Pojav površinskih hemokompatibilnosti in - polimeri medicinski namen

Je stališče, da je treba združljivost kri velja le v zvezi s pojavi, ki se pojavljajo na vmesniku. Poročali, da so anti-trombogene lastnosti sintetičnega materiala obratno sorazmerna s hidrofilnost njene površine in raven površinsko energijo. Obstaja tak pogled, da je prednostno, da zmanjša energijo na vmesnik med polimerom in kri. Kot se bo razpravljalo v naslednjih poglavjih, glavni trenutki pobudnica nastajanje strdkov na površini tuje (v zvezi s tem telesno) površine so snovi, ki imajo biološke in kemične lastnosti. Zakoni sam termodinamičnega ravnovesje tega razmerja ni mogoče razložiti, vendar pa vsebuje številne določbe, ki predstavljajo veliko zanimanje, in njihovi odgovori so lahko zelo koristni pri oblikovanju novih sintetičnih materialov za medicinske namene. V zvezi s tem je priporočljivo upoštevati te dejavnike podrobneje.

Kritična površinska napetost

Znano je, da je površina iz katerega koli materiala prosti energiji, ki je zaradi asimetrije površinske strukture, tako stiskanje snovi, tj. E. Zmanjšanje njeno zunanjo površino, povzroči površinske napetosti. V trdnem stanju, ta parameter ni neposredno merljiv *, ampak uporabljajo kot merila parametrov omočljivosti površine se lahko izdela opredeliti uporaba površinsko vlažilna kota 0 polimerno padec padel vodo na njej.

* Površinska napetost trdnih snovi lahko določimo po metodi približevanja, in sicer: z tekočino z znano površinsko napetostjo se omočenje kota površine testnega tekočine trdnega telesa in nato z namestitvijo eksperimentalno delovati.

Sl. 27. Odvisnost stični kot na površinsko napetost Teflon paraalkanov (slika Tsismana 38).
Zisman [38] za določitev vrednosti kontaktnega kotom glede na površino gama tekočih organskih polimerov z različno površinsko napetost v. Bil je sposoben pokazati, da je linearno razmerje (ris0 27) med vrednostmi y in cos0.
Izhajajoč iz tega linearnosti, Zisman priznati, da je predvidena cos0 = 1 površinska napetost YC je poklical sliko kritične površinske napetosti v zvezi z močenje. Če je površinska napetost v nobeni tekočine pod to stopnjo, tj. E., katerikoli polimer se zmoči tekočina polni. Zato zgoraj nastavitev polimer Zalistak, večja nagnjenost k mokro polimer sme imeti. Ko indikator brki šele začenja, da vstopijo v praksi izračuna, se nanaša izključno na ekološki tekoči enotni homologne serije. Nato smo ugotovili, da je začela navedeni linearna funkcija velja ne samo organsko polimergomologi- s časovnim parametrom YC šteti omočenje merilo zrcalna površina lastnosti makromolekularne snovi v splošnem [39].

Tabela 27. Kritična površinska napetost nekaterih polimerov [38].

Opomba. Enota je dimenzija površinske napetosti, da je primerno nadaljnjem zmanjša razsežnost ERG / cm2 površine proste energije na enoto površine polimernega materiala.

Parameter za dobro ujema z vrednostmi površinske napetosti, ki je bilo predhodno definirano za več polimernih materialov z drugimi sredstvi. [40] Vrednosti parametrov za najsplošnejše polimerov so prikazani v tabeli. 27. Digitalno gradivo kaže, da večje kritična površinska napetost iz polimera, krajši čas strjevanja krvi z učinkovanjem polimera in vitro. Zato je mogoče, da se šteje kot dokazano, da je v trdni površini, nagnjeni k lažji vlaženja, tvorba trombusa se pojavijo zelo hitro in brez zapletov [42, 43]. Če postavimo vprašanje v drugi ravnini, in sicer, ali je nastanek krvnih strdkov težkih z zmanjševanjem vpojnosti polimera je, treba odgovoriti, očitno, je negativen. Vendar je izjava znano, da pri kateri vrednost brkov parameter približuje ravni 25 din / cm, imajo polimeri najvišjo hemokompatibilnosti. [39] Vendar pa je ta zakon v ničemer ne šteje kot zanesljiv dokaz popolne antitrombogenimi polimernega materiala.

Medfazni prosta energija

Aktivacija krvnih sestavin kot rezultat njihove interakcije pojavi na stiku med polimernim materialom in faze krvi. Izhajajoč iz tega, Andrade sod. [41, 42] razvijala dobro utemeljeno navedbo, da težava ni v površinsko energijo materiala in energije na odseku trdne faze telesa z zrakom, tj. E. medploskovno energije. Obrazložitvi te raziskovalce se zmanjša z naslednjimi temeljnimi določbami.
Domnevamo, da vs - površina prosta energija trdnega polimera, VL - podobno parametra vode (to je okolje kri ..). Nato izražamo medploskovno proste energije površine, ki jo sestavljajo kontakt polimera z vodo, skozi VSL, kar nastane v lepilno silo - hrbet U ^ sl. Potem smo dobili naslednje razmerje:

Tako WSL parameter označuje trdnost lepilnega spoja med fazami, A VSL je preostala medfazna kriterij energije. Za nekatere stanji velja naslednje približne formule:

Vnaprej določen pogoj se zmanjša na dejstvo, da so dispergirani intermolekularne faze N in L. Voda zaradi polarnosti v tem primeru, je nesprejemljiva, vendar pa, ko si upoštevati vse okoliščine, nato pa, po vsej verjetnosti, da je bolje, še vedno uporabiti vsaj približno formulo kot da preuči dopustnost ali neustreznost vode za manj širokega razpona rezultatov bodo.
Zato, če izmerjene vrednosti kota 0, bo mogoče določiti vrednosti parametrov ys, VSL in WSL, od vl vodo (72,8 ergs / cm2). Tako dobljeni-Vrednosti so prikazane v tabeli. 28. [41].
Iz tabel materiala. 28 lahko ugotovimo naslednje. WCL parameter v zvezi z ys monotono poveča. Ob istem času stopnja YSL najprej zmanjša in VL = vs = 72,8 EPR / cm2 enaka nič, potem pa spet poveča njegovo vrednost. Tako je očitno, da v primeru ys = je il medfazna energija zmanjšana na minimum. Po drugi strani, kot strjevanju krvi v zraku, ko je raven proti minimalen, in v stiku s steklom, ko je to zelo visoke tokove enostavno in brez zapletov. Po stiku z vodo krvi, kot je znano, se ne koagulira.

Tabela 28. Vrednosti površinske energije (ys) polimerov in druge snovi in ​​medfazna energija (YSL) v ravnini stiku z vodo, kot tudi obseg adhezijske trdnosti (W`sl) - Dimenzije ergs / cm2.

Vsi ti dejavniki kažejo, da je medfazna energija kot vrednost merila bolj legitimna in koristna za opredelitev hemokompatibilnosti od površinske energije ali lepilnim sile. Andrade glavna ugotovitev je, kot sledi. Morda večje zmanjšanje medploskovno energije med polimernim materialom in vodo preprečuje krvne beljakovine in eritrociti "zaznava" polimerno površino kot tuje telo, in ne omogoča, da sproži in spodbuja proces nastajanja strdkov.
Razlog za take terjatve je gost. Vendar, če upoštevamo, da ni naravno visoko molekularne snovi, pri kateri vrednost vs vsaj približuje red velikosti 72,8 ERG / cm2 (gl. Tabelo. 28), ali pa da sam še najlon nič boljši od silikona s antitrombogenimi, ali, končno, veliko drugih argumentov v tej smeri, bomo imeli, morda, priznati, da je treba vse te trditve podpirajo ugotovitve iz novega, temeljito in čisto eksperimentiranja.

Združljivost s krvjo in energijo na vmesniku

Logično je, da se postavlja vprašanje o dejavnikih, ki določajo izredno dobro hemokompatibilnosti endotelija krvnih žil. Sawyer et al. [45] predlagala precej zapleten model stene krvnih žil in odgovoriti na vprašanja, kot sledi.
Na vmesniški endotelija - krvi elektrolitski obstajajo številne skupine, ki tvorijo električni dvojnega sloja do debeline 1 nm. Znano je, da je prosta energija obloga med fazami celice - tekoči medij je zelo nizka: njena vrednost ne presega mejo 3,1 dynes / cm (v izjemnih primerih je celo 0,1 dynes / cm). Eden izmed razlogov za to nizko raven medploskovno energije, lahko formuliramo kot [44]. Celica sloj najvišjega prevlečena snov, ki je bogat z ogljikovimi hidrati. Menijo, da polisaharid veriga slednjih, močno nabreknejo in se uporabljajo s tekočim medijem, pranje celic, raztapljanje, "raztapljanje" in na koncu združi z njim, ki vsebuje hidroksil. Te polisaharidov verige so obdani z velikimi količinami vode od zunaj in vse podatke, ki so jemali strukturo, ki je podobna strukturi hidrogelih. Predvidevamo lahko, da je debelina te strukture od 10 do 300 nm. ogljikovi hidrati struktura model celične membrane je prikazano na sl. 28. [46]. Kar se tiče oblike obstoja vode v notranjosti gel plasti, v nasprotju z navadno vodo, ima podobno strukturo kvazi strukturu- nimajo samo endotelija krvnih žil, ampak tudi na trombocite, in eritrocitih.

Sl. 28. vzorčno strukturo eglevodov celična membrana ploskev.

Po drugi strani pa upoštevanje krvi kažejo, da protein iz središča molekule vsaka molekula vode ne več kot 10 nm v regiji in nizke molekulske iona - ± 2 nm. Z drugimi besedami, vodne molekule imajo tu kvazi zgradbo, v nasprotju s stanjem povprečne vode. Zato endotelija krvnih žil in komponente celic, vrst krvnih proteinov - so obdani z struktura vode opisano. Zato bo imela energetska na vmesniku med endotelij faze komponent žil celic in faze krvni plazmi upada.
Znano je, da je denaturacija od proteinskih molekul zahteva zelo malo porabo energije. Svetlobne in na drugi strani na problemu, in sicer, če je medfazna brez energijske vrednosti ne doseže nivoja 2 dynes / cm, fazne separacije v ravnini ali nepovraten adsorpcija proteina ali njegovega denaturaciji ne pride [44]. Če predpostavimo, da zakon določa, je eden od razlogov, da se pri normalni vaskularno kri koagulira z velikimi težavami, se morate strinjati z načeloma možnost sintezo polimera, ki bi imela zelo nizko medfazni energije na vmesniku s poglavjem krvi. Dobro hemokompatibilnosti sintetična hidrogeli zaradi, očitno, da je voda v njih v veliki meri zmanjšuje medploskovno energije. Od številnih praktičnih opazovanj in eksperimentov [47, 48, 49], je znano, da je nekaj te vode v stanju kvazi-odredil, in tetiva pogledom pas za najbolj zaželeno stanje podobno stanju vode v krvi, ki so obstajale na površini hidrogela. Razume se, da se ugotovi s kemijsko strukturo hidrogela, toda dovolj visoka vsebnost vode je prav tako pomemben pogoj.
Iz tabel materiala. 28, je razumljivo, da so hidrofobni polimeri z nizko površinsko energijo, ki prihajajo v krvi pridobi visoko medploskovno energijo, zato lahko začne adsorpcijo in denaturacije proteinov plazme. Verjetno je, da se ista slika pogojem in adhezijo eritrocitov [40]. Vse to se na splošno razume, pa je vprašanje o vzrokih višjih silikonov hemokompatibilnosti primerjavi s polietilenom ali najlonskih je skorajda odprt.
Od sodobnih pozicij odzove takole. Ko hidrofobni polimer pride v stik s krvjo, njegova površina dobro adsorbira na beljakovine v plazmi. Tako je proteinska plast, ki drastično zmanjša možnost neposrednega stika te površine s faktorji strjevanja krvi ali krvnih ploščic materiala na površino. Zato je treba upoštevati medploskovno energije med celotnim polimerne površine, prevlečene z beljakovinami in krvjo. Ker so beljakovinske molekule adsorbira hidrofobnih delov površine polimera, slednji pridobi veliko večjo afiniteto za vodo, kot je bilo v prvotnem stanju, tj. E. Pred stik s krvjo. Vendar pa tudi ta adsorpcija na podrobnejšem pregledu izkaže, da ni tako preprosta: se izkaže, zlasti, da se naslednja dejanja - trombocitov oprijem in aktiviranje XII koagulacijskih faktorjev neizogibno povezana s posebnimi, zelo specifičnih kemijskih procesov. Ti procesi so obravnavani v naslednjih poglavjih tega poglavja.