ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ широко применяются в народном хозяйстве и медицине; они содержат высокомолекулярные соединения (полимеры), молекулы (макромолекулы) к-рых состоят из большого числа повторяющихся звеньев.

Различают природные полимеры (биополимеры, напр, животные и растительные белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук и др.) и синтетические полимеры (создаваемые искусственно), получаемые из низкомолекулярных веществ (мономеров) с помощью реакций полимеризации или поликонденсации (напр., полиэтилен, капрон, полипропилен и др.). И основным П. м. относят пластические массы, синтетические смолы, резины, волокна, лаки, краски, клей.

П. м. из искусственных полимеров используют для замены или восстановления функций тканей и органов, для изготовления повязок для ран и ожогов, кровезаменителей, лекарственных пленок (см.), упаковок для медикаментов, шовных материалов (см.), предметов ухода за больными, деталей мед. техники и др.

П. м. превратились в постоянный фактор среды обитания человека, поскольку используются в пищевой промышленности, водоснабжении, строительстве, при изготовлении мебели и многочисленных предметов широкого потребления. Наряду с ценными свойствами П. м. обладают вредными свойствами, обусловленными особенностями их хим. состава и технологии получения, что может представлять опасность для человека. Это предопределило возникновение и развитие нового специального раздела профилактической медицины — гигиены применения П. м. в народном хозяйстве, в задачи к-рого входит изучение присущих им неблагоприятных свойств, характера и степени биол, действия на организм человека и разработка мероприятий, обеспечивающих безопасные условия применения П. м. при контакте с тканями тела человека или при наличии их в окружающей среде.

Химики, синтезирующие П. м., инженеры, создающие изделия из них, и врачи, использующие их, прежде всего разрабатывают вопросы биол, совместимости применяемых полимеров и возможные сроки службы с учетом комплекса полезных свойств (механических, диффузионных, оптических и др.)*

Большинство П. м. при введении их в организм контактируют с тканями, кровью, лимфой, экссудатом. При этом протекают два взаимно связанных процесса: деструкция полимеров под воздействием биологически активных веществ («усталость» П. м.) и взаимодействие продуктов распада полимеров с биол, средами, т. е. влияние продуктов их метаболизма на жизнедеятельность организма.

Взаимодействие П. м. с организмом можно представить следующим образом:

Взаимодействие полимерных материалов с организмом

Наиболее сложной областью применения П. м. является Эндопротезирование (см.). Это обусловлено не только трудностью химико-технологических процессов синтеза полимеров с заданными свойствами, но в основном необходимостью решения проблемы биол, взаимодействия тканей живого организма с П. м.

Биохимия полимерных материалов

При контакте с организмом П. м. выделяют не только низкомолекулярные собственные продукты распада, но и содержащиеся в них остаточные мономеры и добавки (пластификаторы, стабилизаторы, красители, наполнители, эмульгаторы и др.). Поэтому основная задача биохим, исследований — изучение продуктов распада П. м. в организме, а также процессов метаболизма и путей выведения хим. веществ. Первичная биохим, реакция организма на П. м. характеризуется снижением парциального давления кислорода в тканях, уменьшением в них pH, концентрации ионов калия, натрия, кальция и магния, накоплением физиологически активных веществ, повышением проницаемости в зоне повреждения. Однако биохим, изучение взаимодействия П. м. с организмом осложнено рядОхМ факторов. Напр., при имплантации какого-либо П. м. происходит многостадийный процесс миграции низкомолекулярных веществ к границе раздела с биол, средой в течение нескольких часов или многих месяцев. Скорость диффузии в самом П. м. определяется хим. строением, составом, структурой и технологическими условиями его переработки. Не всегда известен состав мигрирующих соединений; отсутствуют чувствительные и селективные методы их определения.

Ряд П. м. имеет примеси, которые выделяются из них и метаболизируются в организме. Установлено, что в низкомолекулярных веществах аналогичного строения происходит метаболическое превращение примеси (окисление, восстановление, гидролиз) с последующей конъюгацией (биохим, синтез дезактивированных или токсичных соединений). Напр., из фенолформальдегидных пластмасс выделяются такие токсичные вещества, как фенол и формальдегид, из мочевиноформаль-дегидных пластмасс — формальдегид, из полистирола и полиакрилатов — стирол и акрилаты, из поливинилхлорида — пластификаторы и остаточный мономер винилхлорид. В процессе метаболизма участвуют ферменты эндоплазматического ретикулума клеток печени и других тканей, а также ферменты промежуточного обмена: алкогольдегидрогеназа, альдегиддегидрогеназа, ксантиноксидаза и эстеразы.

Превращения П. м. в организме изучают стандартными биохим, методами на животных, в частности с выделением метаболитов и их конъюгатов с последующим определением хим. строения, привлекая при этом метод хроматографии (см.), спектрального анализа (см.), авторадиографии (см.) и др. Исследуют местную реакцию тканей на введенный П. м. для определения биосовместимости с организмом и иммунол. показателя чужеродности имплантата.

Знание биохим, процессов взаимодействия с организмом и путей метаболизма продуктов биол, деструкции П. м. служит основой для развития вопросов фармакологии и токсикологии П. м., а также сан.-гиг. требований к ним.

Гигиенические требования

Поскольку в составе П. м. практически всегда находятся в свободном состоянии низкомолекулярные хим. вещества (мономеры, пластификаторы, отвердители, растворители, красители, стабилизаторы, продукты деструкции и др.), реальна токсикол, опасность, связанная с миграцией в контактирующие с ними среды (ткани тела человека, пищевые продукты, воду, воздух) этих веществ, обладающих, как правило, выраженной биол, активностью. При контакте П. м. с внутренними средами организма возможно образование токсичных продуктов биотрансформации. Использование П. м. в био-деструктирующих изделиях приводит к образованию продуктов катаболизма непосредственно высокомолекулярной основы.

П. м. могут в одних случаях угнетать, а в других активировать развитие микрофлоры на своей поверхности или в контактирующих с ними средах (напр., в питьевой воде при изготовлении водопроводных труб из нек-рых видов П. м.).

В связи с тем, что П. м. являются диэлектриками, при трении на их поверхности могут накапливаться заряды статического электричества (достигающие нередко десятков киловольт), что, в свою очередь, приводит к образованию статических электрических полей, изменению ионного состава и электропроводности воздуха. Возникающие при этом искровые разряды могут явиться причиной взрывов и пожаров, если в воздухе помещений (напр., в операционных, заводских цехах) присутствуют пары взрывоопасных или легковоспламеняющихся веществ. При пожарах возникает опасность образования высокотоксичных летучих продуктов термоокислительной деструкции П. м. Искровые разряды могут также обусловливать образование озона и окислов азота в концентрациях, иногда превышающих допустимые величины. На поверхности наэлектризованных П. м. возможно мохообразное скопление пыли.

Некоторые особенности физико-гигиенических свойств П. м., применяемых в строительстве (высокий показатель теплоусвоения строительных конструкций с тонкослойными полимерными покрытиями, гидрофоб-ность отделочных П. м. и др.), могут быть причиной неблагоприятных изменений микроклимата помещений (значительные перепады температуры воздуха по вертикали, большие колебания относительной влажности воздуха и др.).

Прямое или опосредованное влияние указанных неблагоприятных факторов может явиться причиной различного рода расстройств, возникающих у человека в ближайшие или отдаленные сроки, или сказаться на потомстве.

Чрезвычайно разнообразны проявления вредного действия хим. веществ, попадающих в организм в зависимости от области применения и назначения П. м. различными путями — парентеральный, перкутан-ный (чрескожный), пероральный, ингаляционный или их сочетание.

При непосредственном контакте П. м. с внутренними средами организма наряду с общетоксическими реакциями (от прямого цитотоксического эффекта до расстройств на уровне целостного организма) возможны различные проявления спе~ цифического характера (аллергические реакции, бластомогенное действие). Так, доказана опасность возникновения злокачественных новообразований (чаще саркомы, реже карциномы и др.) у животных в местах имплантации материалов из синтетических полимеров.

Еще более сложными оказываются причинно-следственные связи при одновременном воздействии на организм химических, физических и биологических факторов, что имеет место при применении П. м. в строительстве. Так, натурные обследования жилых и общественных зданий, в строительстве или оформлении интерьера к-рых применены некоторые П. м., позволили выявить у различных групп населения жалобы на стойкий посторонний запах в помещениях, тактильные и болевые ощущения при прикосновении к заземленным предметам, раздражительность, плохой сон, боли в области сердца, повышенную утомляемость, переохлаждение нижних конечностей и др., а также изменения в состоянии здоровья, проявляющиеся в росте общей заболеваемости с изменениями в ее структуре: большей частоте радикулитов, жел.-киш. заболеваний, патол. изменений уха, горла и носа, в снижении неспецифической иммунол. реактивности организма и пр.

Экспериментальные исследования показали, что обонятельным ощущениям, связанным с загрязнением хим. веществами среды, нередко сопутствуют рефлекторные изменения со стороны отдельных органов и систем (ц. н. с., сердечно-сосудистой и др.), напр, снижение световой чувствительности глаз, удлинение скрытого времени двигательной реакции, изменение тонуса сосудистой стенки и кровенаполнения тканей и др.

Натурные и экспериментальные наблюдения показали, что создаваемое П. м. многокомпонентное хим. загрязнение воздушной среды наряду с общетоксическим хрон, действием может вызывать аллер-гизацию населения, а также цитогенетический эффект, проявляющийся в возникновении хромосомных нарушений в соматических и половых клетках подопытных животных. Получены экспериментальные данные о влиянии П. м. на различные стороны репродуктивной функции организма, проявившемся в виде гонадотропного, эмбриотропного и тератогенного эффектов.

При действии на организм статического электричества (см.) могут возникать разнообразные изменения в организме, характер и степень выраженности к-рых зависят от уровня и полярности статических электрических полей и направления силовых линий. Напр., статические электрические поля препятствуют проникновению аэроионов одноименного заряда, что способствует изменению трофических процессов в коже, и, следовательно, может сказаться на защитной и терморегуляторной функциях ее; возможны рефлекторные изменения со стороны функций нек-рых органов и систем. Статические электрические поля на уровне 500 в/см и более могут вызывать мутагенное и эмбриотропное действие.

В целях обеспечения безопасных для здоровья людей условий применения П. м. они должны отвечать определенным гиг. требованиям, дифференцированным в зависимости от области применения (медицина, пищевая промышленность, водоснабжение, строительство), назначения, ожидаемых условий эксплуатации. Одно из главных требований ко всем П.м. — безвредность в токсикол. отношении. Они не должны заметно ухудшать органолептические свойства той или иной среды (напр., интенсивность запаха питьевой воды или воздуха не выше 2 баллов), а создаваемое П. м. хим. загрязнение жидкостей и тканей организма, пищевых продуктов, воды и воздуха помещений не должно вызывать рефлекторных и резорбтивных общетоксических реакций, а также специфического действия (аллергенного, мутагенного и др.)* Профилактике последствий контакта с П. м. служат утвержденные М3 СССР предельно допустимые концентрации для многих хим. веществ, мигрирующих в процессе эксплуатации из П. м. в пищевые продукты, питьевую воду и воздух помещений. Регламент содержания хим. веществ во внутренних средах организма отсутствует, что затрудняет гиг. оценку П. м. медицинского назначения. П. м., предназначенные контактировать с внутренними средами организма, не должны обладать пирогенными свойствами, стимулировать развитие микрофлоры на их поверхности и в соприкасающихся с ними средах. П. м., используемые в строительстве, для изготовления мебели, оборудования, предметов быта должны быть огнестойкими и не создавать статические электрические поля напряженностью выше 150 в/см\ отделочные П. м. не должны ухудшать микроклимат помещений, а показатель теплоусвоения поверхности полимерных покрытий пола — превышать нормативные величины, предусматриваемые СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника».

Для гиг. оценки П. м. и решения других задач избираются методические подходы, реализуемые в натурных и моделированных условиях с использованием химических, физических, гематологических, биохимических, физиологических, иммунологических, морфологических и других методов исследования. Наибольшую ценность представляют исследования в моделированных условиях, при осуществлении к-рых среда, адекватная области применения П. м. (биол, жидкости организма, пищевые продукты или среды, их имитирующие, вода, воздух), вступает в контакт с образцом изучаемого материала с воспроизведением основных реальных условий их применения, оказывающих влияние на процесс миграции хим. веществ.

К указанным условиям, напр., относятся температура, отношение площади или массы П. м. к объему среды, продолжительность и режим контакта П. м. со средой (во всех случаях независимо от области применения); кислотность среды и др. (для П. м., используемых в медицине, пищевой промышленности и водоснабжении); кратность и режим воздухообмена, относительная влажность воздуха, иногда УФ-облучение и др. (для П. м. строительного назначения и используемых для изготовления мебели и различных предметов). При этом достигаются такие качественные и количественные характеристики хим. загрязнения среды, которые свойственны естественным условиям эксплуатации материала. Полученная таким образом среда подвергается, как правило, многоэтапному исследованию по определенной методической схеме, целью к-рого является регистрация возникающих под влиянием П. м. изменений в контактирующей с ним среде (характер и степень хим. загрязнения, влияние на развитие микроорганизмов, изменение органолептических свойств, электризация, изменение теплозащитных показателей и т. д.), а также выявление связанных с этими изменениями нарушений в состоянии здоровья человека или экспериментальных животных. Материально-техническое решение используемых при этом экспериментальных систем, установок и приспособлений, а также перечень методических этапов индивидуальны для каждого случая. Как пример решения подобных исследований приводится таблица 1, в к-рой дан перечень нек-рых исследований П. м., предназначенных к использованию в строительстве лечебно-профилактических, жилых и других зданий и сооружений в моделированных условиях. Одориметрические и клинико-физиологические исследования осуществляются путем наблюдения на людях, остальные — в эксперименте на различных животных. При изучении П. м. строительного назначения в естественных условиях перечень исследований иной (напр., изучение заболеваемости населения, клин, обследование и др.). Для изучения в моделированных условиях закономерностей образования на поверхности П. м. статического электричества и биол, действия его на организм предложены специальные экспериментальные установки.

В целях изучения влияния П. м. на жизнедеятельность микрофлоры применяется ряд методов: посев культуры микроорганизмов в жидкую среду (жидкие пищевые продукты, жидкие питательные среды и др.), контактирующую с П. м.; наложение дисков П. м. на предварительно обсемененную поверхность твердой питательной среды; обсеменение микроорганизмами поверхности П. м. с последующим наблюдением за их размножением; методы отпечатков, смывов и др.

Профессиональные вредности

П. м. производят и перерабатывают в изделия на предприятиях химической промышленности (см.), машиностроения, авиа- и судостроения, радиоэлектронной, легкой и других отраслей промышленности.

При получении и переработке П. м. на работающих воздействуют производственные факторы, ведущим из к-рых является влияние хим. веществ. Безопасность условий труда при этом определяется физ.-хим. и токсическими свойствами сырьевых материалов (летучестью, опасностью используемых веществ и возможностью их превращения в более токсичные соединения, составом остаточных мономеров и добавочных компонентов в полимере), особенностями технологического процесса (температурный режим, наличие или отсутствие ручных и трудоемких операций, исправность и надежность коммуникаций, герметичность оборудования), рациональностью планировки и вентиляции помещений.

Выделяющиеся в процессе производства различных П. м. хим. вещества — стирол (см.), фенолы (см.), формальдегид (см. Альдегиды), винилхлорид (см. Поливинилхлорид), растворители (см.), остаточные мономеры, добавки и продукты термодеструкции П. м. могут приводить к развитию острых и хрон, отравлений (см.), заболеваний кожи — экземы (см.), дерматозов (см.) и таких заболеваний, как ангиотрофоневрозы (см.), полиневриты (см.), бронхиальная астма (см.) и др. Неблагоприятное воздействие на состояние здоровья могут оказывать избыточное тепловыделение от оборудования, шум (см.) и вибрация (см.). На ряде участков возможно загрязнение воздушной среды пылью полимера, наполнителей, стабилизаторов и других добавок (см. Пыль).

Профилактические мероприятия по оздоровлению условий труда должны быть направлены на гиг. стандартизацию рецептурных смесей и сырья, предполагающую ограничение содержания в них вредных примесей, на замену высокотоксичных компонентов менее токсичными и менее летучими соединениями, совершенствование технологических процессов и оборудования. Важное значение имеют рациональная планировка цехов и размещение оборудования в соответствии с гиг. требованиями, изоляция неблагоприятных в гиг. отношении участков (со значительным газо- и пылевыделением, с высоким уровнем шума и т. д.), герметизация оборудования и процессов отбора технологических проб, ограничение использования аппаратуры с большими открытыми поверхностями, особенно при термических процессах (нагреве).

Для борьбы с пылью и исключения ручных операций нужно шире использовать пневмотранспорт и конвейерную транспортировку сырья, поставку на предприятия сырья в гранулированном, брикетированном, таблетированном виде, а также использование мелкой расфасовки красителей, стабилизаторов и других добавок, рассчитанных на стандартные загрузки.

Необходимо максимальное ограничение контакта работающих, особенно рук и открытых частей тела, с вредными веществами, использование защитной одежды (см. Одежда специальная), обуви (см.), защитных паст (см. Пасты защитные), а в нек-рых случаях — противогазов (см.) или респираторов (см.), обеспечение работающих гиг. душем по окончании смены, введение рационального режима труда и отдыха.

Определенное значение имеют теплоизоляция нагретого оборудования и коммуникаций, правильное устройство и эксплуатация вентиляционных установок, особенно местной вентиляции (см.).

Рабочие при поступлении на работу должны проходить предварительный осмотр и в дальнейшем периодический медицинский осмотр (см.). Противопоказания к приему на работу и периодичность медосмотров зависят от вида производимых П. м. Важно обучение работающих соблюдению правил техники безопасности (см.) и личной гигиены (см.) при работе с хим. соединениями.

Гигиена труда и профилактика профзаболеваний при производстве П. м.— см. также в статьях Волокна химические, Каучуковое производство, Лаки, Резиновое производство, Смолы синтетические и др.

Применение полимерных материалов в медицине

Рис. 1. Микропрепарат мягких тканей через 1,5 года после имплантации плетеной нити из поликапроамида (капрона): 1 — остатки капроновой нити, 2 — соединительнотканная капсула вокруг нити; окраска гематоксилин-эозином; х80.

Морфологические изменения в организме при введении П. м. характеризуются развитием асептической воспалительной реакции в результате направленного движения клеток (нейтрофилов, моноцитов, базофилов, макрофагов и др.) в зону расположения полимера, что обусловлено влиянием операционной травмы и хим. раздражителей (см. Воспаление). Хим. раздражителями являются как физиологически активные вещества, продуцируемые поврежденными клетками и тканями, так и вещества, выделяемые П. м. (продукты деструкции, остатки катализаторов, стабилизаторы, наполнители и т. д.). Степень выраженности этой реакции определяется химическими и физическими свойствами имплантированного полимера. Благоприятным исходом воспаления является образование соединительнотканной капсулы (рис. 1), в к-рой происходит постоянное обновление составляющих ее элементов. Для прорастания пористых протезов соединительной тканью непременным условием является полное облегание имплантата тканями реципиента. Если протез соприкасается с тканями живого организма только с одной стороны, а другая поверхность обращена в просвет полого органа, полной инкапсуляции протеза не происходит, соединительная ткань покрывает протез только с наружной стороны. Поэтому все попытки восстановления непрерывности пищевода, мочеточников, желчных протоков, мочевого пузыря с помощью П. м. заканчивались неудачей.

Рис. 2. Образцы изделий из полимерных материалов: а — протез яичка, б — протез ушной раковины, в — протез носовой перегородки, г — протез спинки носа, д — лавсановые сетки для пластики мягких тканей, e — баллоны для эндоваскулярной окклюзии, ж — тромбы для эндоваскулярной окклюзии.

Имплантация в организм животных (крысам, мышам, морским свинкам) ряда биосовместимых П. м., не обладающих общетоксическим действием, может привести к злокачественному перерождению соединительной ткани, образующейся вокруг полимера. Бластомогенное действие оказывают полимеры из полиэтилена, фторопласта, полиамидов, кремнийорганических каучуков и др. Попытки найти какие-либо связи между бластомогенной активностью полимеров и их хим. природой не увенчались успехом. Вместе с тем была выявлена зависимость бластомогенного действия от формы имплантата. Наибольшей активностью обладают неперфорирован-ные полимеры. Введение перфорированных пластинок из того же материала вызывает образование опухоли в значительно меньшем числе случаев, а введение того же вещества в виде порошка вообще не обусловливает опухолевого роста. Большинство исследователей считает, что бластомогенное действие биосовместимых полимеров у крыс, мышей, морских свинок обусловлено не хим. природой, а нарушением нормального обмена в соединительнотканной капсуле вследствие длительного механического раздражения. Однако возникновения опухолей в результате имплантации полимеров у других экспериментальных животных, а также у человека (наблюдения ведутся более 40 лет) не описано. П. м., применяемые в ряде областей медицины, разнообразны и предназначены для различных целей (табл. 2), образцы нек-рых изделий представлены на рисунке 2.

Реконструктивная хирургия. П. м. в восстановительной хирургии (см.) используют для временной или постоянной замены утраченных или пораженных тканей или органов. Поэтому требования к ним особенно высокие: физиол, безвредность, отсутствие токсичности, канцерогенности, аллергогенности, минимальное раздражающее действие на окружающие ткани, постоянные физ.-хим. и механические свойства.

Для постоянной замены тканей и органов или укрепления их контуров предназначены физиологически неактивные (биоинертные) и медленно разрушающиеся полимеры. Они должны обладать высокой устойчивостью к воздействию биол, сред организма, медленно изменять первоначальные характеристики, сохранять функциональные свойства протезируемых органов и тканей. Быстроразрушающиеся физиологически неактивные полимеры используют для временного замещения тканей.

Пластика П. м. мягких тканей может быть двух видов: косметическая, контурная пластика объемных дефектов мягких тканей (молочных желез, жировой клетчатки, мышечной ткани) и направленная на восстановление механической прочности (при изменении передней брюшной стенки вследствие рецидивных вентральных и паховых грыж, релаксации и грыже диафрагмы, дивертикулах пищевода и др.). Контурную объемную пластику мягких тканей осуществляют готовыми протезами на основе поли-диметилсилоксана и сложными составами на его основе (компаунды).

Для укрепления механической прочности тканей применяют сетчатые безузелковые трикотажные ткани из полиэфирных (лавсан) или полиамидных (капрон) волокон. Использование П. м. для пластики полых органов (пищевода, кишечника, трахеи, бронхов, мочевого пузыря, желчных протоков и т. д.) возможно лишь для укрепления их стенки. При операциях на легких, паренхиматозных органах применяют лишь клеющие составы (полиакриловые клеи и клей на основе полиуретанов). Разрабатываются П. м. для заполнения остаточных послеоперационных полостей, абсцессов и т. д. В 70-е гг. стали использовать П. м. для пломбирования протока поджелудочной железы при лечении хрон, панкреатита.

Сердечно - сосудистая хирургия. Помимо общих требований к П. м., при использовании их для протезирования клапанов сердца (см.) и кровеносных сосудов (см.) предъявляются специфические требования: они не должны вызывать гемолиз крови и образование тромбов. Для протезирования сосудов применяют полиэфирные волокна (лавсан), волокна из фторированных полиолефинов, полипропилена; для протезирования клапанов сердца — Кремнийорганические каучуки, сегментированные полиуретаны, полипропилен, волокна из фторопласта-4. Проводится большая работа по приданию антитромбогенности различным группам полимеров. Из существующих П. м. наименее тромбогенными являются сегментированный полиуретан (avcotan), силиконовая резина. Для внутрисосудистой окклюзии при остановке легочного и других кровотечений, лечения гемангиом широко применяется эмболизация полигидрооксиэтилметакрилатом, силиконовым каучуком п др. (см. Рентгеноэндоваскулярная хирургия).

Травматология и ортопедия. Изделия для внешнего протезирования — протезы конечностей, туторы, ортопедические вкладки и др. (см. Ортопедические аппараты, Протезы) — изготавливают из полиэтилена, поливинилхлорида, стеклопластика, жестких и эластичных пенопластов. Применение полимеров для указанных целей позволяет резко облегчить протез, улучшить его функциональные и гигиенические свойства, внешний вид.

Широко используют П. м. для замены связок и сухожилий, особенно ленты из лавсана. Протезирование мелких суставов кисти и стопы производят с помощью протезов-суставов, сделанных на основе кремнийорганических соединений, сегментированных полиуретанов. В конструкциях протезов крупных суставов (тазобедренного, коленного) наряду с металлическими деталями используют части из полиолефинов. Решение одной из актуальных проблем травматологии — создание различных соединительных элементов (штифтов, скоб) из физиологически активных, медленно и быстро разрушающихся П. м.— позволит отказаться от повторных операций для извлечения этих приспособлений после регенерации переломов.

Рис. 3. Протезы мочеточника из силикони-рованной резины: 1 — трубка, 2 — манжетка из велюра для фиксации протеза, 3 — антирефлюксный клапан.

Урология. К числу наиболее распространенных П. м., применяемых в урологии, следует отнести Кремнийорганические силиконы, особенно силиконовый каучук. П. м. в урологии используют для изготовления инструментария и оборудования — эластических мочеточниковых и уретральных катетеров (см.) и бужей (см.), приспособлений для эндовезикального удаления камней, дренажных трубок, не подвергающихся инкрустации мочевыми солями, в связи с чем они могут употребляться без смены длительное время. Такое свойство нек-рых П. м., как полупроницаемость, позволяет использовать их для изготовления диа-лизирующих мембран в аппарате для гемодиализа (см.), гемофильтрации (см.), искусственной почке (см.). В капиллярной искусственной почке, имеющей большую диализирующую поверхность, в качестве капиллярных волокон применяют один из П. м.— триацетат целлюлозы. Отдельные П. м., напр, дакрон, политетрафторэтилен, силиконированную резину, используют для изготовления артериовенозных шунтов Скрибнера и сосудистых протезов, пригодных для проведения длительного гемодиализа. При пластических операциях на органах мочеполовой системы П. м. применяют для замещения дефектов полых органов, мягких тканей, а также в качестве косметических протезов. Так, при стриктуре мочеточника на значительном протяжении для его замещения имплантируют силиконированные протезы (рис. 3) с манжетками из велюра на концах, что облегчает наложение фиксирующих швов; иногда они имеют на пузырном конце антирефлюксный клапан. При замещении дефектов мягких тканей передней брюшной стенки после урол, операций, в т. ч. по поводу врожденных пороков развития (напр., при экстрофии мочевого пузыря), используют капроновые или нейлоновые сетки. Перспективно применение цианакрилатного клея для бесшовного соединения ткани почки или для гемостаза после резекции почки. П. м. используют при фаллопластике (см.); при операциях по поводу импотенции (см.) вместо хрящевых аутотрансплантатов вводят перфорированные (более прочные) полиэтиленовые протезы. При отсутствии яичек с Косметической целью имплантируют протезы из плексигласа или силиконового геля.

Стоматология. По своим физико-механическим свойствам П. м., применяемые в стоматологии, должны приближаться к твердым и мягким тканям полости рта, окрашиваться в цвета, имитирующие естественный цвет зубов и мягких тканей, иметь малый удельный вес, быть достаточно прочными, обладать минимальной гидрофобностью, не изменять первоначального внешнего вида, прочности и других физикомеханических показателей под действием среды полости рта, а также не оказывать раздражающего и другого отрицательного воздействия на окружающие ткани организма. Необходима простота технологии производства полимеров, чтобы обеспечить индивидуальное изготовление зубных протезов с использованием несложного оборудования и гипсовых форм, несложность манипуляций с этими материалами в условиях повседневной терапевтической деятельности.

Отечественная и зарубежная мед. промышленность выпускает стоматол. изделия, для изготовления к-рых используются следующие полимеры: акрилаты холодного и горячего отвердения (полимермономерные композиции полиметилметакрилата), сополимеры, метилметакрилаты с другими мономерами акриловой группы, а также с винил ацетатом, фторкаучуком, поливинилхлорид и сополимеры винилхлорида с бутил акрил атом, силиконовые каучуки горячей и холодной вулканизации, полисульфиды, производные целлюлозы, синтетические воски, термопласты и др.

По своему назначению полимеры, применяемые в стоматологии, делятся на следующие группы: материалы для терапевтической стоматологии — пломбировочные материалы (см.); герметики — материалы для герметизации жевательных поверхностей зубов с целью профилактики кариеса; полимерная основа физиологически активных материалов для лечения и профилактики кариеса зубов, а также для лечения заболеваний слизистой оболочки полости рта и парадонтоза; лаки (см. Лаки, в стоматологии) для временной защиты пломб; полимерные материалы для ортопедической стоматологии — базисные материалы, в т. ч. эластичные материалы для мягких подкладок к базисам зубных протезов; искусственные зубы; материалы для коронок и мостовидных зубных протезов (см.). К материалам, применяемым в ортопедической стоматологии, относятся также вспомогательные материалы — моделировочные, слепочные материалы (см.), разделительные лаки; П. м. для восстановительной хирургии лица — материалы для эндопротезирования (имплантаты); материалы для эктопротезов лица. В качестве основы пломбировочных материалов применяются акрилаты и эпоксиакрилаты, а также сложные соединения с добавлением значительного количества тонкодисперсного силиконизированного наполнителя. Акрилаты являются основой базисных материалов, материалов для починок и перебазировок зубных протезов, искусственных зубов, мостовидных протезов. Силиконы холодной вулканизации употребляют в качестве слепочных материалов и материалов для эластичных подкладок, а силиконы горячей вулканизации являются основой имплантатов для устранения дефектов и деформаций лица. На основе производных целлюлозы изготовляют материалы для повязок на слизистую оболочку полости рта, кариеспрофилактические гели, а также некоторые слепочные материалы.

Офтальмология, Основными областями применения полимеров в офтальмологии являются протезирование глаза, очковая и контактная коррекция, лекарственная терапия, включая использование физиологически активных полимеров, белков, синтетических аналогов нуклеотидов, офтальмологическая аппаратура. Широко используют полимерные шовные и перевязочные материалы, дренажи и т. д. П. м., применяемые в офтальмологии, кроме обычных мед. требований, в ряде случаев должны обладать прозрачностью и смачиваемостью.

В реконструктивной офтальмологии наибольшее распространение нашли полимеры из акрилата — полиметилметакрилат марки СТ-1, дакрил-4Б и др. Они используются для изготовления искусственного хрусталика (см.), кератопротезов (см. Кератопротезирование), протезов глазного яблока (см. Протез глазной), а также роговичных и склеральных жестких контактных линз (см.), очков (см.) и т. д. Силиконовые каучуки применяют при лечении отслойки сетчатки, для изготовления искусственного стекловидного тела, интраокулярных линз, кислородопроницаемых мягких контактных линз. Водонабухающие полимеры на основе гомо- и сополимеров монометакрилата, этиленгликоля, N-винил-пирролидона и других подобных мономеров используют для изготовления мягких контактных линз. Клин, исследования показали, что благодаря хорошим оптическим свойствам и высокой биосовместимости гидрогели являются также перспективным классом П. м. для глазного эндопротезирования.

Водорастворимые полимеры находят применение для приготовления глазных эмульсий, суспензий, капель, которые, как правило, обладают пролонгированным действием. В СССР рекомендованы к фармакол, применению водорастворимые производные целлюлозы, полиэтиленгликоль и некоторые другие полимеры, а также глазные лекарственные пленки пролонгированного действия (см. Лекарственные пленки).

См. также Высокомолекулярные соединения.

Таблицы

Таблица 1. НЕКОТОРЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В МОДЕЛИРОВАННЫХ УСЛОВИЯХ (по А. Н. Бокову, 1977)

Название исследования

Цель исследования

Санитарно-химическое

Качественная и количественная идентификация химических веществ в воздушной среде

Одориметрическое

Определение наличия, интенсивности и характера запаха воздуха; выявление его раздражающего действия

Клинико-физиологическое

Изучение рефлекторных реакций на вдыхание загрязненного воздуха

Хронический токсикологический эксперимент

Выявление хронического резорбтивного действия

Цитогенетическое

Выявление мутагенного действия

Изучение влияния на репродуктивную функцию организма

Выявление гонадотропного, эмбрио-тропного и тератогенного эффектов

Аллергологическое

Выявление аллергенного действия

Изучение бластомогенного влияния

Выявление канцерогенного, коканце-рогенного эффектов

Таблица 2. ЦЕЛЕВОЕ НАЗНАЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОЛИМЕРОВ В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

Класс полимера

Название полимера

Целевое назначение в медицинской практике

Кремнийорганические соединения

Полисилоксаны

Изделия для контурной пластики мягких тканей, детали аппаратов искусственных органов, компаунды (сложные соединения полимерных материалов) для окклюзии протоков поджелудочной железы, ортопедические изделия

Полиакрилаты

Полигидрооксиэтилме-такрилат (НЕМА)

Изделия для кератопротезирования, искусственные эмболы для внутрисосудистой окклюзии, изделия для контурной пластики мягких тканей

Полиметилметакрилат (оргстекло)

Изделия для кератопротезирования, детали аппаратов — искусственная почка, сердце — легкие и др.

Цианакрилатовый

Клей

Бесшовное соединение тканей при операциях

Полиамиды

Полидодеканамид (полиамид 12)

Протезно-ортопедические изделия

Поликапроамид (капрон)

Протезно-ортопедические изделия, хирургические нити

Полиолефины

Полипропилен

Нити, детали искусственных клапанов сердца, протезы сосудов

Полиэтилен (высокого давления)

Изделия для кератопротезирования, детали аппаратов — искусственная почка, сердце — легкие

Фторированные полиолефины (политетрафторэтилен или фторопласт 4)

Нити, протезы сосудов и клапанов сердца, фетр и трикотажная ткань для реконструктивных операций на сердце

Полиуретаны

Клей — КЛ3

Бесшовное соединение мягких тканей при операциях

Сегментированный полиуретан (avcotan)

Камеры искусственного сердца, внутрисосудистое баллоны, протезно-ортопеди-ческие изделия

Полиэфиры

Полиглактин

Нити (vicril), перевязочный материал, протезно-ортопедические изделия

Полигликолид

Нити (dexon), перевязочный материал, протезно-ортопедические изделия и др.

Поликарбонат

Корпуса, детали искусственных желудочков и кардиостимуляторов

Полиэтилентерефталат (лавсан)

Сетки, нити, протезы сосудов, ленты для пластики связок и сухожилий



Библиография: Балашов В. Е. и др. Токсикологическая оценка летучих веществ, выделяющихся из синтетических материалов, Киев, 1968; Вайн-берг 3. С. и Симовский-Вейт-к о в Р. С. Отдаленные результаты аллопластики полового члена при импотенции, Урол, и нефрол., № 5, с. 44, 1971; Вильямс Д. Ф. и P о уф Р. Имплантаты в хирургии, пер. с англ., М., 1978; Гер не р М. М. и др. Основы материаловедения по стоматологии, М., 1969; Гигиена и токсикология полимерных строительных материалов и некоторых химических веществ, под ред. А. Н. Бокова, в. 1—3, Ростов н/Д., 1968—1977; Гигиена полимерных материалов, применяемых в строительстве, под ред. К. И. Станкевича, Киев, 1973; Гигиена применения полимерных материалов и изделий из них, под ред. JI. И. Медведя, в. 1, Киев, 1969; Гигиена применения полимеров, под ред. К. И. Станкевича, Киев, 1976, библиогр.; Гуриче-в а 3. Г. и др. Санитарно-химический анализ пластмасс, Л., 1977, библиогр.; Лосев И. П. и Тростя н-с к а я Е. Б. Химия синтетических полимеров, М., 1971; Нападов М. А. Самотвердеющие пластмассы отечественного производства и их применение в стоматологии, М., 1971, библиогр.; Охрана окружающей среды при производстве пластмасс и гигиена применения пластмасс, под ред. Т. Н. Зеленковой и Б. Ю. Калинина, Л., 1978; Парк Д.В. Биохимия чужеродных соединений, пер. с англ., М., 1973; Перегуд Е. А. Санитарная химия полимеров, Л., 1967; Полимеры в медицине, под ред. Н. А. Пла-тэ, пер. с англ., М., 1969; Полимеры медицинского назначения, под ред. Сэноо Манабу, пер. с японск., М., 1981; Попе л e в а Г. С. и Музовская О.А. Силиконы в медицине, Сов. мед., № 5, с. 29, 1969; Поюр овская И. Я., Власова Н. К. и Сутуги-н а Т. Ф. Полимеры в стоматологии, Мед. техника, № 4, с. 26, 1974; Применение полимеров медицинского назначения в стоматологии, под ред. В. А. Дунаевского, Л., 1977; Рабинович И. М. Применение полимеров в медицине, Л., 1972, библиогр.; Реконструктивная офтальмология, под ред. М. М. Краснова, М., 1979; Справочник по пластическим массам, под рёд. М. И. Гарбара и др., с. 406, М., 1967; Станкевич К. И. и Шефтель В. О. Методы гигиенических исследований полимеров, Киев, 1969, библиогр.; Стрепихеев А. А., Деревицкая В. А. и Слонимский Г. Л. Основы химии высокомолекулярных соединений, М., 1966; Токсинология высокомолекулярных материалов и химического сырья для их синтеза, под ред. С. JI. Данишевского, М.— Л., 1966; Шефтель В. О. и Катаева С. Е. Миграция вредных химических веществ из полимерных материалов, М., 1978, библиогр.; Back К. С. Aerospace toxicology, Fed. Proc., у. 29, p. 2006, 1970; В Ion del Ph., Dufour B. et Auvert J. Replacement de l’uretfcre par une prothfcse en elas-tomfcre de silicone, J. Chir. (Paris), t. 104, p. 525, 1972; Hodgkiss W. S., Johns R. H. a. Swinchart J. S. Environmental testing of contaminant producing materials from the integrated life support system, Washington, 1967; P 1 a t h L. Bestimmung der Formalde-hyd-Abspaltung aus Spanplatten nach der Mikrodiffusions-Methode, Holz R oh- und Werkstoff, S. 312, 1966; он же, For-mal dehy d-Ab sp a 1 tung aus Spanplatten, ibid., S. 409, 1968; Scientific aspects of dental materials, ed. by J. A. Fraunhofer, L.—Boston, 1975; Stern A. a. o. A silicone polyester prosthesis for ureteral replacement, Trans. Amer. Soc. artif. intern. Org., v. 19, p. 370, 1973.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: