Начало >> Статьи >> Архивы >> Полимеры медицинского назначения

Исследование в области полимерных материалов - Полимеры медицинского назначения

Оглавление
Полимеры медицинского назначения
Исследование в области полимерных материалов
Перспективный план разработки искусственных органов
О проблематике в области полимеров медицинского назначения
Искусственная кожа
Контактные линзы
Мембраны для искусственных легких
Искусственная почка
Мембраны для диализа крови
Возможности новых мембран для диализа крови
Искусственные почки других разновидностей и модификаций
Разделение и диффузия веществ, заключение
Полимеры, совместимые с живым организмом
Вредное действие полимеров на организм
Многозначность и многообразие понятия биосовместимости
Способы оценки биосовместимости
Естественный механизм свертывания крови и тромбообразования
Растворение фибрина и предотвращение свертывания крови
Способы оценки тромборезистентности
Получение антитромбогенных полимерных материалов
Гидрогели
Введение гепарина в полимерный материал
Фиксация системы растворения фибрина
Феномен поверхностей и гемосовместимость
Взаимодействие полимера с составляющими крови
Адгезия, когезия и элиминирование тромбоцитов
Заключение по полимерам, совместимым с живым организмом
Полимеры фармакологического назначения
Полимеризация лекарственных веществ
Полимеры вспомогательного фармакологического назначения
Полимерные покрытия
Использование полимеров в виде жидких субстанций, вводимых в организм
Система пролонгированного введения лекарств
Микрокапсулирование
Практические примеры микроинкапсулирования
Ликвация лекарственного вещества из микрокапсулы
Разработка медицинских полимеров и биоматериаловедение
Подход к биосовместимости полимера
Электрические явления на поверхности полимера - биосовместимость
Применение спектроскопических методов анализа - биоматериаловедение
Способ кругового дихроизма - биоматериаловедение
Микрокалориметрия - биоматериаловедение
Электрофорез - биоматериаловедение
Гистологическая и гистохимическая микроскопия
Использованиее ферментативных реакций и радиоактивных изотопов - биоматериаловедение
Заключение - биоматериаловедение

ГЛАВА 1
ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
АЦУМИ Кадзухико

Введение

Полимеры уже прочно вошли в современную медицину и успешно используются в различных ее областях, например, в качестве медикаментов, материалов для производства аппаратуры и инструментария, предметов санитарии и гигиены, материалов стоматологического назначения и, наконец, для изготовления искусственных органов человеческого тела. Высокомолекулярные вещества настолько глубоко внедрились в современную практику, что отсутствие их поставило бы всю медицинскую науку перед серьезными затруднениями. Понятно, что наиболее важными являются те из полимерных материалов, которые могут быть использованы либо в фармакологии, либо для протезирования частей тела и внутренних органов человека.
Широкое варьирование молекулярной массы и стереоструктуры высокомолекулярного вещества, а также использование его в разнообразных сочетаниях с другими полимерами создают практически неисчерпаемые возможности для получения широчайшей гаммы неизвестных материалов, причем особенно важна способность последних выполнять совершенно новые функции.
По мере того, как развиваются исследования в области биохимии, познается сущность процессов и систем метаболизма, накапливается информация о молекулярном проектировании, все больше теряет призрачность и материализуется идея получения принципиально новых полимерных материалов и медикаментов, способных открыть иные, часто неожиданные возможности как в области диагностики, так и в собственно лечебном процессе.
Трудно переоценить роль полимеров и в создании искусственных органов человеческого тела. Если, например, создана модель, имитирующая деятельность какого-то внутреннего  органа, то, очевидно, материал этой модели не может не быть в той или иной форме связан с категорией макромолекулярности, что вытекает из самой природы биологических функций, исключительно сложных и многообразных.
Последующее развитие полимерных материалов — от исходных веществ, предназначенных лишь для изготовления достаточно простых искусственных органов, до функционального усовершенствования реализуемых аналогов — должно привести к созданию субстанций, приближающихся по своим биофункциональным возможностям к имитируемым живым органам. Дальнейший же прогресс в этом направлении позволит вплотную приблизиться к расшифровке биополимеров, т. е. к достаточно глубокому проникновению в их свойства, функции и метаморфозы. Иначе говоря, исследования макромолекулярных веществ медицинского назначения в конечном счете должны открыть новые пути и горизонты для познания феномена жизни.
Переходя к конкретному использованию полимеров для создания искусственных органов и частей человеческого тела, следует отметить, что, за исключением мозга и желудка, которые по современным воззрениям и общему научному уровню не подлежат замене, практически все органы исследуются и моделируются с целью создания соответствующих аналогов-заменителей. Применение последних вместо естественных органов, функциональность которых вследствие травмы или по другим причинам нарушена, является наиболее радикальным способом лечения; он привносит в организм новый жизненный фактор и может быть назван подлинно революционным способом.
В 1976 г. в связи с известным бумом в области естественных наук Департамент науки и техники Японии осуществил долгосрочное прогнозирование использования искусственных органов в Японии и в мире на 1980—1990 гг. В частности, было подсчитано число случаев клинического применения важнейших искусственных органов человеческого тела из числа тех, что уже применяются в настоящее время или же находятся в стадии, предшествующей передаче их в клинику. Прогнозировали также потребность в экспериментальной аппаратуре и в научных кадрах. Некоторые из полученных данных приведены в табл. 1.
В 1980 г. использование искусственных органов клиниками Японии определяется следующими цифрами.
Искусственные кости и суставы — 1500 человек, кровеносные сосуды — 7500, клапаны — 2000, сердце - легкие — 6000, водители ритма— 10 000, искусственная почка — 24 000, искусственное сердце — 3000 человек. В мире за этот же год искусственные органы получают соответственно 7500, 750 000, 300 000, 900 000, 300 000, 720 000 и 150000 человек.

Таблица 1. Прогноз потребности в искусственных органах
(по данным Департамента науки и техники, 1976 г.)
Прогноз потребности в искусственных органах
В 1990 г. клиническое использование искусственных органов в Японии достигнет следующего уровня.
Искусственные кости и суставы — 3000 человек, кровеносные сосуды — 24 000, клапаны — 6000, сердце-легкие — 100 000, водители ритма — 20 000, почка — 38 000, сердце— 10000 человек. В мире за этот же год искусственные органы получат соответственно 15000, 2,4 млн., 900 000, 1,5 млн., 600 000, 1,14 млн. и 500 000 человек.
Понятно, что число комплектов, т. е. полностью укомплектованных единиц искусственного органа, может совпадать с числом больных, но достаточно часто эти величины расходятся. Равенство наблюдается, например, при использовании искусственных костей и суставов, кровеносных сосудов, сердец и клапанов. Искусственные сердце-легкие, почка и некоторые другие органы применяются  лишь временно, поэтому один и тот же комплект здесь может быть использован несколько раз, причем случаи многократного использования могут достигать нескольких сотен. Очевидно, что численность таких комплектов должна быть меньше, чем число больных. Вместе с тем по мере дальнейших разработок в области портативных и вживляемых искусственных органов, в частности легких и почек, на каждого больного необходимо будет иметь один искусственный орган в комплекте и, следовательно, неизбежно все большее сближение обоих цифровых показателей.
Исследования по созданию и совершенствованию искусственной почки осуществляются в Японии на 993 экспериментальных установках, т. е. в количественном отношении научные работы в этой области обеспечены достаточно хорошо. Число единиц оборудования для экспериментов с другими искусственными органами колеблется от десятков до нескольких сотен. Общее количество научных работников Японии, экспериментирующих в области искусственной почки, достаточно велико и достигает 2400 человек. Штат сотрудников, занимающихся созданием и совершенствованием других органов, значительно меньше и составляет от 100 до 500 человек на каждую тему.

Тенденции и общие перспективы разработок искусственных органов

Историческая ретроспектива в сочетании с прогнозированием позволяет выделить три основных направления научно-исследовательских работ в области искусственных органов человеческого тела:

  1. увеличение продолжительности действия органа;
  2. максимальная универсализация функций;
  3. уменьшение размеров (миниатюризация); разработка портативных и вживленных в организм искусственных органов. Рассматривая в качестве примера искусственную почку, можно проследить тенденцию к применению ее для долгосрочного диализа у больных не только с острой, но и с хронической почечной недостаточностью. Весьма интенсивные исследования ведутся также в области искусственных легких и сердца; в настоящее время цель состоит в том, чтобы продлить срок действия этих органов от нескольких часов до месяцев.

Функции прежней искусственной почки сводились к диализу продуктов биодеградации и токсичных веществ. Современные же исследования в этой области имеют целью создание такой почки, которая была бы способна к селективной фильтрации и ресорбции, а в обозримом будущем — к реализации функций мочевых канальцев.
Переходя к применению искусственных органов, следует отметить, что практикуется достаточно много способов временного их использования вне организма, однако идеальным и наиболее перспективным методом несомненно следует считать вживление искусственного органа внутри организма. Очевидно, что разработка портативной искусственной почки с последующей ее миниатюризацией являются важнейшими шагами в этом направлении.
В последнее время начаты всесторонние исследования, связанные с созданием искусственной крови, печени, поджелудочной железы, а также искусственных органов чувств. Несомненно, что для успешного проведения таких исследований необходимы не только новые техника и технология, но и принципиально иные методы, причем результативность всего комплекса работ не может мыслиться без совместных усилий в сферах макромолекулярной химии, системотехники, прецизионной техники и в смежных областях науки и экспериментальной методологии. Назначение искусственных органов человеческого тела отнюдь не исчерпывается заменой естественных, живых органов, т. е. сферой радикальной терапии. Это открывает принципиально новую методологическую область фундаментальной медицины, основанную на имитационно-аналоговом моделировании функций организма.
При проведении экспериментов с живым сердцем достаточно часты случаи, когда неясно, на что именно действует циркулирующий медикамент — на систему кровообращения или на сердце. В то же время результаты экспериментов на животных с искусственным сердцем позволяют однозначно ответить на этот вопрос.
В заключение следует отметить, что применение искусственных почек и печени даст возможность расшифровать и истолковать сущность таких явлений, как мочевое отравление или печеночная кома. Наконец, комплекс исследований, связанных с искусственным сердцем, внесет ясность в картину сердечной функциональности, механизма циркуляционного регулирования и метаболизма.



 
« Пограничная интеллектуальная недостаточность   Полиурия и полидипсия »