СОВРЕМЕННЫЕ  ПОЛИМЕРНЫЕ  МАТЕРИАЛЫ  ДЛЯ  ХИРУРГИЧЕСКИХ  ДРЕНАЖЕЙ

Минажетдинов  Ренат  Равильевич

студент  1  курса,  кафедра  химии,  ТГМА,  РФ,  г.  Тверь

E-mail: 

Бордин  Дмитрий  Александрович

студент  5  курса,  кафедра  химии,  ТГМА,  РФ,  г.  Тверь

E-mail: 

Лопина  Надежда  Петровна

научный  руководитель,  канд.  хим.  наук,  доцент,  кафедра  химии,  ТГМА,  РФ,  г.  Тверь

Бордина  Галина  Евгеньевна

научный  руководитель,  канд.  биол.  наук,  доцент,  кафедра  химии,  ТГМА,  РФ,  г.  Тверь

Актуальность:  актуальным  вопросом  современной  хирургии  является  поиск  биосовместимых  материалов  для  хирургического  дренажа.

Цель  исследования:  анализ  рынка  полимерных  материалов  при  выборе  материала  для  хирургического  дренажа  с  целью  понимания  современных  требований  к  хирургическому  дренажу  и  технологии  его  осуществления.

Материалы  и  методы:  проведен  анализ  доступных  современных  источников,  содержащих  сведения  о  полимерных  материалах.  Изучена  научная  литература  (статьи  в  различных  журналах  ВМС),  сборники,  монографии,  интернет  ресурсы.  Оценена  перспективность  применения  полимерных  мембран  для  создания  новых  видов  хирургического  дренажа.

Результаты  и  обсуждения:  в  ходе  анализа  технических  характеристик  используемых  мембран  мы  остановились  на  мембране,  изготовленной  из  синтетически  модифицированной  целлюлозы  с  введением  порообразователей.  Такие  мембраны  представляют  собой  пористые  полимерные  материалы  со  сквозной  проницаемостью  для  молекул  воды.  Именно  высокая  пористость  мембраны  и  ее  гидрофильность  позволяют  рассматривать  ее  как  идеальный  материал  для  пропитки  антисептическими  и  лекарственными  средствами  на  водной  основе.

В  современных  дренажах  используют  два  вида  полимерных  материалов  —  целлюлозные  и  нецеллюлозные  (синтетические).  Основным  источником  полимерных  материалов,  используемых  в  хирургическом  дренаже,  является  регенерированная  целлюлоза,  получаемая  по  медно-аммиачному  («Купрофан»)  и  вискозному  («Диацелл»)  методам,  и  ацетатцеллюлозная  мембрана,  сформированная  путём  введения  порообразователей  («Влацефан»).  Диализные  мембраны  различают  по  рабочим  характеристикам  (толщина,  прочность  при  растяжении  сухой  мембраны  и  набухшей  в  воде,  клиренсы  низкомолекулярных  веществ  и  средних  молекул,  проницаемость  для  воды)  и  степени  биосовместимости.

С  конца  тридцатых  годов  до  начала  семидесятых  годов  двадцатого  столетия  в  медицинской  практике  использовались  так  называемые  целлофановые  мембраны,  которые  изготавливали  из  целлюлозы  вискозным  методом.  (рис.  1)  [1;  2].

Рисунок  1.  Структурное  звено  целлюлозы

Их  недостатками  были:  малая  прочность  и  низкая  проницаемость  для  воды.  Чуть  позже  стали  применять  купрофановые  мембраны,  получаемые  по  медно-аммиачному  способу.  По  сравнению  с  целлофановыми  мембранами  их  отличает  большая  прочность.  Основным  недостатком  купрофановых  мембран  является  коагуляция  компонентов  крови,  активация  системы  ее  свертывания,  что  может  вызвать  образования  тромбов.

В  последние  годы  из  модифицированной  целлюлозы  синтезированы  мембрана  «Гемофан»  и  ацетатцеллюлозные  мембраны  [3;  4].  «Гемофан»,  по  сравнению  с  «Купрофаном»  —  более  прочная,  высокопроницаемая  и  более  биосовместимая  мембрана.  При  его  изготовлении  примерно  1  %  поверхности  свободных  гидроксильных  групп  замещены  третичными  аминогруппами  (рис.  2).

Рисунок  2.  Структурное  звено  модифицированной  целлюлозы(гемофан)

Нецеллюлозные  мембраны  изготавливают  синтетическим  путем.  Примером  таких  мембран  служит  полиакрилонитриловая  мембрана  (рис.  3).

Рисунок  3.  Структурное  звено  полиакрилонитриловой  мембраны

По  характеристикам  это  прототип  купрофановой  мембраны.  По  сравнению  с  купрофаном  полиакрилонитриловые  мембраны  обладают  более  высокой  проницаемостью  для  воды,  более  эффективно  выводят  средние  молекулы,  но  вызывают  гиперкоагуляцию  и  усиленную  секрецию.  Полимерный  материал  выбирают  исходя  из  клинических  особенностей  заболеваний.  В  целях  уменьшения  побочных  эффектов  и  осложнений,  возникающих  в  процессе  дренажа  выбирают  наиболее  биосовместимую  мембрану.  Биосовместимость  —  отсутствие  патологической  реакции  при  контакте  крови  с  биоматериалами.  С  целью  улучшения  биосовместимости  мембраны  «Купрофан»  была  разработана  целлюлозная  мембрана  «Гемофан»,  которая  представляет  собой  модифицированную  путем  замены  некоторых  гидроксильных  групп  в  структуре  целлюлозы  диэтиламиноэтильными  радикалами  (ДЭАЭ).  Положительно  заряженные  группы  ДЭАЭ  повышают  градиент  концентрации  на  мембране  отрицательно  заряженных  фосфатов  и  увеличивают  их  клиренс.  С  одной  стороны,  мембрана  «Гемофан»  сохраняет  хорошие  механические  свойства,  характерные  для  целлюлозных  мембран,  а  с  другой  —  обеспечивает  хорошую  биосовместимость  при  взаимодействии  с  кровью,  уменьшая  побочные  эффекты.

Биополимер  SMC  представляет  собой  синтетически  модифицированную  целлюлозу,  в  которой  часть  гидрофильных  гидроксильных  групп  заменена  гидрофобными  бензильными  (бензил-  целлюлоза)  (рис.  4).

Рисунок  4.  Структурное  звено  синтетически  модифицированной  целлюлозы  (бензил-целлюлоза)

Это  позволяет  мембранам  на  основе  SMC  сочетать  высокие  очищающие  свойства  целлюлозных  мембран  с  повышенной  биосовместимостью  синтетических.

Таким  образом,  мембраны  на  основе  целлюлозы  имеют  более  высокую  очищающую  способность  (высокий  клиренс),  в  то  время  как  синтетические  мембраны  имеют  более  высокую  биосовместимость.  В  связи  с  этим  в  настоящее  время  применяют  мембраны  из  синтетически  модифицированной  целлюлозы,  в  которых  сочетаются  свойства  и  синтетических,  и  целлюлозных  мембран.

В  нашей  работе  использовалась  мембрана,  изготовленная  из  синтетически  модифицированной  целлюлозы  с  введением  порообразователей  («Влацефан»).  По  химической  структуре  «Влацефан»  представляет  биополимер  из  ацетатцеллюлозного  волокна  (рис.  5).

Рисунок  5.  Структурное  звено  синтетически  модифицированной  целлюлозы  («Влацефан»)

По  физическим  свойствам  это  типичное  аморфно-  кристаллическое  вещество.  С  помощью  электронного  микроскопа  были  выявлены  надмолекулярные  структуры  линейной  формы,  которые  ориентированы  определенным  образом.  В  ходе  наших  исследований  мы  пришли  к  выводу  о  существовании  водных  естественных  пор,  проходящих  между  микрофибриллами.  Для  сравнения  полученных  нами  данных  проведено  электронно-микроскопическое  изучение  и  других  био-полимерных  материалов  —  «Купрофана»,  «Диацелла»,  «Целлофана»,  «Гемофана».

В  структуре  всех  исследуемых  материалов  обнаружены  микропоры,  как  между  фибриллами,  так  и  между  кристаллитами,  но  их  число  и  диаметр  меньше,  чем  у  «Влацефана».  Мы  связываем  это  с  тем,  что  «Влацефан»  содержит  в  своей  структуре  порообразователь,  который  дополнительно  «разреживает»  расстояние  между  кристаллитами  и  фибриллами.  Степень  гигроскопичности  у  «Влацефана»  меньше,  чем  у  других  материалов,  но  благодаря  большему  количеству  пор  «Влацефан»  более  высокопроницаем,  чем  «Купрофан»  и  другие  гидратцеллюлозные  материалы.  Таким  образом,  химическая  структура  «Влацефана»  способствует  хорошему  оттоку  раневого  отделяемого,  что  подтверждается  улучшением  состояния  хирургических  пациентов  в  послеоперационном  периоде.

В  настоящее  время  в  целях  усиления  дренажного  эффекта  и  оказания,  выраженного  лечебного  действия  мы  разрабатываем  идею  о  введении  в  структуру  основного  материала  дополнительных  компонентов.  Этими  компонентами  могут  являться  углеродные  нанотрубки,  заполненные  антибактериальным,  антипротеазными  и  другими  молекулами.

Выводы:  в  ходе  анализа  технических  характеристик  используемых  мембран  мы  остановились  на  мембране,  изготовленной  из  синтетически  модифицированной  целлюлозы  с  введением  порообразователей.  Предложенный  полимерный  материал  послужил  основой  для  разработки  конструкций  хирургического  нанодренажа,  выполненных  учеными  Тверской  государственной  медицинской  академии(ТГМА)  совместно  с  учеными  Российского  химико-технологического  университета  имени  Д.И.  Менделеева  (РХТУ  им.  Д.И.  Менделеева).

Список  литературы:

1.Брик  М.Е  Энциклопедия  мембран:  В  2-х  т.  М.:  Изд.  дом  “Киево-Могилянская  академия”,  2005,  —  660  с.

2.Свитцов  А.А.  Введение  в  мембранные  технологии.  М.:  ДеЛи  принт,  2007.  —  280  с.

3.Baker  R.W.  Membrane  technology  and  applications.  John  Wiley  &  Sons.  2004.

4.Handbook  of  Membrane  Separations,  Chemical,  Pharmaceutical,  Food,  and  Biotechnological  Applications  (Eds.  PabbyA.,  Rizvi  S.,  Sastre  A.)  CRC  Press.  2009.