Полимеры - это вещества, в которых составляющие их субъединицы повторяются много раз, что делает их молекулярную массу относительно большой. Полиуретаны (PU, PUR) - это полимеры с сильно дифференцированными свойствами. Возможность изменять их структуру и другие параметры в широком диапазоне делает их широко используемыми в промышленности, например, в производстве лаков, красок, клеев, мебельной пены, одежды. Полиуретаны - это соединения, получаемые путем химического синтеза. Несмотря на их неестественное происхождение, некоторые из них используются в медицине в виде биоматериалов
Биоматериалы - это те соединения, которые способны взаимодействовать с живыми клетками, не увеличивая их гибель - это свойство называется биосовместимостью. Биоматериал не следует путать с биологическим материалом (который имеет генетический материал), они не являются синонимами. Способность биоматериалов взаимодействовать с живыми клетками тела используется для создания имплантатов. Имплант - это медицинское устройство, которое полностью или частично вводится в тело.
Ожидания от имплантатов и биоматериалов сегодня более строгие и разнообразные, чем раньше. Некоторые из них необходимы для механической поддержки тела, например, стенты, похожие на маленькие «пружины», очищают и укрепляют кровеносные сосуды. Иногда важным аспектом является биостабильность, заключающаяся в неспособности разрушаться под действием организма. Имплантаты, предназначенные для пребывания в организме более 29 дней, считаются биостойкими. Их применяют, когда уровень повреждения ткани настолько велик, что она не может восстановить свои первоначальные свойства. Они используются в реконструктивной и пластической хирургии, при создании частей или целых замен органов, протезов, линз и т.д. Эти типы включают, например, кардиостимуляторы, использующие биостабильные эфирные полиуретаны. Нежелательное биоразложение такого биоматериала может привести к острому воспалению, повреждению имплантата и резкому снижению его функциональности, что может даже привести к смерти его владельца. Однако в некоторых случаях желательной особенностью является контролируемое и предсказуемое биоразложение имплантата. Независимо от типа имплантата, он должен ускорять процесс лечения, поддерживать процессы регенерации, быть нечувствительным к агрессивной среде организма и минимизировать риск бактериальной инфекции.
Биоматериалы предназначены для стабилизации тканей до тех пор, пока тело не восстановится в достаточной степени. Разложение биоматериала можно смоделировать так, чтобы оно иногда приводило к высвобождению биологически активных соединений. Это может быть, например, антибиотик или соединение, увеличивающее скорость восстановительных процессов; например, полиуретаны с аскорбиновой кислотой в своей молекуле поддерживают дифференцировку остеобластов, то есть клеток, образующих кость. Все продукты распада биоразлагаемого биоматериала должны быть полностью нетоксичными. Несмотря на отсутствие токсичности, их слишком интенсивное появление в среде имплантата может привести к острому воспалению. Общий механизм биодеградации биоматериалов, который также применим к полиуретанам, следующий:
Биоразложение начинается с адсорбции, а затем проникновения биоразлагаемых соединений в биоматериал. Какие соединения способны осуществлять этот процесс, зависит от характеристик биоматериала. Эти соединения включают, но не ограничиваются ими, ферменты, воду, соли и перекись водорода. Следующий шаг - разрезать ковалентные ковалентные связи. Это вызывает снижение молекулярной массы. Этот процесс повторяется много раз, что приводит к снижению прочности биоматериала. Когда его фрагменты достаточно малы, они диффундируют в окружающую среду, в которой находятся. В результате происходит похудание. Правильный темп этих изменений важен. Слишком быстрая деградация может привести к ухудшению или потере функциональности имплантата
Механизмы биоразложения ПУ включают ферментативную деградацию, окислительные процессы и гидролиз. Ферментативная деградация более специфична, чем гидролиз, а также менее эффективна. Чтобы ферменты биоразлагали полиуретан, необходимо ввести в его молекулу фрагменты, распознаваемые ферментами, например аминокислотные последовательности. В этом механизме используются ферменты с различной субстратной специфичностью, например коллагеназа, химотрипсин, фибринолизин. Окислительные процессы в настоящее время неприменимы из-за проблемы с их контролем. В настоящее время они намеренно ограничены, насколько это возможно, даже в случае биоразлагаемых полиуретанов. Гидролиз биоразлагаемых полиуретанов основан на механизмах введения молекул воды, в которых есть функциональные группы, например эфир, уретан, мочевина. Иногда этот процесс называют обратной конденсацией
Полиолы или многоатомные спирты содержат по крайней мере две группы -ОН в структуре своих молекул. Эти составы создают гибкие сегменты PU. Они обладают рядом особенностей, которые делают их применимыми в синтезе ПУ для медицинских задач. Они биосовместимы, прочны, устойчивы к истиранию и устойчивы в окружающей среде, создаваемой организмом. Знание различий между гибкими и жесткими сегментами полиуретанов позволяет контролировать процессы биодеградации. Поли (-капролактон), полигликолевая кислота, полимолочная кислота и их сополимеры наиболее часто используются в синтезе биоразлагаемых полиуретанов, используемых в медицине.
Такие применения включают, например, реконструкцию тканей, производство клеточных каркасов и даже изготовление повязок. Клеточные каркасы (каркасы) используются, среди прочего, для замены костей, поврежденных переломами, неопластическими изменениями или костями, возникшими в результате остеопороза. Поры, присутствующие в имплантатах, соединяются друг с другом, создавая сеть неопределенной формы, обеспечивая питание костей, вывод ненужных метаболитов, деление клеток и регенерацию тканей. Слишком маленькие поры препятствуют эффективному проникновению клеток организма в имплантат, а слишком большие отрицательно сказываются на механических свойствах. Их размер обычно колеблется в пределах 15-300 нм. Проблема при создании такого имплантата состоит в том, чтобы управлять параметрами биоразложения, включая определение размера, таким образом, что они коррелируют с реконструкцией поврежденной кости
Биоразлагаемые полиуретаны также используются в качестве перевязочного материала. Они характеризуются способностью одностороннего проникновения газа, что защищает поврежденные ткани от загрязнения окружающей среды, позволяя дышать. Кроме того, ПУ положительно влияет на процесс создания фибриновой матрицы. При свертывании крови фибрин создает трехмерную структуру. К нему прикрепляются клетки и соединения, цель которых - восстановить поврежденную ткань. Хотя полиуретаны уже используются в перевязочных материалах, они все еще проходят испытания (в модифицированных вариантах). Модификации включают: сочетание ПУ с антибактериальными липидами, триацилглицеринами, желатином, ионами серебра, активированным углем
Более 50 лет полиуретаны были самым популярным направлением исследований в области биоматериалов из-за их уникальной способности изменять свойства при сохранении биосовместимости. Увеличение разнообразия и качества биоматериалов может способствовать сокращению количества трансплантатов в пользу восстановления дегенерированных тканей и органов. Не исключено, что в будущем установка имплантатов будет направлена на преодоление индивидуальных барьеров. Вместо биоматериалов с характеристиками, максимально приближенными к тканям человека, будут проводиться поиски биоматериалов, превосходящих их. Продажа строительных материалов в Москве по цене от производителя ✓ Поставки с завода ✓ Быстрая доставка и разгрузка манипулятором ★ Обращайтесь! Купить кирпич в компании МосКерам ☎ 8 800 555 44 33 ☎ Компания Москерам с 2010 года является дистрибьютором строительных и отделочных материалов: облицовочного и строительного кирпича, керамических и газосиликатных блоков, сухих смесей, цемента и т.д. различных марок и производителей.
