Реферат: Медицина и полимеры

Выполнил: ВыскваркоДенис

Ученик 11 «В» класса

Школы №69

Санкт – Петербург 2001

Медицинские полимеры

Развитиеметодов синтеза и модификации  медицинских полимеров и сополимеров, взаимопроникновениеидей и методов химии, биологии и медицины позволяют перейти к решению важнейшихзадач теоретической и практической медицины, осуществлению самых дерзновенныхидей человечества.

 Внастоящее время широким фронтом ведутся работы по синтезу физиологическиактивных полимерных лекарственных веществ, полусинтетических гормонов иферментов, синтетических генов. Большие успехи достигнуты в созданиисополимерных заменителей плазмы человеческой крови. Сейчас уже не редкость,когда человеку в случае необходимости восполняют до 30% крови растворамимедицинских сополимеров. Синтезированы и с хорошими результатами применяются вклинической практике эквиваленты различных тканей и органов человека: костей,суставов, зубов. Созданы протезы кровеносных сосудов, искусственные клапаны ижелудочки сердца. Синтез полупроницаемых полимерных мембран и умелоеиспользование разнообразных свойств сополимерных материалов привели к созданиюаппаратов «искусственное сердце-легкое» и «искусственная почка». Они позволяют временнозаменить соответствующие органы человека, в частности проводить сложныехирургические операции на сердце и легких.

Медицинскиеполимеры и сополимеры используются для культивирования клеток и тканей,хранения и консервации крови, кроветворной ткани – костного мозга, консервациикожи и многих других органов. В терапии широко используются сополимеры –ионообменники (ионообменные смолы) для удаления из организма щелочных металлов,радиоактивных элементов, для введения в организм дополнительных количествнеобходимых ионов металлов. Изучается возможность применения ионообменников длякоррекции электролитного и кислотно-щелочного равновесия биологических сред присердечной, печеночной и почечной недостаточности. На основе синтетическихсополимеров создаются противовирусные вещества, пролонгаторы важнейшихлекарственных средств, противораковые препараторы.

Использованиемедицинских полимеров для изготовления хирургических инструментов иоборудования (шприцы и системы для переливания крови разового использования,бактерицидные пленки, нити, клетки) коренным образом изменило иусовершенствовало технику медицинского обслуживания.

Синтезмедицинских полимеров может осуществляться по двум механизмам, лежащим в основеполучения синтетических макромолекул: полконденсации и полимеризации.

Синтез полимеров методом поликонденсации

Синтез полиэфирных смол. Полиэфирные смолыполучаются в результате реакции поликонденсации дикарбоновых кислот имногоатомных спиртов. Широкое применение в различных областях техники и медицинынашел полиэтилентерефталат. Эти волокна являются основой для изготовленияпротезов кровеносных сосудов. Современные протезы кровеносных сосудов получаюна текстильных производствах в виде гофрированных трубок различного диаметра.Важнейшей характеристикой протезов кровеносных сосудов является пористость(порозность) боковой стенки сосуда. Наличие небольших отверстий в этой стенкепозволяет естественным тканям кровеносных сосудов прорастать в них, обеспечиваятем самым вживление и функционирование протеза. Биологическая пористостьоценивается количеством крови, проходящей через единицу боковой поверхностипротеза за минуту. Протезы из полиэфирных волокон вот уже более 20 лет суспехом используются для замены пораженных участков сосудистой системы.

Синтезсиликоновых каучуков (полисилоксанов).Синтез полисилоксанов осуществляется врезультате последовательных реакций поликонденсации низкомолекулярныхкремнийорганических многоатомных спиртов.

Внастоящее время синтезируют новые, более совершенные марки полисилоксанов.Среди них необходимо отметить трифторпропиленметилполисилоксан. Этот полимеробладает максимальной совместимостью с кровью и в меньшей степени, чем другиеполимеры, вызывает образование тромбов. Полисилоксаны и силиконовые резины наих основе широко используются для создания медицинских изделий, контактирующихс кровью: элементов искусственных клапанов сердца, мембраны искусственныхклапанов сердца, частей аппаратов искусственного кровообращения и искусственнойпочки.

Жидкиекремнийорганические полимеры – силиконовые масла – обладают еще однимчрезвычайно перспективным для использования в медицине свойством. Силиконовыемасла, так же как и некоторые фторсодержащие олигомеры и полимеры, способнырастворять и удерживать до 20% кислорода. Это свойство легло в основу ихиспользования в качестве новых перспективных плазмозаменителей  и «дыхательныхжидкостей». Возможно, в будущем плазмозаменителей можно будет использовать аппаратах искусственного кровообращения.

Всебольшее применение в качестве медицинских полимеров находят полиэфируретаны.Они обладают удовлетворительной тромборезистентностью и применяются дляизготовления различных медицинских изделий, контактирующих с кровью в течениинебольшого времени.

Основнымнедостатком синтеза медицинских полимеров методами поликонденсации являетсяобразование побочных продуктов и невозможность полного превращения исходныхнизкомолекулярных соединений в высокомолекулярные. Необходимо отметить, что всеисходные низкомолекулярные соединения являются токсичными веществами, поэтомуполучение медицинских марок полимеров требует специальных условий проведенияпроцессов и дополнительной очистки конечных продуктов.

Синтез полимеров методом полимеризации.

Вотличие от поликонденсации при полимеризации получаются макромолекулярныесоединения из низкомолекулярных без образования побочных продуктов ипрактически при полном превращении мономеров в полимеры. Совершенствованиепроцессов полимеризации дает возможность отделять не прореагировавшие мономерына стадии получения полимеров и таким образом добиваться высокой чистотысинтезируемых продуктов.

Синтезмедицинских сополимеров необходимо проводить таким образом, чтобы количество непрореагировавших мономеров было минимальным. Не прореагировавший мономер, дажеесли он находится внутри полимерного материала или изделия, например протеза, стечением времени мигрирует наружу и действует на организм как токсичноесоединение.

Синтетическиесополимеры позволяют изучать и моделировать фармакологические свойствабиологических сополимеров, которые в настоящее время широко используются для лечения ряда  заболевания. Например, гормон инсулин – белок, состоящий из двухполипептидных цепей, содержащих 21 и 30 аминокислотных остатков, — уже около60лет используется для лечения сахарного диабета, фермент рибонуклеаза – дляограничения развития некоторых опухолей и лечения заболеваний бронхов и легких,фермент холинэстераза – для устранения травматического шока. Для леченияразличных сердечно – сосудистых заболеваний используются трипсин (лечениетромбофлебитов), кокарбоксилаза (для расширения сосудов больныхатеросклерозом). Широко применяются в медицине белки альбумин и глобулины инуклеиновые кислоты ДНК, РНК.

Благодаряуспехам химии полимеров был осуществлен синтез искусственного инсулина.Синтетический инсулин не содержит примесей, имеющихся в ощутимых количествах вобычном инсулине, который получают из биологического сырья. Поэтомуэффективность синтетического инсулина намного выше эффективности биологическогоинсулина самой высокой степе очистки.

Некоторыесинтетические сополимеры являются активными итерфероногенами, т. е. При ихвведении в организм человека происходит образование белка интерферона (группанизкомолекулярных белков).Интерферон подавляет размножение различных вирусов вклетках, защищает клетки от бактерий и внутриклеточных паразитов, относящихся ктипу простейших. Интерферон способен отличать нуклеиновые кислоты вируса отнуклеиновые кислот клетки. По своей активности интерферон намного превосходитвсе известные антибиотики.

Методомсополимеризации можно получить макромолекулы различной. Это очень важноеобстоятельство, так как значение молекулярной массы имеет решающее значение,например, для синтеза плазмозаменителей.

Изучениеплазмозаменителей показало, что они не только действуют как заменители плазмыкрови, но и проявляют физиологическую активность, способствуя быстромусвязыванию и выведению из организма токсинов микроорганизмов и токсичныхпродуктов обмена веществ,      т. е. Обладают дезинтоксикационным действием. Синтетическиесополимеры широко используются для введения в организм в качестведезинтоксикационных средств.

Большоезначение для медицины имеют сополимеры, содержащие в своей цепи ионообменныегруппировки – ионообменные смолы. Ионообменные смолы широко применяются длявосстановления кислотно-щелочного баланса организма. В настоящее время естьданные о положительных результатах использования ионообменных смол для лечениясердечно – сосудистых и желудочно – кишечных заболеваний, печеночной и почечнойнедостаточности, сахарного диабета.

Литература:

Химияи медицина.    К. А. Макаров