Применение полимеров в хирургии реферат

Обновлено: 08.07.2024

В восстановительной хирургии полимеры используются очень широко. Вместе с тем, эта область использования предъявляет к ним самые жесткие требования по критериям токсичности, канцерогенности, раздражающего действия, стабильности или нестабильности в организме и ряду других.

Сфера использования полимеров в восстановительной хирургии весьма обширна. Это шовные и клеевые материалы для соединения тканей и сосудов, материалы для протезов самых разных органов, перевязочные материалы и многое другое. Соответственно назначению и требования к полимерам предъявляются различные. Для длительного обеспечения функционирования замещаемых тканей и органов применяются биоинертные полимеры. Они должны обладать высокой устойчивостью по отношению к жидким средам организма, не изменять своих первоначальных характеристик при деформациях. Кроме того, они должны выдерживать различные виды стерилизационной обработки. К таким полимерам относятся, главным образом, карбоцепные — полиэтилен, полипропилен, полиметилметакрилат. Из гетероцепных к биоинертным полимерам, используемым для протезирования функциональных узлов искусственных органов, относится поликарбонат, из которого делают корпуса и детали искусственных желудочков и стимуляторов сердца. Для протезирования мягких тканей широко применяют кремнийорганические каучуки. Однако было обнаружено, что у многих женщин в США, сделавших операцию протезирования груди с использованием этого полимера, возникли злокачественные опухоли.

Предварительные испытания показали, что другой элементоорганический каучук — полиперфторалкилфосфазен —

является совершенно безвредным в аналогичных операциях. Кроме того, этот каучук может быть использован в стоматологии при создании протезов челюстей. Его используют как демпфирующую прокладку между десной и жестким материалом протеза, изготавливаемого обычно из окрашенного сополимера метилметакрилата с другими виниловыми мономерами. Обладая очень высоким тангенсом угла механических потерь (способностью поглощать и неупруго рассеивать механическую энергию), полимер поглощает энергию при пережевывании пищи, что позволяет избежать раздражения тканей десен.

Основной проблемой при применении полимеров для длительного функционирования в организме является их несовместимость с тканями организма. Это приводит к тому, что на поверхности полимеров происходит осаждение трансформированного вещества биологических сред. Прежде всего, это относится к тромбообразованию при контакте полимера с кровью, что создает очень серьезные трудности при проведении операций на сердечно-сосудистой системе. Внутренняя поверхность протезов сосудов, вставляемых в кровеносное русло, постепенно “инкрустируется”, просвет сужается и ток крови через протез уменьшается вплоть до полного прекращения. Аналогичная “инкрустация” наблюдается при протезировании желчных протоков и мочеточников.

Полимеры сильно различаются по тромбогенной активности. Наиболее выражена склонность к образованию тромбов на поверхности полистирола и алифатических полиамидов, что ограничивает применение этих полимеров в протезировании внутренних органов.

Эксперименты по изучению тромбогенной способности полимерных тел показали, что она очень сильно зависит от свойств их поверхности. Так, обработка поверхности полимера гепарином —

полисахаридом, содержащимся в организме в составе гликопротеида и препятствующим свертыванию крови, позволяет снизить тромбогенную способность в десятки, а иногда и в сотни раз. К такому же, но менее выраженному эффекту приводит обработка поверхности коллоидным графитом и синтетическими аналогами гепарина, содержащими ионогенные группы такой же природы (полистиролсульфокислота, полиэтиленимин). Очень перспективными представляются работы по химической модификации поверхности вводимых в организм полимерных тел. Их суть сводится к формированию на поверхности полимера инициирующих групп и последующей полимеризации с их участием мономеров с ионогенными группировками. Однако эти работы находятся только на исследовательской стадии.

Очень перспективным в протезировании тканей связок, соединительной ткани и других видов твердой хрящевой ткани представляется использование сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Этот полимер с молекулярной массой выше 3 млн. обладает уникальными механическими и трибологическими характеристиками и успешно используется в заместительной хирургии, в частности, коленного сустава.

Для обеспечения временного функционирования органа на период регенерации тканей используют так называемые биоассимилируемые полимеры. Они должны обладать способностью деструктироваться или растворяться под действием жидких сред организма без образования токсичных продуктов. Скорость биодеградации биоассимилируемых полимеров под влиянием жидкой среды организма должна соответствовать скорости регенерации тканей. Обычно она составляет от нескольких недель при протезировании мягких тканей до нескольких месяцев при протезировании костных тканей.

Биоассимилируемые полимеры широко применяются для изготовления нитей для шовных и перевязочных материалов, пленочных покрытий ожогов, клеев для бесшовного соединения тканей и сосудов. Создание таких материалов чрезвычайно важно для проведения внутриполостных операций. Традиционно в качестве нитей при хирургических операциях используются прочные тонкие нити из натурального шелка. Однако они имеют ряд недостатков, особенно при операциях на внутренних органах. В качестве рассасывающегося шовного материала используют кетгут — жилку из кишок мелкого рогатого скота, но у некоторых больных он вызывает аллергическую реакцию.

Этих недостатков лишены рассасывающиеся шовные нити из синтетического полимера — полигликолида (см. выше). Он нетоксичен, в контакте с тканями организма не вызывает повышения температуры тела. Нити из полигликолида рассасываются за 2 — 4 месяца. Время рассасывания можно регулировать, вводя в мономерную композицию 5 — 10% лактида. Время гидролиза гликолид-лактидного сополимера больше, он обладает лучшей растворимостью, легче очищается. Основными продуктами гидролиза таких сополимеров являются гликолевая и молочная кислоты – естественные продукты метаболизма.

По своим свойствам эти полимеры представляют собой твердые вещества с температурами плавления от 140 до 230 ºС. Это дает возможность перерабатывать их в изделия обычными методами переработки термопластов – экструзией, литьем под давлением. Кроме шовных материалов из них изготавливают крепежные изделия для соединения фрагментов костей при сложных переломах. По мере срастания этих фрагментов крепежный материал рассасывается за счет биодеструкции. В настоящее время разработаны методы синтеза и получены полимеры, предназначенные для изготовления шовных и крепежных хирургических материалов, имеющие время рассасывания в организме от нескольких дней до многих месяцев, сохраняющих механическую прочность в течение заданного времени. Такие материалы необходимы для применения в хирургии разных органов, когда время заживления ткани может быть существенно различным. Общий подход при создании подобных полимеров – регулирование гидрофильности макромолекул и включение в их состав мономерных звеньев с легко гидролизуемыми связями.

Подход, основанный на увеличении способности к растворению и гидролизу, применяется и при создании хирургических перевязочных материалов, в качестве которых традиционно используются ткани на основе хлопковой целлюлозы. В медицинской практике это необходимо для менее болезненного отделения перевязочных материалов от ран или обожженной ткани. Для этого целлюлозу в виде хлопчато-бумажной пряжи или марли обрабатывают окислами азота. В результате первичные гидроксильные группы в положении 6 окисляются в карбоксильные. Полученный материал называется “оксицеллюлоза”. Время его рассасывания при содержании карбоксильных групп 14 — 16% составляет 15 дней.

Кроме нитевых материалов, в хирургической практике для соединения тканей используются и клеи. Наибольшее применение находят цианакрилатные клеи, основу которых составляют эфиры цианакриловой кислоты общей формулы

Обладая высокой реакционной способностью, они быстро полимеризуются на воздухе в присутствии следов влаги или веществ основного характера. Цианакрилатные клеи применяют для склеивания тканей при операциях на органах дыхания и пищеварения, в сердечно-сосудистой хирургии, хирургии внепеченочных желчных путей, печени и других систем организма. При заживлении соединяемые ткани срастаются, а клей постепенно рассасывается в течение 1 — 6 месяцев. Использование цианакрилатных клеев в хирургии требует осторожности, так как из-за большого теплового эффекта полимеризации при нанесении избытка клея возможны ожоги соединяемой ткани.

провождаются дегенеративными изменениями в новоо б разованных тканях.

Указанные наблюдения послужили исходной концепцией создания и

использования для восстановительной хирургии так называемых ºбиос о-

постепенное совмещение с тканями организма и помещаемых в организм

лишь на период восстановления функций тканей или органов. Такие мат е-

риалы в отличие от биоинертных должны обладать способностью под воз-

действием биологических сред претерпевать деструктивные и метаболич е-

ские превращения и постепенно замещаться тканями организма. В идеал ь-

ном случае биосовместимые полимерные материалы должны вре менно

выполнять функции утраченных в результате оперативного вмеш а тельства

тканей, не препятствовать их регенерации и после завершения этого про-

цесса выводиться из организма в виде продуктов метаболизма. Основные

процессы, влияющие на кинетику биодеструкции биосовместимых пол и-

меров, включают растворение, сорбцию жидкой среды, гел е образование,

гидролиз, ферментный гидролиз, десорбцию продуктов деструкци и, фаг о-

цитоз. В процессе постепенного совмещения тканей с полимерным мат е-

риалом ни он сам, ни продукты его биодеструкции не должны оказывать

отрицательного влияния на окружающие ткани и орга низм в целом или, во

всяком случае, это влияние не должно выходить за допустимые пределы.

Из биосовместимых полимеров можно изготавливать армированные и

неармированные эластичные листовые материалы для дефектных стенок

органов или целых полых органов, таких как трахеи, пищевод. Примен е ние

элементов в виде листов или тонких пленок, сп о собных постепенно расс а-

сываться в организме, наносимых на резецированные участки вну т ренних

органов, обеспечивает необходимую герметичность раневой по верхности,

снижает или полностью устраняет опасность возникновения спаек. Важ-

ными о собенностями таких соединительных элементов являе т ся мин и-

мальная травмируемость и деформация прилегающих к ним тка ней, что

создает хорошие предпосылки к восстановлению функций орга на.

Сфера применения биосовместимых полимеров чрезвычайно обши рна

Области применения биосовместимых полимеров и изделий из них

В сочетании с биоинертной основой биосовместимые полимеры мо-

гут быть использованы при создании искусственных сосудов. Из биос о-

вместимых полимеров уже соз даны и будут разрабатываться разли ч ные со-

единительные элементы, позволяющие принципиально новым спо собом

решать проблему соединения между собой отрезков полых органов (сос у-

дов, кишечника, пищевода), а также соединения их с протезами. Примен е-

ние вспенивающи хся биосовместимых материалов для заполнения ост а-

точных полостей в организме перспективно при операциях на легких, за-

полнении свищей, полостей, эмпием, каверн и в ряде других случаев. Та-

кие композиции в виде жидкостей вводят в полость с пом о щью шприца,

бро нхоскопа или другим способом, а затем вспениваются и от верждаются.

В состав заполняющего полимера можно вводить рентгеноконтрас т-

ные добавки или специальные лекарственные препараты. Волокна из би о-

совместимых полимеров применяют в качестве шовных рассасыва ющ ихся

нитей. К биосовместимым материалам следует отнести перспе к тивные для

применения в хирургии полимерные клеи. Интерес к клеям в медицине на

протяжении последних лет неуклонно возрастает. Положительным сво йст-

вом цианакрилатных клеев, широко применяемых с ейчас для соедин е ния

мягких тканей организма, является присущая всем би о совместимым мат е-

риалам способность постепенно рассасываться в тка нях.

Биосовместимые полимеры могут применяться не только в восст ано-

вительной хирургии. На их основе созданы новые высок оэффективные

средства для лечения глазных болезней в виде полимерных пленок, содер-

жащие лекарственные препараты и помещаемые в полость глаза. Посте-

пенно рассасываясь в слезной жидкости, они поддерживают конце н трацию

лекарственного препарата в окружающих тк анях на требуемом те рапевт и-

ческом уровне в течение десятка часов, что резко повышает эф фекти в-

ность лечения. Лекарственные пленки, будучи апплицированы на слиз и-

стую поверхность полости рта, оказывают эффективное местное воздейс т-

вие, что обеспечивает их ус пешное использование при лечении стоматол о-

гических болезней. Такие же пленки позволяют осуществить по ступление

лекарственных препаратов непосредственно в кровоток, ми нуя отриц а-

тельное воздействие сред желудочно - кишечного тракта, характе р ное при

перорально м приеме препаратов. Такое уникальное положител ь ное свойс т-

во лекарственных пленок реализовано при создании против о ишемических

нитратсодержащих средств - тринитролонга и динитросо р билонга, по ле-

чебной эффективности существенно превосходящих извес т ные зарубе жные

средства аналогичного назначения (сустак, нит ронг и др.).

Ряд изделий из материалов на основе биосовместимых полимеров,

медицинскими НИИ, в настоящее время прошел всесторонние испыт ания

Основные виды изделий из биосовместимых материалов

медицинского назнач е ния, освоенных в промышленном производстве

Возможность использования полимерного материала для эндопрот е-

зирован ия определяется не только его биологической инертностью, но и

комплексом физико - механических свойств, удовлетворяющих эксплуат а-

При выборе материала для эндопротезирования учитывают его

прочностные свойства и биомеханические особенности э ксплуатации (на-

пример характер и величина действующих нагрузок), а также вид конс т-

В нашей стране Министерством здравоохранения для внутриткан ево-

го применения разрешены только отдельные марки полиэтилена, пол иами-

да, полиметилметакрилата, полиэт иленфталата (лавсана) и полите т рафт о-

Представляет собой продукт полимеризации этилена (газа, получа е-

мого термическим разложением углеводородов). Полиэтилен – твердый

термопластичный материал белого цвета. Он прочен, эластичен, хороший

диэлектрик, устойчив ко многим химическим реагентам и агрессивным

средам, радиоактивным излучениям и низким температурам. В настоящее

время промышленность изготовляет полиэтилен различных марок с мол е-

кулярной массой от 20 тысяч до 6,5 миллиона. По объёму мирового прои з-

водства полиэтилен занимает среди полимеризационных полимеров пер вое

Для эндопротезирования суставов используют высокомолекуля р ный

полиэтилен (с молекулярной массой выше 1 миллиона), характеризу ющий-

ся высоким и физико - механическими показателями (высокими ант и фри к-

ционными свойствами, износостойкостью, ударопрочностью). Выс о ком о-

лекулярный полиэтилен отличается высокой химической сто й костью к аг-

рессивным средам и к действию спиртов. Переработку высокомолек уляр-

ного полиэтилена в изделие осуществляют литьём под давл е нием, пресс о-

ванием, экструзией. Полиэтилен, имеющий ячеистую структуру, со сто я-

щую из отдельных несообщающихся полостей, заполненных газом, наз ы-

Полиамиды – это полимеры, со держащие в основной цепи макром о-

лекулы амидных групп. Свойства полиамидов в зависимости от химич е-

ской структуры изменяются в широких пределах. Одни полиамиды – тве р-

дые, кристаллические, белого цвета, другие – аморфные, прозрачные, сте к-

Из произв одимых отечественной промышленностью марок пол иами-

дов при эндопр о тезировании используют полиамид -6 и полиамид -12.

Полиамид -6 (поликапролактам, поликапроамид, нейлон, капрон).

Синтетический полимер, продукт полимеризации капролактама. Это твё р-

дое вещество б елого цвета. Полиамид -6 характеризуется высокой механ и-

ческой прочностью, износостойкостью, химической устойчивостью к де й-

ствию спиртов, жиров, масел, эфиров. Низкое водопоглощение полиам ида -

12 (1,5 %) обеспечивает достаточно высокую стабильность геометрич е ских

Высокие механические и антифрикционные свойства, износосто й-

кость биоинертного полиамида -12 позволяют считать его перспективным

мат е риалом для использования в узле трения эндопротеза.

Из полиамида -6 получа ют нити, из которых ранее изготовляли ле нты

для сухожильно - мышечной пластики и пластики связок, протезы сос у дов,

сетки для замещения дефектов тканей, а также полиамид -6 (нейлон) ис-

пользовали в качестве материала для внутрикостных штифтов – фикс ато-

ров и бол тов при остеосинтезе. Однако результаты опытов показали не при-

Переработку полиамидов в изделия осуществляют обычными рас-

пространёнными методами (литьём под давлением, экструзией, прессов а-

Прочное, износостойкое синтетическое вещество, хороший диэле к-

трик. В нашей стране полиэтилентерефталат выпускают под названием

лавсан. Его применяют в производстве полиэфирного волокна, а также

В настоящее время на основе полиэтилентерефталата разработан но-

вый блочный конструкционный термопластичный материал с высок ими

антифрикционными свойствами, износостойкостью, плотн о стью и низкой

ползучестью. Речь идёт о кристаллическом полиэтилентерефт а лате . Он х а-

рактеризуется радиационно - химической стойкостью, биолог и ческой

инертностью, длительно сохраняет работоспособность в среде живого ор-

Продукт полимеризации политетрафторэтилена – твёрдое вещество

белого цвета. Фторопласты по праву могут быть названы благородными

пластиками, так как по стойкости к действию самых агрессивных сред они

превосходят даже благородные металлы - золото и платину. Фтор о пласты

представляют собой полимеры производных этилена, в которых атомы во-

дорода заменены фтором. Фторопласт - 4 - диэлектрик, характеризуется вы-

сокими антифрикционными свойствами, низким коэффицие н том трения,

способностью к самосмазыванию, что позволяет использ о вать его в узлах

без доступа смазки. Фторопласт -4 биологически инертен, устойчив к оки с-

лителям, в том числе при пластических операциях, при меняется для прои з-

водства искусственных сосудов. Его используют, например, для из готовл е-

ния искусственных клапанов сердца, деталей слу хового аппарата при туг о-

ухости (о тосклерозе). Из фторопласта -4 изготовляют ряд осно в ных деталей

медицинской аппаратуры. Фторопласт -4 может подвергаться стерилизации

температуры. Изделия из фторопласта -4 изготовляют ме ханической об ра-

Нетоксичность, биосовместимость, возможность варьирования эл а-

стичности, гидрофильности, прозрачности полимерных материалов, их а д-

гезионных и прочностных характеристик позволяют получать на ос нове

полиакрилатов разнообра зные изделия медицинского назначения (костные

цементы, зубные протезы, пломбы и др.). Полиакрилаты прим е няются в

восстановительной хирургии в качестве имплантантов и шовных матери а-

лов. Композицию полиакриловой кислоты с полибутадиеном успешно ис-

пользуют дл я изготовления глазных имплантантов, а также усовершенс т-

вования глазных линз с высокой тепло - , водо - и химической стойкостью и

обрабатываемостью. Гидрогель – композит на основе акрилата - примен я-

Материалы на основе 2- гидроксиэтилметакрилата (ОЭМА) широко

используют в хирургии в качестве клеевых композиций для костной тка ни,

катетеров, имплантантов. Так, гели ОЭМА применяют для закрытия бар а-

банной перепонки в хирургии среднего уха, для усиления голосовых свя-

На основе ОЭМА разработаны сферические макропористые част ицы

с заданной пористостью, набуханием и структурой, которые прим е няют

для внутреннего перекрытия сосудов различных органов. В отличие от ци-

линдрической сфериче ская форма частиц наиболее удобна для транскат е-

терного введения. Их получают в процессе радикальной суспе нзионной

полимеризации в смеси высококипящих спиртов с последующим диспе р-

гированием полученного раствора в воде. От используемых в настоящее

время мета ллов, каллогеновых губок, полиакрилатов, полиур е танов они

отличаются повышенной эффективностью, биосовместимостью и чист о-

той. Последняя достигается благодаря высокой проницаемости этих пол и-

меров для воды, позволяющей удалять все примеси. Но вый вид материал а

представляет собой помеченные радиоактивными изо топами сферические

эмболы, мониторинг которых можно проводить сразу же после их введ е-

В медицинской практике ОЭМА применяют для изготовления кон-

тактных линз коррекции зрения, макрокапиллярного дренажа при глаук оме

и пролонгированного проникновения лекарственных веществ неп о средс т-

Контактные линзы из силиконового каучука (СК) также обладают

хорошей проницаемостью, но плохо смачиваются и неудобны при дли-

тельном ношении, поэтому в настоящее вр емя ведутся разработки мат е-

Полученные методом полимеризации гранулы ОЭМА с большой

внутренней поверхностью используются в качестве сорбентов при удал е-

В медицинской практике применяют полиметилметакрилат (синт е-

тический полимер, продукт полимеризации полиметилметакрилата.) Это

твёрдое бесцветное вещество. Полиметилметакрилат оптически прозр а чен,

светостоек, устойчив к действию кислорода, химических реагентов, имеет

хорошие механические и эксплуатационные свойства. Хорошо поддаётся

механической обработке, склеивается, его перерабатывают в изделие м ето-

Полиметилметакрилат применяют в стоматологии, из него можно из-

готовлять эндопротезы головки бедра, энд опротезы плечевой и бедре н ной

Не так давно была доказана возможность совмещения самополим е-

ризующегося метилметакрилата – акрилцемента с костными тканями. Ко-

стный цемент применяют для пломбировки (заполнения) костных поло с тей

после удаления, в частн ости первичных очагов и метастазов опух о лей, при

Полимеры, используемые в восстановительной хирургии

Полимерные материалы, применяемые в восстановительной хирургии, предназначены для постоянной или временной замены пораженных или утраченных тканей и органов живого организма. Требованиями, предъявляемыми к таким полимерам, являются физиологическая безвредность, отсутствие токсичности и канцерогенных свойств, минимальное раздражающее действие на контактирующие с полимером ткани и др. Кроме того, конкретные области применения полимеров при протезировании тканей и органов предъявляют разнообразные и жесткие требования по комплексу физико-химических и механических свойств.

Биоинертные полимеры предназначены для длительного обеспечения функционирования органов и тканей. Такие полимеры должны обладают высокой устойчивостью к воздействию сред организма, не изменять своих первоначальных характеристик при многократных деформациях, допускать тепловую, радиационную и химическую стерилизующую обработку.

Биоассимилируемые полимеры используют для временного обеспечения функционирования органа на период регенерации тканей. Биоассимилируемые материалы должны обладать способностью растворяться или деструктироваться под влиянием жидких сред с образованием нетоксичных продуктов, ассимилируемых тканями, с последующим выведением их из организма. Скорость превращения твердых биоассимилируемых полимеров в жидкие продукты под влиянием биологической среды должна соответствовать скорости регенерации тканей организма и составлять от нескольких недель при протезировании мягких тканей до нескольких месяцев при протезировании костных тканей.

Полимеры в сердечно-сосудистой хирургии

Применение полимеров в этой сердечно-сосудистой хирургии связано в первую очередь с протезированием клапанов сердца и сосудов. С этой целью в клинической практике используют следующие полимерные материалы:

Для протезирования сосудов — волокна из фторированных полиолефинов (фторлон), полипропилена, полиэфирные волокна (лавсан);
Для клапанов сердца — кремнийорганические (силиконовые) каучуки, полипропилен, волокна из фторлона.
В экспериментальных моделях искусственного сердца широко используют поликарбонат.
При некоторых реконструктивных операциях на сердце применяют войлок различной плотности из фторлона

Помимо общехирургических требований к материалам, применяемым для протезирования сердца и сосудов, предъявляются и специфические требования: они не должны вызывать гемолиз (разрушение) крови и образование тромбов.

Ряд полимеров, таких как полиамиды, полистирол, способствуют тромбообразованию. Лавсан, политетрафторэтилен, полиэтилен, полиуретаны не влияют на процесс тромбообразования, а некоторые из полимеров даже задерживают образование тромбов (кремнийорганический каучук, поливинилпирролидон и др.). Большое влияние на скорость тромбообразования оказывает состояние поверхности полимерного материала. Имеются данные о влиянии на интенсивность тромбообразования электрического потенциала поверхности материала, а также его смачиваемости.

Проводятся работы по приданию антитромбогенности различным группам полимеров. Установлено, что эффект тромбообразования можно подавить путем нанесения на поверхность имплантируемых материалов коллоидного графита, обработкой стиролсульфокислотой, этиленимином, гепарином и др. (табл. 2).

Таблица 2. Полимеры в хирургии: Влияние химической природы полимеров и обработки их поверхности гепарином на время свертывания крови

Хирургия внутренних органов и тканей

Хотя операции на легких, пищеводе, кишечнике, мочевыводящих путях и др. с применением полимерных материалов сравнительно многочисленны, большинство из них все еще носит характер экспериментальных работ, и лишь сравнительно небольшой круг материалов нашел широкое клиническое применение. К таким материалам в первую очередь следует отнести клеящие композиции на основе эфиров цианакриловой кислоты (см. Полиакриловые клеи). Соединение тканей при различных хирургических операциях с помощью клея — значительный шаг в совершенствовании медицинских методик, так как обеспечивает герметичность соединения, возможность резкого сокращения количества накладываемых швов и даже бесшовного соединения, ускорение операций и сокращение времени заживления ран.

Весьма актуальная проблема хирургии легких – восстановительные операции на трахеях, бронхах, а также операции, связанные с необходимостью заполнения послеоперационных полостей. Помимо клеев, при этих операциях могут широко использоваться вспененные и гелеобразные композиции на основе биоинертных и биосовместимых полимеров. Имеются данные о положительном опыте применения полиорганосилоксанов (монолитных и вспененных) для пломбирования послеоперационных полостей, восстановления формы грудной железы и др.

Полимеры в травматологии и ортопедии

Для создания различных изделий внешнего протезирования (протезов конечностей, ортопедическиих вкладок, туторов и др.) широкое применение находят полиэтилен, поливинилхлорид, стеклопластики, жесткие и эластичные пенопласты. Применение полимеров для указанных целей позволяет резко облегчить протезы, улучшить их функциональные, гигиенические свойства и внешний вид.

Широкое развитие получили работы по созданию полимеров для внутреннего протезирования суставов, участков костей, сухожильных и мышечных связок.

Имеется положительный опыт применения полиэтилена высокого и низкого давления, полиметилметакрилата и поликарбоната для изготовления протезов коленных и бедренных суставов. Установлена целесообразность применения комбинированных протезов, в которых наряду с металлическими деталями используют части из полиолефинов. Полимеры с низким коэффициентом трения можно наносить на поверхность металлических протезов суставов для улучшения их функциональных свойств.

Для замены сухожилий и связок применяют лавсановые ленты. Закрытие дефектов черепа осуществляют с помощью пастообразных, отверждающихся без нагревания композиций на основе акриловых полимеров и сополимеров.

Актуальная проблема травматологии — создание различных соединительных элементов (штифтов, скоб) из биосовместимых полимеров. Это позволит отказаться от операций по извлечению этих элементов после завершения регенерации костных тканей. Важной задачей является также разработка клеевых композиций, обеспечивающих высокую прочность склеивания костных тканей.

Полимеры, используемые в функциональных узлах хирургических аппаратов

В отечественной промышленности и за рубежом разработаны многочисленные аппараты, выполняющие роль отдельных органов или являющиеся средствами поддержания функционирования систем человеческого организма. К таким аппаратам относятся различные аппараты искусственного кровообращения (АИК), перитониального диализа (АИП), вживляемые стимуляторы сердца и других органов и т. п. К полимерам, используемым в этих аппаратах, предъявляют те же жесткие требования, что и к материалам, предназначенным для внутреннего протезирования.

Полимерные мембраны, выполняющие в АИК и АИП роль основного функционального узла, должны обладать:

селективной пропускаемостью по отношению к компонентам крови;
высокой эффективностью диализа;
достаточной механической прочностью;
оказывать наименьшее травмирующее действие на кровь.

Таблица 3. Полимеры в хирургии: Полупериоды переноса некоторых соединений через различные полимерные мембраны

Целлофановые пленки ранее широко применялись для указанных целей, но в настоящее время уже не удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к материалам, предназначенным для создания портативных и высокоэффективных диализаторов, АИК и других аппаратов. Мембраны нового типа получают путем модификации пленок из целлофана, используют мембраны из кремнийорганических полимеров, модифицированных полиолефинов, блоксополимеров полиоксиэтиленгликоля с полиэтилентерефталатом, полиуретановых эластомеров и др. (табл. 3).

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Полимеры в медицине

II группа. Полимерные материалы, контактирующие с тканями организма, а также с веществами, которые в него вводятся: - тара для упаковки и хранения лекарственных средств, крови и плазмозаменителей; - полимеры, применяемые в стоматологии (кроме пломб); - хирургический инструментарий, шприцы; - узлы и детали для медицинских аппаратов и приборов, в том числе — полупроницаемые мембраны.

III группа. Полимерные материалы, не предназначенные для введения и не контактирующие с веществами, вводимыми в организм: - полимеры, применяемые в анатомии и гистологии; - предметы ухода за больными; - лабораторная посуда, штативы и т. п.; - оборудование операционных и больниц; - оправы и линзы для очков; - протезно-ортопедические изделия (в том числе - обувь); - больничные одежда, белье, постельные принадлежности.

Полимеры 1-й группы Полимеры 1-й группы предназначены для имплантации в организм на различные сроки. Сюда относятся протезы кровеносных сосудов, клапаны сердца, протезы пищевода, мочевого пузыря, уретры, хрусталика глаза, протезы для замещения дефектов скелета и мягких тканей, штифты, пластинки для фиксации костей при переломах, полимерные сетчатые каркасы для соединения кишок, сухожилий, трахей. К полимерам, применяемым для изготовления протезов внутренних органов, предъявляются жесткие требования. Главнейшие из них - длительное сохранение основных физико-механических свойств в условиях постоянного воздействия ферментативной системы живого организма; биологическая инертность, обусловливающая легкую адаптацию организма к имплантанту, проявляющуюся в его инкапсуляции. Наиболее успешно применяются полиакрилаты - полимеры на основе производных акриловой и метакриловой кислот для целей аллопластики.

У нас в стране с 1946 г полиметилакрилат применяется в клинике Центрального института и ортопедии при артропластике тазобедренного сустава и остеосинтезе, для замещения дефектов костей черепа. В 1952 г. М. В. Шеляховский при операциях грыж передней брюшной стенки применил перфорированные пластинки из фторопласта-4. В последующие годы для этих же целей, а также для пластики диафрагмы использовали капроновую сетку (поликонденсат аминокапроновой кислоты) Были получены также более совершенные сосудистые протезы из лавсана, синтезируемого методом поликонденсации терефталевой кислоты с этиленгликолем, и фторопласта- 3 и- 4

Силиконовый каучук Важнейшим представителем класса кремнийорганических полимеров является полидиметилсилоксан (силиконовый каучук). Одним из самых примечательных свойств силиконовых каучуков является их физиологическая инертность, они не имеют ни запаха, ни вкуса, обладают непревзойденными свойствами по проницаемости по отношению к кислороду и углекислому газу, что позволяет их использовать в качестве мембран для оксигенаторов. Интересным качеством вулканизаторов из силиконовых каучуков является их способность не прилипать к липким поверхностям. Они обладают удовлетворительной совместимостью с кровью, а при модификации поверхности не вызывают свертывания крови. Силиконовые резины на основе полидиметилсилоксана не вызывают тканевых реакций, поэтому их используют как материалы для имплантации.

Полиуретаны Полиуретаны — продукты синтеза полиизоцианатов с полиспиртами. В реакции участвует как минимум два полифункциональных мономера, один из которых имеет подвижный водород, а другой – группы, способные принять его Полиуретаны имеют в своем составе сильно полярные уретановые группы О_С_NH_. Их свойства в значительной мере определяются расстоянием между уретановыми группами в макромолекуле. Известно большое количество полимеров этого класса соединений с самыми разнообразными свойствами. Этим полиуретаны завоевали репутацию достаточно перспективных для применения в медицине. Они легче воды, устойчивы к действию щелочей и слабых кислот. Распространение получили пенополиуретаны — губчатые пластики. Выпускаются жесткие и эластичные пенопласты с разными по величине порами и различной механической прочностью. Они чрезвычайно легки, эластичны, структуростабильны, химически и физиологически инертны, хорошо впитывают влагу, применяются для пломбировки околопочечного пространства при урологических операциях.

Пломбировочные материалы на основе акриловых сополимеров. Быстротвердеющие пластмассы па основе акриловых сополимеров (сополимеры – полимеры, содержащие несколько типов мономерных звеньев и получаемые путем совместной полимеризации двух или большего числа мономеров) явились одними из первых сополимерных пломбировочных материалов. Начиная с 50-х годов у нас в стране и за рубежом были выпущены различные марки этих материалов: портекс, стеллон, норакрил. Возможность затвердения этих композиций при комнатной температуре обусловлена введением в их состав окислительно-восстановительных систем, состоящих из инициаторов и активаторов.

Читайте также: