Книга: Удивительный мир органической химии

10.4. Полимеры в медицине

10.4. Полимеры в медицине

Еще в глубокой древности люди умели делать некоторые пластические операции. Например, индийские жрецы владели этим искусством за тысячу лет до нашей эры. Если нужно было восстановить поврежденный нос, то вырезали кусочки кожи на лбу или щеке и затем накладывали их на поврежденное место. Для восстановления пораженных органов и тканей в древние времена применяли самые различные протезы из золота, слоновой кости и даже из скорлупы кокосового ореха, которыми закрывали, например, дефекты черепа. Однако большинство этих материалов отторгалось организмом.

В настоящее время современные хирурги выполняют очень сложные пластические операции. Эти операции требуют большого мастерства, опыта, но, главное, — безвредных для организма заместительных материалов. Чаще всего с этой целью используют синтетические полимеры. Их применяют при операциях на костях и суставах, при закрытии дефекта черепа, восстановлении суставных связок, сухожилий и т. д. Из полимеров изготавливают различные протезы внутренних органов — кровеносных сосудов, пищевода, желчных протоков, клапанов сердца. С помощью пластиков исправляют отдельные дефекты лица. Огромное значение имеют полимеры для восстановления кровеносных сосудов. Для этого применяют материал из лавсана, полипропилена, капрона и кремнийорганических полимеров. Сосудистый протез из этих полимеров «врастает» в ткани организма, выполняя роль своеобразного каркаса, на котором формируется новая стенка сосуда.

Еще за несколько веков до нашей эры пытались заменить недостающие или сломанные зубы искусственными. С этой целью использовали слоновую кость или зубы разных животных. Умели делать искусственные зубы из золота. В середине XVIII в. зубы стали изготавливать из перламутра, а в конце того же века появилась новинка — фарфоровые зубы. В 40-х гг. XIX в. для протезирования зубов начали применять каучук. Впервые это проделал француз Делабар в 1848 г., после чего каучук повсеместно вошел в зубоврачебную практику. Из каучука делали зубы и даже челюсти. Однако у каучука для этих целей оказались большие недостатки, поэтому для искусственных зубов продолжали искать более подходящий материал. Выход был найден позже, когда появились различные полимерные материалы. Наиболее подходящим для этих целей оказались полиакриловые полимеры, которые не поглощают остатков пищи и недоступны для микробов. Кроме того, они хорошо окрашиваются под цвет натуральных зубов и десен. В то же время они достаточно эластичны и прочны. Полиакриловый пластик стали применять и для исправления костных дефектов черепа. В последнее время для этого стали использовать фторопласт.

Для изготовления искусственного хрусталика глаза нашли применение полиметилметакрилат и биологически инертные кремнийорганические полимеры.

При авариях на транспорте или несчастных случаях на производстве для спасения человека часто требуются большие количества крови. Причем восполнить потерю крови необходимо немедленно, еще по пути в больницу. Хорошо, если в тот момент имеется достаточное количество крови, а если ее нет? Известно, что потеря человеком половины крови приводит к смерти. Но это происходит не из-за уменьшения числа эритроцитов, а в результате падения кровяного давления. Кровообращение замедляется, температура тела падает, нарушается обмен веществ, наступает кислородное голодание центральной нервной системы. Это приводит к остановке дыхания и сердца. Вот тут и приходят на помощь кровезаменители. В качестве таких заменителей применяют высокомолекулярные химические соединения, которые по физико-химическим свойствам близки к плазме крови. Такими соединениями являются поливиниловый спирт и поливинилпирролидон. Но, к сожалению, они не могут связывать кислород. Поэтому сейчас идет поиск таких кровезаменителей, которые могли бы связывать кислород и доставлять его к клеткам организма, а из организма выводить оксид углерода (IV). Среди полимеров-кровезаменителей появились и такие, которые не только заменяют на короткое время кровь, но и лечат. В молекулы таких соединений вводятся лекарственные препараты, способные излечивать туберкулез, склероз и другие заболевания. Получены сочетания полимеров-кровезаменителей с антибиотиками и противораковыми препаратами. Образуя устойчивые водные растворы, они совмещаются с кровяной плазмой и не оказывают на живой организм отрицательного воздействия. Так решается задача использования полимеров в качестве пролонгаторов — средств, продлевающих действие лекарств.

Полимерные материалы применяют для создания сложных медицинских приборов (аппараты «искусственное сердце» — автоматы искусственного кровообращения (АИК), «искусственная почка» и др.). А кто не знает о шприцах одноразового пользования? Они были сконструированы еще в 1928 г. Но массовое применение нашли только в 1954 г., когда их использовали в США при вакцинации 3 млн детей. Шприцы одноразового пользования настолько быстро вошли в медицинскую практику, что сразу же потеснили шприцы традиционные — стеклянные. А разве можно не упомянуть о хирургическом шовном материале, который легко стерилизуется, а после операции бесследно рассасывается в тканях организма?

С каждым годом расширяется перечень полимерных материалов, используемых в медицине. Это — полиэтилен низкого давления, пенополиуретан, эпоксидные, полиэфирные и кремнийорганические полимеры. Нашли применение и специальные клеи, которые при хирургических операциях могут склеивать ткани, заменяя шовный материал. Не отказались в медицине и от обычной резины: от спринцовки и грелки до специальной резиновой надувной кровати для больных с обширными ожогами.