Создание искусственных тканей реферат

Обновлено: 04.07.2024

ВложениеРазмер
lugancova_tatyana.doc 141.5 КБ

Предварительный просмотр:

Министерство образования и науки

Муниципальное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 40

учащаяся 10 класса

Луганцова Татьяна Ивановна

учитель по химии

Юшко Елизавета Петровна.

  1. Введение……………………………………………………………стр.2-3
  2. Причины появления химических волокон……………………….стр.4
  3. Виды химических волокон………………………………………..стр.5-8
  4. Производство химических волокон………………………. …. стр.9-10
  5. Представители химических волокон, их характеристика и использование……………………………………………………..стр.11-16
  6. Проблемы, связанные с производством химических волокон……………………………………………………………. стр.17
  7. Заключение…………………………………………………………стр.18
  8. Используемая литература………………………………………….стр.19

Актуальность данной работы объясняется тем, что в современной жизни с все увеличивающимся народонаселением разные виды волокон находили и находят все большее применение. А развитие химических технологий дает возможность создавать новые волокна с заранее заданными свойствами. Целью данной работы является:

  1. познакомиться с причинами появления химических волокон, их классификацией и способами производства.
  2. анализировать и прогнозировать области использования разных видов волокон на основе их свойств.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие основные задачи:

  1. выявление причины появления химических волокон.
  2. определение важнейших этапов в производстве химических волокон.
  3. ознакомление с главными представителями химических волокон, их характеристикой и использованием.
  4. обозначить проблемы производства химических волокон.

Причины появления химических волокон.

За последние 100 лет население Земли удвоилось. Но еще больше возросли потребности людей. Выработка природных волокон – шерсти, хлопка, натурального шелка, льна, конопли – стала заметно отставать от спроса: она увеличивается на 25%, а спрос – на 100%. Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах производятся миллионы километров искусственного шелка и других химических волокон из природной целлюлозы или из угля, известняка, поваренной соли и воды. Сегодня доля химических волокон в общей их выработке составляет уже более 28%. Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка принять за 100%, то для искусственного вискозного шелка они составят 60%, для шерсти 450%, а для натурального шелка еще больше – 25000%! Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 30 мм. А на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити!

Виды химических волокон.

В России принята следующая классификация химических волокон в зависимости от вида исходного сырья:

  1. искусственное волокно (из природных полимеров): гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные, белковые
  2. синтетическое волокно (из синтетических полимеров): карбоцепные, гетероцепные

Гидратцеллюлозные волокна - волокна, получаемые из хлопковой или древесной целлюлозы по вискозному или медноаммиачному способу.

К группе белковых волокон относятся казеиновое и зеиновое волокна. Белковые волокна обладают мягкостью, хорошими теплоизоляционными свойствами, по показателям растяжимости и гигроскопичности приближаются к шерстяным.

Гетероцепные соединения представляют класс веществ, весьма разнообразных по строению и многочисленных по числу представителей. Помимо большого числа природных соединений этого типа, уже в настоящее время известно очень много гетероцепных синтетических соединений, отличающихся рядом интересных свойств и нашедших практическое применение.

К гетероцепным волокнам относятся:

полиамидные волокна - синтетические волокна, формуемые из расплавов или растворов полиамидов. К таким волокнам относятся капрон, анид, этант. Их поперечное сечение зависит от формы отверстия фильеры, через которую продавливаются полимеры. Обычно для производства полиамидных волокон используют линейные алифатические полиамиды с молекулярной массой от 15 000 до 30 000 (чаще всего поликапроамид и олигексаметиленадипинамид). С конца 60-х гг. 20 в. налажен выпуск полиамидных волокон из ароматических полиамидов, обладающих высокой термостойкостью. Технологический процесс получения полиамидных волокон включает три основных этапа: синтез полимера, формование волокна и его текстильную обработку. Полиамидные волокна характеризуются высокой прочностью при растяжении, отличной стойкостью к истиранию и ударным нагрузкам. Устойчивы к действию многих химических реагентов, хорошо противостоят биохимическим воздействиям, окрашиваются многими красителями. Максимальная рабочая температура волокон из алифатических полиамидов 80 -150°С, волокон из ароматических полиамидов – 350 - 600°С. Полиамидные волокна растворяются в концентрированных минеральных кислотах, феноле, крезоле, трихлорэтане, хлороформе и др. Полиамидные волокна малогигроскопичны, что является причиной их повышенной электризуемости. Они плохо устойчивы к термоокислительным воздействиям и действию света, особенно ультрафиолетовых лучей. Для устранения этих недостатков в полиамиды вводят различные стабилизаторы. Полиамидные волокна отличаются высоким относительным разрывным усилием, стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. полиэфирные волокна - синтетические волокна, формуемые из расплава полиэтилентерефталата. К полиэфирным волокнам относится лавсан. В поперечном сечении волокно лавсана имеет форму круга. Превосходят по термостойкости большинство натуральных и химических волокон: при 180°С они сохраняют прочность на 50%. Загораются полиэфирные волокна с трудом и гаснут после удаления источника огня; при контакте с искрой и электродугой не обугливаются. Полиэфирные волокна сравнительно атмосферостойки. Они растворяются в фенолах, частично (с разрушением) - в концентрированной серной и азотной кислотах; полностью разрушаются при кипячении в концентрированных щелочах. Обработка паром при 100°С из-за частичного гидролиза полимера вызывает снижение прочности волокна (0,12% за 1 ч). Полиэфирные волокна устойчивы к действию ацетона, четырёххлористого углерода, дихлорэтана и др. растворителей, микроорганизмов, моли, плесени, коврового жучка. Устойчивость к истиранию и сопротивление многократным изгибам полиэфирных волокон ниже, чем у полиамидных волокон, а ударная прочность выше. Прочность при растяжении полиэфирных волокон выше, чем у других типов химических волокон. Недостатки полиэфирных волокон - трудность крашения обычными методами, сильная электризуемость, склонность к пиллингу, жёсткость изделий - во многом устраняются химической модификацией полиэтилентерефталата, например диметилизофталатом, диметиладипинатом (эти соединения вводят в реакционную смесь на стадии синтеза полиэтилентерефталата). полиуретановые волокна - спандекс, синтетические волокна, формуемые из растворов или расплавов полиуретанов или методом химического формования (полиуретан образуется из диизоцианата и диамина непосредственно в процессе волокнообразования). По механическим показателям полиуретановые волокна резко выделяются среди др. видов химических и натуральных волокон и во многом сходны с резиновыми нитями. Для них характерны высокое удлинение, низкий модуль упругости, способность к упругому восстановлению в исходное состояние за очень короткое время. При 120° С, особенно в растянутом состоянии, происходит значительная потеря прочности полиуретановых волокон. Поэтому чистку и крашение изделий из полиуретановых волокон проводят при температурах не выше 90°С. Под действием света полиуретановые волокна желтеют (этого в значительной степени можно избежать применением светостабилизаторов), а их механические свойства изменяются незначительно. Полиуретановые волокна довольно устойчивы к действию гидролитических агентов во время отделки, стирки, крашения; стойки в маслах, хлорсодержащих органических растворителях, кислотах, щелочах. Полиуретановые волокна перерабатывают в чистом виде или в смеси с натуральными или с др. видами химических волокон. Последние идут главным образом на оплётку полиуретановой нити, которая предохраняет стержневую нить от действия света. Для получения тканей используется пряжа, состоящая из 5 - 20% полиуретановых волокон и 80 - 95% нерастяжимых волокон. Карбоцепные волокна состоят из молекул, которые содержат в главной цепи только атомы углерода, относятся полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые. Карбоцепные волокна благодаря своим свойствам в настоящее время получили большое распространение при изготовлении технических изделий. К полиакрилонитрильным волокнам относится нитрон, по внешнему виду напоминающий шерсть. Поверхность волокна гладкая с гантелеобразным поперечным сечением. Нитрон отличается высоким относительным разрывным усилием, которое в мокром состоянии не меняется, и упругостью. Нитрон не повреждается молью и микроорганизмами, обладает высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Кроме того он характеризуется низкой гигроскопичностью, сильной электризуемостью, низкой теплопроводностью и высокой светостойкостью. Поливинилхлоридные волокна - синтетические волокна, формуемые из растворов поливинилхлорида, перхлорвиниловой смолы или сополимеров винилхлорида. Формование осуществляют по сухому или мокрому методу. К поливинилхлоридным волокнам относится хлорин, который по сравнению с другими синтетическими волокнами и хлопком характеризуется меньшими относительным разрывным усилием, упругостью, стойкостью к истиранию, гигроскопичностью, свето- и термостойкостью. Поливинилхлоридные волокна обладают высокой химической стойкостью, очень низкой тепло- и электропроводностью, негорючи, устойчивы к действию микроорганизмов. Для поливинилхлоридные волокна, не подвергнутых термофиксации, характерна высокая усадка (в кипящей воде до 55%). Поливинилспиртовые волокна - синтетические волокна, формуемые из растворов поливинилового спирта главным образом по мокрому методу. Поливинилспиртовые волокна в зависимости от технологии производства могут иметь различные механические свойства. Как правило, они обладают высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и изгибу. Может быть получено поливинилспиртовое волокно с наибольшей среди других синтетических волокон гигроскопичностью. В группу поливинилспиртовых волокон входят винол и милан. Винол отличается от всех синтетических волокон повышенной гигроскопичностью, для него характерны высокая стойкость к истиранию и низкая теплопроводность. Милан обладает антимикробными свойствами. Поливинилспиртовые волокна обладают отличной устойчивостью к действию света, микроорганизмов, пота, различных реагентов (кислот, щелочей, окислителей умеренных концентраций, малополярных растворителей, нефтепродуктов). Полиолефиновые волокна - волокна, получаемые главным образом из полипропилена, полиэтилена, реже из поли-4-метил-1-пентена. Формуют из расплавов полимеров экструзионным методом. Достоинства полиолефиновых волокон - высокая эластичность и низкая стоимость благодаря доступности сырья; недостатки - низкая светостойкость и относительно невысокая температура плавления.

Производство химических волокон.

Представители химических волокон, их характеристика и использование.

М.В.Плетников
перевод с английского Science, 1995,
Vol. 270, N 5234, pp. 230-232.
Создание искусственных органов и тканей оформилось в самостоятельную отрасль науки около десяти лет тому назад. Первые достижения этого направления - создание искусственной кожи и хрящевой ткани, образцы которых уже проходят первые клинические испытания в центрах трансплантации. Одно из последних достижений состоит в конструировании хрящевой ткани, способной к активной регенерации. Это действительно огромный успех, поскольку поврежденная суставная ткань не регенерирует в организме. В клиниках США ежегодно оперируют более 500 тыс. больных с повреждениями суставного хряща, но подобное хирургическое вмешательство лишь на короткое время облегчает боль и улучшает движения в суставе. Ученые из Гётеборгского университета в Швеции экстрагировали хондроциты (клетки хряща) из суставов 23 пациентов, вырастили культуру клеток, которая образовала хрящевую ткань, а затем имплантировали ее в поврежденный коленный сустав. Результат оказался превосходным: у 14 из 16 пациентов было отмечено практически полное замещение поврежденного хряща новой тканью в месте ее имплантации. Выращивание хрящевой ткани занимает, к сожалению, много времени - несколько недель, поэтому ученые пытаются разработать методики более быстрого получения искусственных тканей. Например, группа экспериментаторов из биотехнологической компании "Organogenesis" провела выращивание пленки искусственной кожи на матриксе из природного коллагена, что позволяет практически сразу использовать эту новую ткань в клинике.

При клиническом испытании нового кожного трансплантата было показано, что он улучшает (не менее чем на 60% по сравнению с обычными материалами) заживление венозных язв и кожных повреждений. Однако кожа и хрящ - ткани, состоящие из одного или двух типов клеток, и требования к структуре основы, предназначенной для их выращивания в искусственных условиях, относительно невысоки. Со многими же другими органами дело обстоит гораздо сложнее. В настоящее время предпринимаются попытки выращивания в лабораторных условиях печени. Но печень - сложно устроенный орган, состоящий из разных типов клеток, обеспечивающих очищение крови от токсинов, преобразование поступивших извне питательных веществ в усваиваемую организмом форму и выполняющих целый ряд других функций. Поэтому создание искусственной печени требует гораздо более сложной технологии: все эти разнообразные типы клеток должны быть размещены строго определенным образом, то есть основа, на которой они базируются, должна обладать высокой избирательностью.
С этой целью на такую синтетическую основу наносятся молекулы, обладающие свойствами клеточной адгезии и межклеточного узнавания - функциями установления специфических межклеточных связей в организме. История создания такой подложки для клеток печени может служить иллюстрацией преимуществ комбинированной технологии.

Например, исследователям из Массачусетского технологического института удалось создать подложку, на которой закрепляются только клетки-гепатоциты. Хорошо известно, что клетки этого типа выполняют в организме больше метаболических функций, чем любые другие. Одной из таких функций является удаление из кровеносного русла поврежденных белков. Гепатоциты узнают эти белки по определенным углеводным последовательностям, которые и "маркируют" их как брак. Исследователи синтезировали молекулы с такой последовательностью звеньев и "прикрепили" их к искусственному полиакриламидному полимеру, полагая, что эти "приманки" будут избирательно "привлекать" гепатоциты. Действительно, гепатоциты узнавали метки и задерживались на поверхности полимера. Однако впоследствии оказалось, что полиакриламид не может служить подходящим материалом для искусственной печени, поскольку вызывает сильную иммунную реакцию со стороны организма. Необходимо было искать какой-то другой полимер, который бы не отторгался организмом, но при этом и не адсорбировал бы различные белки, которые, осев на полимере, тут же начинали бы привлекать все типы клеток без разбора. В конце концов старания ученых увенчались определенным успехом. Им удалось синтезировать сетчатую подложку из полиэтилен-оксида (ПЭО), не вызывающего иммунной реакции и не адсорбирующего белки. ПЭО представляет собой молекулу звездчатой формы, лучи которой расходятся в разные стороны от плотного центрального ядра. Когда молекулы ПЭО связываются между собой, концы лучей каждой "звезды" свободно плавают в водном растворе. При этом они несут на себе реактивные гидроксильные группы, к которым и прикрепляют углеводные "приманки" для гепатоцитов.

Было показано, что при добавлении в такой раствор гепатоцитов крысы они тут же связываются с углеводами и закрепляются на сетчатой подложке, в то время как фибробласты, внесенные в раствор, на полимере не оседают. Таким образом, ученым посчастливилось разрешить одну из самых больших проблем в создании искусственных органов: сконструировать высокоспецифический клеточный акцептор. Следующим этапом стало формирование трехмерной структуры сетчатой подложки. Здоровая печень состоит из массы клеток, пронизанных сложной сетью кровеносных сосудов. Для нормальной работы печени различные типы клеток должны быть расположены по отношению друг к другу в определенном порядке. Разработав способ укладки полимера (полиактиновой кислоты) на тончайшую бумажную основу под управлением компьютера, что позволяет в дальнейшем конструировать уже трехмерную архитектуру органа, исследователи теперь бьются над проблемой соединения с трехмерной структурой нового полимера молекул ПЭО, несущих "приманки". В будущем они надеются присоединить к полимеру и метки другого типа, например антитела, привлекающие к себе клетки, образующие желчные протоки. Наконец, предполагается использование аминокислот - глютаминовой, аспарагиновой и аргинина - для формирования специфического эндотелиального слоя печени. Так постепенно, шаг за шагом, ученые надеются создать полноценную искусственную печень. Гибридные основы-подложки хорошо зарекомендовали себя и в экспериментах по "выращиванию" нервных волокон. В этом случае в качестве подложки оказался особенно эффективен тефлон - материал, совершенно безвредный для организма. Соединение тефлоновой сетки с молекулами ламинина посредством модифицированных ионизированным газом атомов никеля представляет собой, по мнению исследователей, весьма перспективную основу, на которой может происходить рост отростков нервных клеток. Ламинин в данном случае выполняет функцию регуляции и направления роста нервов. Следующим шагом, приближающим клиническое применение индуцированного роста предназначенных для трансплантации нервов, должно стать изготовление специальных направляющих трубочек, которые можно было бы размещать в организме вдоль поврежденных нервных волокон. Тефлон также давно используют в искусственных кровеносных сосудах. Однако до сих пор из него производят только широкие (более 6 мм в диаметре) сосуды, так как сосуды меньшего диаметра через 1-2 года после имплантации закупориваются тромбоцитами и гладкомышечными клетками. Этого не происходило бы, если бы структура стенок имплантированного сосуда была похожа на выстилающий эпителий настоящих вен и артерий.

Проблему можно решить путем нанесения на полимер естественных эпителиальных клеток, образующих гладкую выстилку внутренних стенок сосудов, к которой не прилипают тромбоциты и гладкомышечные клетки. Создание такого искусственного эпителия и является основной проблемой конструирования кровеносных сосудов. К слову сказать, аналогичное налипание клеток, и как следствие, закупоривание сосудов, происходит и в самом организме из-за атеросклеротического изменения эпителия. При решении этой задачи, как и при попытках вызвать направленный рост нервных волокон, ученые пользуются "услугами" белков межклеточной адгезии и внеклеточного матрикса: фибронектина и ламинина. Среди органов и тканей, которые в настоящее время интенсивно исследуются с целью их биотехнологического воссоздания, можно отметить также костную ткань, сухожилия, кишечник, сердечные клапаны, костный мозг и трахею. Помимо работ по созданию искусственных органов и тканей человеческого организма ученые продолжают разрабатывать и методы вживления в организм больных диабетом людей клеток, продуцирующих инсулин, а людям, страдающим болезнью Паркинсона, - нервных клеток, синтезирующих нейромедиатор дофамин, что позволит избавить пациентов от ежедневных утомительных инъекций.

Клиническое применение искусственных органов в настоящее время ограничено только временным поддержанием функций жизненно важных органов и не обеспечивает многолетнего их функционирования. Более оптимистичная ситуация при замене менее важных органов (органы чувств, кровеносные сосуды, клапаны сердца). Успех конструирования искусственных органов во многом определяется наличием и выбором адекватного биоматериала. Активная разработка новых материалов медицинского назначения привела к тому, что в настоящее время широкий спектр биосовместимых материалов весьма успешно применяют для изготовления различных эндопротезов и устройств, предназначенных для замены десятков (около 40) различных частей человеческого организма.
Для создания тканей и органов применяются в основном синтетические материалы, материалы на основе природных полимеров (хитозан, альгинат, коллаген), а также биокомпозитные материалы

Файлы: 1 файл

Материалы для конструирования искусственных органов.docx

Материалы для конструирования искусственных органов.

Для создания тканей и органов применяются в основном синтетические материалы, материалы на основе природных полимеров (хитозан, альгинат, коллаген), а также биокомпозитные материалы (табл. 3).Таблица 3. Классы биоматериалов, применяемых в тканевой инженерии. Коллаген практически не имеет антигенных свойств. Использованный в качестве матрицы, он разрушается за счет ферментативного гидролиза и структурно замещается собственными белками, синтезируемыми фибробластами. Из коллагена могут быть изготовлены матрицы с заданными свойствами для реконструкции практически любых органов и тканей. Являясь естественным тканевым (межклеточным) белком, он оптимально подходит в качестве носителя культуры клеток, обеспечивая рост и развитие ткани. Альгинат – полисахарид из морских водорослей, может быть использован в качестве матрицы-носителя, однако не обладает достаточной биологической совместимостью и оптимальными механическими свойствами. Обычно он используется в виде гидрогелей для восстановления хрящевой и нервной ткани.

Хитозан – азотсодержащий полисахарид, который является основной составляющей наружного покрова насекомых, ракообразных и паукообразных. Этот биоматериал получают из хитиновых панцирей ракообразных и моллюсков. В настоящее время заслуживает внимания комбинированный по составу препарат – коллагеново-хитозановый комплекс. В ходе лабораторных и клинических исследований была показана его инертность и способность сохранять жизнеспособность клеточной культуры как in vitro, так и in vivo. Этот комплекс разрешен Минздравом РФ в качестве перевязочного, ранозаживляющего средства и уже используется в клинической практике в хирургии и стоматологии

Одними из первых в тканевой инженерии стали применяться биодеградируемые синтетические биоматериалы на основе полимеров органических кислот, например молочной (PLA, полилактат) и гликолевой (PGA, полигликолид). При этом в состав полимера может входить как один тип кислотного остатка, так и их сочетания в различных пропорциях.

Почка была первым органом, для которого был создан искусственный конструктор. В 1940-х годах Кольфом был изобретен аппарат диализа, который стал искусственной заменой почки. Роль этого парного внутреннего органа в функционировании организма велика; почки поддерживают равновесие состава крови, контролируя давление, объем и кислотность крови, регулируя концентрации химических веществ, синтезируя гормоны, и выполняют роль фильтров. Почки могут быть повреждены вследствие наследственных дефектов, а также травм и многих заболеваний. Удаление продуктов обмена и воды почками – это весьма сложный процесс для имитирования. Почечная недостаточность последней степени может быть исправлена посредством диализа или трансплантации донорской почки. Диализ – это одновременная диффузия и фильтрация, отличающиеся от естественной функции почек; этот процесс прост, но весьма эффективен. Диализаторы используют для удаления избыточной жидкости из организма и растворимых продуктов обмена. Обменники (фильтрующие элементы диализатора) должны иметь высокую проницаемость для воды и полярных растворимых веществ, для их изготовления используют производные целлюлозы, пористые волокна из полисульфона, полиметилметакрилата или поликарбонатов. Диализат должен содержать заданные физиологические концентрации ионов и питательных веществ, чтобы исключить потери этих компонентов из организма. Диализ – это эффективный и спасительный раствор, но он не идеален при почечной недостаточности. Аппарат диализа удаляет мочевину и неизрасходованные питательные вещества, такие как вода, сахара и соли из крови, заменяя этим функцию естественной почки. Однако естественная почка также перенаправляет неиспользованные питательные вещества обратно в организм; это процесс, который диализ выполнить не может. В среднем пациент подвергается гемодиализу три раза в неделю в течение 5–6 часов за одно лечение, при этом пациент тратит время, а службы здравоохранения – огромные средства. В ряде исследовательских центров Европы и США начата разработка биоискусственной почки. Созданы модели, которые содержат обычный патрон-гемофильтр и биореакторную камеру с устройством стимуляции почечного канальца, включающее 109 клеток почечного проксимального канальца. Такая биоискусственная почка направляет питательные элементы по трубкам, обложенным почечными клетками, повторно поглощающими полезные питательные вещества и отсылающими их через пористые стеки трубок в кровь. В настоящее время устройство проходит ограниченные клинические испытания. Ученые сумели создать 3D-почку. Для этого больной орган тщательно сканируется, из него берется образец тканей, а на основе этих данных при помощи компьютерных технологий моделируется 3D-изображение новой почки, включая внутреннее строение. Затем специальный трехмерный принтер воссоздает структуру нового органа послойно, согласно запрограммированному образцу, отображающему даже сосуды. Воссоздание продолжается в течение 6-7 часов, затем результаты распечатываются. Основой структуры искусственной почки стали мембраны с полыми волокнами, которые обычно используются в традиционном способе лечения гемодиализом.

Гибридная печень Печень – большой и сложный орган, образованный мультифункциональными клетками, которые в зависимости от локализации и удаления от источника артериальной крови, имеют тысячи функций. Печень регулирует белковый обмен, уровень жиров и углеводов в крови, факторов свертывания крови, синтезирует множество важных для жизнедеятельности химических веществ и очищает кровь от токсинов. Это множество функций пока не удается имитировать с помощью искусственного органа. Наиболее успешно в настоящее время решается функция детоксикации крови клиническими методами с использованием плазмофореза и криофильтрации. Однако обаметода делают необходимым частые посещения клиники больными. Перспективным способом замены поврежденной печени в настоящее время является технология замены поврежденной печени гибридом искусственной ткани, так называемого конструктора, полученного методом тканевой инженерии. Второй путь лечения печеночной патологии, активно разрабатываемый в настоящее время, – имплантация в поврежденную печень стволовых клеток. Основными трудностями при разработке биоискусственной печени являются слабая пролиферативная активность клеток печени при культивировании и их низкая жизнеспособность. Для повышения физиологической активности гепатоцитов разрабатываются два подхода: внутримышечная имплантация пула изолированных гепатоцитов в микро- или макрокапсулах, изготовленных из полимерных материалов (типа альгината и агарозы); перфузия крови или плазмы пациента с использованием экстракорпоральных устройств, содержащих свободную взвесь функционирующих донорских гепатоцитов (в основном, свиных) или гепатоцитов, иммобилизованных на поверхности полимерных матриксов или в объеме. Есть данные о том, что инкапсулированные гепатоциты, вводимые интраперитониально, в течение небольшого срока (7–10 дней) способны заменять функцию печени. Однако по истечении 4–6 недель инкапсулированные гепатоциты теряют функциональную активность. Одной из причин этого может быть разрушение капсулы. Для депонирования гепатоцитов описаны положительные примеры использования для этих целей пористых гранул на основе поливинилформальдегида, а также полупроницаемых полых волокон типа Plasmaphan (AKZO-NOBEL, Wuppertal, Германия) с диаметром пор ~ 0,5 мкм. Разрабатываются экстракорпоральные системы, представляющие собой коллагеновый гель с иммобилизованными в нем гепатоцитами; в качестве носителей гепатоцитов исследуются полимерные двухмерные матриксы, изготовленные из сополимеров молочной и гликолевой кислот, модифицированные коллагеном. Успехи в области конструирования биоискусственной печени с применением гепатоцитов млекопитающих позволили начать применение таких конструкций в клинических условиях для поддержки функции печени у пациентов, ожидающих проведения ортотопической трансплантации печени.


ПРОБЛЕМА ТРАНСПЛАНТАЦИИ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ. ТРАНСПЛАНТАЦИЯ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ОРГАНОВ. ТКАНЕВАЯ НЕСОВМЕСТИМОСТЬ И ПУТИ ЕЁ ПРЕОДОЛЕНИЯ. ИСКУССТВЕННЫЕ ОРГАНЫ.

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Тюменский Государственный Медицинский Университет

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение: Сегодня, в мире развитых технологий, в области медицины происходят колоссальные, поистине огромные шаги вперед. Перед всеми отраслями современной медицины открывается новая перспективная возможность лечения больных, которых ранее было принято считать обреченными. Подобной отраслью является трансплантология.

Для лучшего понимания данной темы, необходимо разбираться или хотя бы быть ознакомленным с некоторыми понятиями трансплантологии. Поэтому я раскрою несколько ключевых понятий, относящихся к этой сфере.

Трансплантация тканей и органов бывает нескольких видов:

Аутотрансплантация, или аутологичная трансплантация – реципиент трансплантата является его донором для самого себя. Например, широко распространена аутотрансплантация кожи с неповрежденных участков тела на обожженные зоны при тяжелых ожогах.

Аллотрансплантация – это пересадка трансплантата от другой особи, но того же биологического вида. В медицине трансплантация производится человеку от человека.

Гетеротрансплантация – пересадка тканей или органа от особи одного вида (донор) особи другого биологического вида (реципиент). При гетеротрансплантации донором для человека может стать животное со схожими по строению и функциям тканями и органами.

Ксенотрансплантация, или межвидовая трансплантация – это пересадка органов, тканей или клеточных органоидов от организма одного биологического вида в организм или его часть другого биологического вида. Также ксенотрансплантацией называется любая процедура трансплантации, имплантации или инфузии в организм человека: живых клеток, тканей или органов от живого источника нечеловеческого происхождения (животного).

Трансплантация также может быть ортотопической и гетеротопической. Ортотопическая трансплантация – пересадка, при которой орган или ткань помещают на место такого же отсутствующего или удаленного органа, или ткани. Гетеротопическая трансплантация – пересадка, при которой орган или ткань помещают на несвойственное им место.

На данный момент существуют определенные факторы, препятствующие активной пересадке трансплантатов. В нашей стране, как впрочем, и во многих других странах пересадка органов и тканей является важной частью сохранения и поддержанья здоровья людей. Однако важнейшей, на мой взгляд, проблемой является высокая стоимость проведения подобного рода операций. Так как большинству людей среднего достатка очень сложно было бы накопить сумму таких размеров, не прибегая к чьей-либо помощи. Поэтому очень много людей лишается шанса на здоровую и полноценную жизнь.

В современной трансплантологии проблемой номер два является недостаточное количество донорских органов. Даже когда орган находится, необходимо чтобы полностью совпали иммуногенетические параметры донора и реципиента. Но это еще не гарантия, что пересаженные ткань или орган приживутся. Из этого вытекает еще одна проблема - риск отторжения трансплантатов.

Кроме того существуют и этические проблемы трансплантации. Такие, как: серьезный риск для живого донора во время пересадки органов или тканей реципиенту; для пересадки необходимо осознанное и добровольное согласие; трансплантация должна обеспечиваться соблюдением принципа конфиденциальности. К тому же донором может быть только кровный родственник реципиента. Всем хорошо известно, что в России любая купля-продажа органов или тканей человека влечет за собой уголовную ответственность в соответствии с частью 2 пункта ж ст. 127.1 УК РФ. Поэтому медицинские работники не имеют права участвовать в операции по трансплантации, если они подозревают, что органы были предметом торговой сделки.

Пересадка жизненно важных органов.

Основным направлением трансплантологии является пересадка жизненно важных органов – то есть тех органов, без которых существование человека было бы невозможным. К этим органам относятся: сердце, почки и легкие. Почему же в перечень жизненно важных органов не входит, например, поджелудочная железа? Потому что поджелудочную железу может заменить заместительная терапия. Но что же это такое и эффективна ли она? Заместительная терапия – это метод лечения, являющийся наименее вредным для организма, нежели какое-либо лекарственное средство или вещество, которое ранее получал больной. Заместительная терапия применяется в тех случаях, когда пациент привыкает к принимаемому лекарству или если на нее возлагаются большие надежды. Заместительная терапия заключается во введении в организм вещества, естественная выработка которого понижена или прекращена. Поэтому терапия данного рода является очень полезной, а в некоторых случаях и необходимой при заболевании или отказе не жизненно важных органов.

Тканевая несовместимость — это комплекс иммунных реакций организма к трансплантируемым чужеродным клеткам, тканям или органам. Тканевая несовместимость возникла в процессе эволюции как развитие защитной реакции организма от бактерий и других чужеродных биологических агентов. В основе тканевой несовместимости лежат защитные реакции иммунитета. Тканевая несовместимость наблюдается при различных видах пересадки органов и тканей. В случае гетеро- или ксенотрансплантации основной причиной несовместимости являются видовые различия организмов донора и реципиента. При гомо- или аллотрансплантации несовместимость обусловлена индивидуальными особенностями человека.

Реакция, направленная на отторжение трансплантата, вызывает его гибель через несколько недель или даже дней. Поэтому при экспериментальных и клинических пересадках донорской ткани необходимо принимать соответствующие меры для того, чтобы уменьшить реакцию несовместимости.

В последние годы были найдены и успешно применены вещества или физические факторы, способные подавлять нежелательную реакцию иммунитета на трансплантат. Их назвали иммунодепрессантами. К ним относятся гормональные, некоторые химиотерапевтические препараты, а также рентгеновское облучение. Также к ним относится хирургическое удаление у реципиента лимфоидных органов, в первую очередь ответственных за иммунологические реакции: вилочковой железы, селезенки, регионарных лимфатических узлов.

Еще одним путем преодоления несовместимости является тщательный подбор донора. Очевидно, что наименьшими иммунологическими различиями будут обладать те пары донор — реципиент, у которых не только исключена видовая специфичность, но и индивидуальная сведена к минимуму. Такими парами будут являться все виды родственных пар: брат-сестра, родитель-ребенок.

Искусственные органы – это созданные человеком органы-имплантанты, которые могут заменить настоящие органы тела. Эти органы предназначены для временной или постоянной замены функции того или иного внутреннего органа человека. Возможность создания искусственных органов вязана как с прогрессом биологии и медицины, так и с успехами физики, химии, математики, а также технических наук. Их создание обусловлено тем, что транс плантация не может полностью решить проблему замены нефункционирующих жизненно важных органов человека, т. к. количество пригодных для пересадки донорских органов намного меньше числа больных, нуждающихся в этой операции. На сегодняшний день искусственно могут создаваться: почки, легкие, сердце, кожа, кости, суставы и сетчатка. Создание искусственных органов в процессе развития медицины стало неотъемлемой частью трансплантологии.

Вывод: В современном мире, трансплантология играет очень важную роль в сохранении и поддержании здоровья людей. К тому же эта отрасль медицины постоянно развивается и совершенствуется, что необходимо для общего развития медицины.

Источники:

Закон РФ от 22.12.1992 N 4180-1 (ред. от 23.05.2016) "О трансплантации органов и (или) тканей человека".

Трансплантология [Электронный ресурс]: учебник / под ред. М.Ш. Хубутия. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016.

Биомедицинская этика: учебник / И. А. Шамов. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 286 с.: ил.

Топографическая анатомия и оперативная хирургия: учебник: в 2 т. / Под ред. И. И. Кагана, И. Д. Кирпатовского. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2013. - Т. 1. - 512 с.: ил.

Медицинское право: учебный комплекс для вузов / Сергеев Ю.Д. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 784 с.

Читайте также: