Введення гепарину в полімерний матеріал - полімери медичного призначення
Всі приклади, які були наведені в попередніх розділах, відносяться тільки до таких синтетичних матеріалів, які в тій чи іншій мірі, але обов`язково викликають тромбоутворення. Речовиною, найбільш ефективно запобігає утворенню тромбів, є гепарін- він вивчений досить Детально. У розділі, де розглянуто природний механізм згортання крові, ми вже відзначали, що гепарин є кислий мукополісахарид, що перешкоджає подальшій активації IX фактора згортання. З огляду на хорошій розчинності гепарину в крові його використовують досить просто - у вигляді шару, нанесеного на полімер і щільно адсорбованого на його поверхні. Якщо ж ввести гепарин до складу полімеру у вигляді добавки, то він швидко витече назовні, і ефект дії, природно, зникне. Таким чином, очевидна постановка завдання: не втрачаючи активності гепарину, зафіксувати його на полімері і утримувати там протягом досить тривалого часу. Для вирішення цього завдання були розроблені два способи, заснованих на використанні іонних і сполучених зв`язків. Нижче обидва ці способи розглядаються окремо.
Спосіб з використанням іонних зв`язків. З огляду на те, що гепарин є полівалентним поліаніоном, його можна зафіксувати двома шляхами: або використовуючи катіони, які зшивають його мостіковимі зв`язками з полімерним матеріалом, або вводячи в полімер катіонні групи з утворенням іонних зв`язків. Як характерний зв`язує агента можна вказати на бензіламмонійдіхлорід або на трідодецілметіламмонійхлорід- будова їх описується наступними формулами:
Очевидно, що з гепарином ці агенти здатні утворювати комплекси, нерозчинні у воді. Вперше в історії гепарин в даному аспекті використовував Gott, який застосував методику, що отримала назву способу GBH. За цим способом полімерний матеріал обробляють графітової емульсією, після чого адсорбируют на його поверхні бензил-аммонійхлорід, а потім обробляють водним розчином гепарину, фіксуючи останній на поверхні полімеру з утворенням іонних зв`язків. Згодом описаний спосіб був удосконалений, зокрема, замість графіту було запропоновано використовувати трідодецілметіламмонійхлорід. Реалізація обох методик освіти іонних зв`язків при здійсненні in vivo зажадала дуже мало часу, а матеріал показав надзвичайно високу антітромбогенность. Разом з тим при реалізації виникли і досить важкі проблеми: по-перше, в результаті седиментації зв`язує агента гепарин випливає, в зв`язку з чим більш-менш тривале утримання неможливо-по-друге, практичному використанню способу перешкоджає токсичність пов`язують агентів.
Зважаючи на вказані труднощів були проведені дослідження, спільне завдання яких полягало в тому, щоб ввести катіонні групи безпосередньо в макромолекулярні ланцюги синтетичного матеріалу. Зокрема, був розроблений метод, що полягає в тому, що у-амінопРопілтРіетоксісілан (СН3СН2О) 3SiCH2CH2CH2-.NH2 пов`язують хімічними зв`язками з ОН-групами двоокису кремнію (наповнювача силіконового каучуку), після чого переводять в хлоргидрат [34].
Пропонувалося також хлорметіліровать полістирол з подальшою кватернізаціей діметіламіноаніонамі [35]. Повідомлялося про синтез полімеру, званого Ionen, який містить в основний макромолекулярной ланцюга четвертинний азот [36]. Була описана модифікація целюлози введенням в неї етиленіміну [37]. Публікувалися і багато інших пропозиції, проте в усіх випадках гепарин витягувався занадто швидко-зафіксувати і втримати його на досить тривалий час не вдавалося. Схематично типові методи іонного зв`язування гепарину можна представити таким чином:
Мал. 26. Схема отримання гепаринвмісних гідрогелю. R: Сополимер вінілхлориду з етиленом і вінілацетату SD: Сополимер
Японські дослідники [20, 21, 73] провели велику роботу з метою подолання зазначених недоліків. Використовуючи в якості відправного моменту виключно високу біологічну сумісність гидрогелей, вони синтезували гідрофільний матеріал з хімічно зв`язаним гепарином. Принципова схема отримання гепаринвмісних гідрогелю приведена на рис. 26.
Весь процес складається з наступних стадій. Спочатку синтезують гідрогель шляхом прищепленої кополімеризації до гідрофобному еластомером (етилен-вінілацетат-вінілхлоридна терсополімер) гидрофильного поліетіленглікольметакрілата і четвертинної солі дітіламіноетілметакрілата, а потім проводять взаємодію з гепарином. Автори, які запропонували цей спосіб, встановили, що цілком досяжна абсорбція досить великої кількості гепарину у внутрішніх частинах гідрогелю. Отже, регулюючи вміст води в гідрогель, можна підтримувати постійну незмінну швидкість виділення невеликої кількості гепарину (аж до микроколичеств) з поверхні гідрогелю протягом тривалого часу.
Таким чином, шляхом підбору відповідної швидкості витікання гепарину була отримана можливість підтримувати задану антітромбогенность матеріалу протягом тривалого періоду часу без якого б то не було травмування крові і шкоди для її коагуляционной здатності. Катетери, виконані з матеріалу, синтезованого описаним способом, були поміщені (в клінічних умовах) в нижню порожнисту вену, і, не дивлячись на те що обсяг гепарину, включеного в матеріал катетера, вимірювався мікрокількостей, тромбоутворення не спостерігалося, в усякому разі, в практично відчутних масштабах. На сучасному теоретичному рівні механізм процесу ще багато в чому неясний [22,74, 75].
Спосіб фіксації сполученими подвійними зв`язками. За сучасними поглядами, антикоагуляционное дію гепарину визначається присутністю груп SO-3 і тому здійснено безліч експериментів з метою зафіксувати гепарин на поверхні полімерного матеріалу за допомогою сполучених зв`язків, використовуючи ОН-групи. Нижче наведено кілька практичних прикладів таких реакцій- індексом Н (в квадратній рамці) в структурних формулах представлений гепарин.
Приклад 1. Поєднання полістиролу з изоцианатом [23]:
Приклад 2, Взаємодія полімеру, що містить ціаногрупи, з Аддукт хлорціанурата гепарину [24]:
Приклад 3, Сополимеризация ізоціанатсіланового похідного гепарину з силіконом [25]:
Приклад 4. Поєднання гідроксилвмісного полімеру з карбодиїмідів [26]:
Приклад 5. Глутальальдосочетаніе з гидроксилсодержащий полімером [27]:
Випробування полімерів, отриманих за цими схемами, показали, що, по-видимому, не вдається отримати матеріали, що володіють такою ж високою антітромбогенностью, що і полімери з іонної фіксацією гепарину. Основними причинами цього можна вважати такі фактори:
- з огляду на нерозчинність гепарину в більшості органічних розчинників умови реакцій жорстко лімітовані;
- всі реакції дуже складні через полівалентності гідроксильних груп гепарину;
- обсяг пов`язаного гепарину дуже невеликий;
- конформаційні зміни пов`язаного гепарину значно полегшують його дезактивацію.
Крім описаних робіт, відомі дослідження, спрямовані на те, щоб одночасно реалізувати обидва способи фіксації гепарину - з використанням іонних і сполучених зв`язків - в єдиному комплексному методі. Останній зводиться до наступних операцій. Використовуючи трідодецілметіламмоній-хлорид або аналогічний агент, фіксують гепарин на поверхні полімеру за рахунок іонних зв`язків, а потім пов`язують гепариновой одиниці глутаровий альдегідом, різко ускладнюючи тим самим розчинення і виділення гепарину [28].
Дослідження в області гепаринсодержащих матеріалів здійснюються в виключно широких масштабах, і розроблені способи поверхневої обробки полімерів принесли позитивні результати. Слід все ж визнати, що на сучасному рівні ще дуже далеко до абсолютної антітромбогенності матеріалу, тим більше до тривалого її підтримки. Вважається, що в природному стані гепарин в микроколичествах міститься в крові в якості продукту метаболізму і бере активну участь у збереженні динамічного балансу прискорення-уповільнення коагуляції крові. Відправною момент всіх досліджень полягає в тому, що контакт крові з чужорідним тілом викликає тромбоутворення, і подальші дослідження повинні дати відповіді на безліч питань в цій галузі. Невідомо, наприклад, запобігає чи утворення тромбу одним зі статистичними присутністю гепарину на поверхні чужорідного тіла або необхідно заповнювати кількість гепарину, щоб компенсувати його витрати на запобігання тромбозу. Вимагають пояснення і проблеми, що не мають безпосереднього відношення до фіксації гепарину і запобігання коагуляції крові, наприклад, процеси освіти гідрогелю та виникнення електростатичних зарядів, механізм змиваючого дії і багато інших питань.
