Виконав: Вискварко Денис
Учень 11 «В» класу
Розвиток методів синтезу і модифікації медичних полімерів та сополімерів, взаємопроникнення ідей і методів хімії, біології та медицини дозволяють перейти до вирішення найважливіших завдань теоретичної та практичної медицини, здійснення самих сміливих ідей людства.
В даний час широким фронтом ведуться роботи по синтезу фізіологічно активних полімерних лікарських речовин, напівсинтетичних гормонів і ферментів, синтетичних генів. Великих успіхів досягнуто в створенні кополімерних замінників плазми людської крові. Зараз вже не рідкість, коли людині в разі необхідності заповнюють до 30% крові розчинами медичних сополімерів. Синтезовані і з хорошими результатами застосовуються в клінічній практиці еквіваленти різних тканин і органів людини: кісток, суглобів, зубів. Створено протези кровоносних судин, штучні клапани і шлуночки серця. Синтез напівпроникних полімерних мембран і вміле використання різноманітних властивостей кополімерних матеріалів привели до створення апаратів «штучне серце-легке» і «штучна нирка». Вони дозволяють тимчасово замінити відповідні органи людини, зокрема проводити складні хірургічні операції на серці та легенях.
Медичні полімери та сополімери використовуються для культивування клітин і тканин, зберігання і консервації крові, кровотворної тканини - кісткового мозку, консервації шкіри та багатьох інших органів. У терапії широко використовуються сополімери - ионообменники (іонообмінні смоли) для видалення з організму лужних металів, радіоактивних елементів, для введення в організм додаткових кількостей необхідних іонів металів. Вивчається можливість застосування ионообменников для корекції електролітного і кислотно-лужної рівноваги біологічних середовищ при серцевій, печінковій та нирковій недостатності. На основі синтетичних сополімерів створюються противірусні речовини, пролонгатори найважливіших лікарських засобів, протиракові препаратори.
Використання медичних полімерів для виготовлення хірургічних інструментів і обладнання (шприци та системи для переливання крові разового використання, бактерицидні плівки, нитки, клітини) докорінно змінило і вдосконалив техніку медичного обслуговування.
Синтез медичних полімерів може здійснюватися за двома механізмам, лежачим в основі отримання синтетичних макромолекул: полконденсаціі і полімеризації.
Синтез полімерів методом поліконденсації
Синтез поліефірних смол. Поліефірні смоли виходять в результаті реакції поліконденсації дикарбонових кислот і багатоатомних спиртів. Широке застосування в різних областях техніки і медицини знайшов поліетилентерефталат. Ці волокна є основою для виготовлення протезів кровоносних судин. Сучасні протези кровоносних судин отримую на текстильних виробництвах у вигляді гофрованих трубок різного діаметру. Найважливішою характеристикою протезів кровоносних судин є пористість (порозность) бічної стінки судини. Наявність невеликих отворів в цій стіні дозволяє природним тканин кровоносних судин проростати в них, забезпечуючи тим самим вживлення і функціонування протеза. Біологічна пористість оцінюється кількістю крові, що проходить через одиницю бічній поверхні протеза за хвилину. Протези з поліефірних волокон ось уже понад 20 років з успіхом використовуються для заміни уражених ділянок судинної системи.
Синтез силіконових каучуків (полісілоксанов) .Сінтез полісілоксанов здійснюється в результаті послідовних реакцій поліконденсації низькомолекулярних кремнійорганічних багатоатомних спиртів.
В даний час синтезують нові, більш досконалі марки полісілоксанов. Серед них необхідно відзначити тріфторпропіленметілполісілоксан. Цей полімер має максимальну сумісністю з кров'ю і в меншій мірі, ніж інші полімери, викликає утворення тромбів. Полісілоксани і силіконові гуми на їх основі широко використовуються для створення медичних виробів, що контактують з кров'ю: елементів штучних клапанів серця, мембрани штучних клапанів серця, частин апаратів штучного кровообігу і штучної нирки.
Рідкі кремнійорганічні полімери - силіконові масла - мають ще одним надзвичайно перспективним для використання в медицині властивістю. Силіконові масла, так само як і деякі фторсодержащие олігомери і полімери, здатні розчиняти і утримувати до 20% кисню. Це властивість лягло в основу їх використання в якості нових перспективних плазмозаменителей і «дихальних рідин». Можливо, в майбутньому плазмозаменителей можна буде використовувати апаратах штучного кровообігу.
Все більше застосування в якості медичних полімерів знаходять поліефіруретани. Вони володіють задовільною тромборезістентностью і застосовуються для виготовлення різних медичних виробів, що контактують з кров'ю протягом невеликого часу.
Основним недоліком синтезу лікарських полімерів методами поліконденсації є утворення побічних продуктів і неможливість повного перетворення вихідних низькомолекулярних сполук в високомолекулярні. Необхідно відзначити, що всі вихідні низькомолекулярні сполуки є токсичними речовинами, тому отримання медичних марок полімерів вимагає спеціальних умов проведення процесів і додаткового очищення кінцевих продуктів.
Синтез полімерів методом полімеризації.
На відміну від поліконденсації при полімеризації виходять макромолекулярні сполуки з низькомолекулярних без утворення побічних продуктів і практично при повному перетворенні мономерів в полімери. Удосконалення процесів полімеризації дає можливість відокремлювати не прореагував мономери на стадії отримання соєвого молока і таким чином досягати високої чистоти синтезованих продуктів.
Синтез медичних сополімерів необхідно проводити таким чином, щоб кількість не прореагували мономерів було мінімальним. Чи не прореагував мономер, навіть якщо він знаходиться всередині полімерного матеріалу або виробу, наприклад протеза, з плином часу мігрує назовні і діє на організм як токсична сполука.
Синтетичні сополімери дозволяють вивчати і моделювати фармакологічні властивості біологічних кополімерів, які в даний час широко використовуються для лікування ряду захворювання. Наприклад, гормон інсулін - білок, що складається з двох поліпептидних ланцюгів, що містять 21 і 30 амінокислотних залишків, - вже около60 років використовується для лікування цукрового діабету, фермент рибонуклеаза - для обмеження розвитку деяких пухлин і лікування захворювань бронхів і легенів, фермент холінестерази - для усунення травматичного шоку. Для лікування різних серцево - судинних захворювань використовуються трипсин (лікування тромбофлебіту), кокарбоксилаза (для розширення судин хворих на атеросклероз). Широко застосовуються в медицині білки альбумін і глобуліни і нуклеїнові кислоти ДНК, РНК.
Завдяки успіхам хімії полімерів був здійснений синтез штучного інсуліну. Синтетичний інсулін не містить домішок, наявних у відчутних кількостях в звичайному інсуліні, який отримують з біологічної сировини. Тому ефективність синтетичного інсуліну набагато вище ефективності біологічного інсуліну найвищої степу очищення.
Деякі синтетичні сополімери є активними ітерфероногенамі, т. Е. При їх введенні в організм людини відбувається утворення білка інтерферону (група низькомолекулярних білків) .Інтерферон пригнічує розмноження різних вірусів в клітинах, захищає клітини від бактерій і внутрішньоклітинних паразитів, що відносяться до типу найпростіших. Інтерферон здатний відрізняти нуклеїнові кислоти вірусу від нуклеїнові кислот клітини. За своєю активності інтерферон набагато перевершує всі відомі антибіотики.
Методом сополимеризации можна отримати макромолекули різної. Це дуже важлива обставина, так як значення молекулярної маси має вирішальне значення, наприклад, для синтезу плазмозаменителей.
Вивчення плазмозаменителей показало, що вони не тільки діють як замінники плазми крові, а й виявляють фізіологічну активність, сприяючи швидкому зв'язування і виведення з організму токсинів мікроорганізмів і токсичних продуктів обміну речовин, т. Е. Мають дезінтоксикаційну дію. Синтетичні сополімери широко використовуються для введення в організм в якості дезінтоксикаційних засобів.
Велике значення для медицини мають сополімери, що містять в своєму колі іонообмінні угруповання - іонообмінні смоли. Іонообмінні смоли широко застосовуються для відновлення кислотно-лужного балансу організму. В даний час є дані про позитивні результати використання іонообмінних смол для лікування серцево - судинних і шлунково - кишкових захворювань, печінкової і ниркової недостатності, цукрового діабету.
Хімія і медицина. К. А. Макаров