместимост във връзка с предназначението на всеки отделен полимер.
Въз основа на такова помещение, е възможно да се представи цялостна картина на биосъвместимостта на медицински материали, както следва [8] (схема 6):

схема 6
Когато се въвежда в тялото (имплантира) по отношение на външната вещество към него, той веднага започва да реагира силно срещу вещество, и където механизмът за ориентация за различни реакции и многостранен. Биологични, такива реакции могат да бъдат обобщени под формата на снимки, показани на фиг. 60.

Фиг. 60. Реакцията на съединение с имплантирай материал има медицински цели.
А. Химически фактора: основни компоненти (полимер) - веществата преминават в разтвор (добавки, добавки и пластификатори, йони) - продукти на разпадане, денатурация, деградация izmeneniy- примеси (например, бактерицидни добавки). Б. механични фактори: конфигурация, размер повърхностните характеристики, кинетични фактори. Б. Фактори температура електрически тип. G. биологични фактори: действието на тялото и микроорганизми. Г. Физически характеристики: размер, форма, Особености здравина и еластичност, умора свойства, пълзене, прозрачност, топлопроводимост, електрическа проводимост, чувствителност към лъчиста енергия, точка на топене и омекотяване точка, плътност, твърдост, устойчивост на влага, устойчивост на износване, пропускливост на газ, и други свойства. Химическа характеристика: абсорбция на вода, разтворимост, абсорбция капацитет, абсорбционен капацитет, нивото на рН, химическа устойчивост, устойчивост на окислители и ензими устойчивост на UV облъчване, устойчивост на biodegradatsionnym промени и други свойства. Биологични характеристики: токсичност, склонност да причиняват възпаление, храносмилателната смилаемост, антигенност, склонност да предизвика кръвосъсирването или хемолиза, карциногенност и други свойства. Д. Националност (раса), допълнение и навик, тлъстина, имунните свойства, мобилността, условията на циркулацията на кръвта, местоположението на имплантация площ, възраст, пол.
1 - бърз отговор на целия организъм: алергия, остро отравяне, като инфекция, треска, нерв, недостиг krovoobraschenie- 2 - бавна реакция на целия организъм: реакцията на антигени и антитела, леко отравяне, затруднено функциониране на вътрешните органи, тератогенни анормални явления и разширение refleksy- 3 - бърз отговор на участъка за имплантиране: остро възпаление, разпределение и тъканна некроза, и ekskremirovanie активно проникване на чуждо тяло, tromboobrazovanie- 4 - забави ennaya Локална реакция: хронично възпаление, образуване на грануломи и растеж на растеж на съединителната тъкан, отлагане на вар, синтез, язва, формирането на злокачествен тумор, разпространението на кръвни съсиреци.
Първото и основно условие, че трябва да отговарят на полимери за медицински цели, е, че не е настъпила някаква вреда на организма. Следователно, трябва да бъдат въоръжени с информация за коя страна на полимерните фактори са вредни по отношение на тялото. Известно е, че полимери наскоро проведени в медицината чисто механични функции, т.е.. E. са използвани като структурни материали, и следователно са най-предпочитаните от тях инертен възможно не реагират с организма. Те включват полимери като гума силикон и политетрафлуоретилен. Когато такова вещество се имплантира в тъканта на жив организъм, то генерира тънък филм фиброзна обвивка на мястото, което обгръща чуждото тяло, т.е.. Д. Тя обхваща. По този начин, не е приемане на полимера живо тяло е. На свой ред, импланта също претърпява всякакви промени под действието на тялото. Биофизични фактори, които причиняват промени biodegradatsionnye полимер могат да бъдат представени от веригата, показана на Фиг. 61.

Фиг. 61. Biodegradatsionnye промените медицински материали в живия организъм.
1 - trenie- 2 - шок натоварване-3 - многократно огъване 4 - отиде в разтвор (нискомолекулни вещества, пластификатори, деградационни продукти) - 5 - адсорбция (мазнини, белтъчини, вода) - 6 - варовиков otlozheniya- 7 - разлагане на макромолекулен основните tsepi- 8 - страничен разширяване tsepey- 9 - основния омрежване tsepey- 10-11 tsepey- омрежващо страна - верига де- състав от 12-13 без верига де- състав - статистическа де- състав на 14-15 ограничен де- състав - естеството на химичните връзки (първична структура) - 16 - ефект на съседни групи и атоми (заместник ефект estiteley) - 17 - конформационен preobrazovaniya- 18 - кристалност, ориентация, степен sshivaniya- 19 - повърхностната структура 20-21 Configuration- - връзката с външната среда (хидрофобност, хидрофилност).
Biomaterialovedeniya основно предизвикателство е, че на молекулярно ниво, за да се проучи и да разберете точно три въпроса: какви са полимери под влиянието на някои фактори, как да се промени. Говорейки за функционалност като такъв, както се прилага към медицински полимери, първо трябва да разберете какво всъщност е този имот. Списъци специфични характеристики и функции на изкуствени материали в произволен ред, възможно е, може би, за да ги обобщи по следния начин.
Мускулно-скелетната система механични функции (изкуствени кости и стави).
функция Biokleevye (хирургически лепила, по-специално, лепила за кръвоносните съдове).
Хемостатично функция (хемостатичен агент).
Функционира като покритие върху раната повърхности (изкуствена кожа).
Способността да резорбция и усвояване от организма (смукателни материали за хирургически конци и кръвоспиращи средства).
Еластичност (изкуствени ставни тъкани, изкуствени сърдечни).
Способността за обмен на кислород (изкуствени белите дробове, изкуствени червени кръвни клетки).
Функции плазма заместител (материали за транспортиране на течен лекарствен ВЕЩЕСТВО вещество заместване транспортират кръв).
Лечение функция (антивирусна, kantseropodavlenie, антибиотична активност).
Способността да се адсорбира токсични вещества (изкуствен бъбрек, черен дроб).
Функцията на бавно освобождаване на лекарството (лекарствени носители, изкуствени секреторни жлези).
Сензорните функции (сензори и perepriemniki медицинска употреба).
функция за трансфер на нервни стимулация (изкуствени nervy- системи предаване сърдечни импулси).
Съвместимост с биологична тъкан (контактни лещи, катетри за пикочните пътища).
Биосъвместимост с кръв (антитромбогенна материал за поддържане на сърдечни помпи, катетри за кръвоносни съдове, за производството на изкуствени кръвоносни съдове и клапани).
На практика много редки случаи, когато от един или друг от полимера е необходимо да се извърши само строго ограничена функция т. Е. Продуктът беше монофункционален дестинация. Обикновено, медицински полимери работят едновременно в няколко направления и са полифункционални материали. Очевидно е, че за изпълнението на функциите на медицински полимери немислими без тясно взаимодействие с живия организъм, както и тук има доста извънредно в сложността на проблема, който няма прецедент сред всички въпроси от предходни години. Това е - проблемът с оперативната съвместимост, или "взаимно пристрастяването", между изкуствени и естествени вещества.
В основата на проблема е биосъвместимост необходимостта от продължаване на опазването и устойчивото поддържане на този имот на стабилна високо ниво.
Като цяло, в тези дни на biomaterialovedenii като нова област на науката може да се говори само в светлината на общите разпоредби и подходи. Основните научни изследвания в тази област все още е само смътно се вижда, и са в дългосрочен план. Нито броят на методи на работа, които могат да прераснат в универсален холистична методика, нито обемът на открити и доказани закони, които са паднали до нивото на добре познати истини, не може да се счита за задоволително. Напротив, ние трябва да се говори за една снимка - това biomaterialovedenie начален стадий, и едва сега започва своето движение напред.
Въпреки това, той трябва да бъде biomaterialovedenie на Archimedean лоста, че в крайна сметка ще създаде перфектни синтетични материали за медицински цели. И не само това. Biomaterialovedenie основателно може да се нарече наука, която старателно разбира и разкрива най-дълбоките закони на взаимодействие между биологични, т. Е. живата материя и абиотични, нежива субстанция, и така е в центъра, където са концентрирани най-належащите въпроси и основните интереси на цялата съвременна наука.

Видео: Най-производствения процес на композитни бутилки сигурна