Електричні явища на поверхні полімеру - биосовместимость - полімери медичного призначення
Sawayer і співр. [21, 22] висунули версію фізико-хімічної конструкції шарів крові. Вона зводиться до того, що на внутрішній поверхні стінок кровоносних судин розташовані найдрібніші пори діаметром 2-5 нм, які повідомляються між собою послідовно або паралельно. Поверхня стінки судини і мікропор покрита бінарним електричним шаром товщиною до 1 нм і має негативний електричний заряд, що досягає-10 мВ і навіть-15 мВ. Виникнення заряду обумовлено аминогруппами, карбоксилом, сульфотолільнимі і іншими групами, що утворюють поверхню клітин, а також адгезованими на цій поверхні сульфатними групами, хлором, фосфатними і іншими групами. Що ж стосується інтими кровоносних судин, а також поверхні еритроцитів і тромбоцитів, то всі вони, будучи негативно зарядженими, взаємно відштовхуються і, отже, перешкоджають адгезії.
За описаною гіпотезі був поставлений наступний експеримент. Через трубку з нержавіючої сталі з негативно зарядженої внутрішньою поверхнею, а також через трубку з негативно зарядженого полісульфірованного полістиролу пропускали потік крові. Спостерігався антикоагуляційний ефект. Крім того, Murphy і співр. [23] повідомляли про антітромбогенном ефекті при контакті крові з негативно зарядженою поверхнею синтетичного Електрети типу тефлону або полівініленфторіда, який або пресували при високому тиску з подальшою електризацією, або піддавали інтенсивному радіаційному опроміненню, наводячи на його поверхню електрозарядов того чи іншого знака.
Ми теж експериментували в цьому напрямку-ефект вдавалося отримати далеко не завжди, і результати не були стабільними. Цілком ймовірно, мала відтворюваність результатів обумовлена або тимчасовими змінами поверхневого заряду Електрети в потоці крові, або нерівномірністю і перепадами в розподілі зарядів по ділянках поверхні. Взагалі дуже важко зупинитися на думці, що тільки негативний заряд бере участь у запобіганні тромбозу на поверхні полімерного матеріалу.
Коли рідина протікає по дотичній до твердого тіла, та її частина, яка безпосередньо стикається з твердою поверхнею, в силу своєї в`язкості диференціюється на кілька молекулярних шарів і фіксується на цій поверхні. Інакше кажучи, утворюється фіксована або адсорбована фаза. Отже, між протікає рідиною і поверхнею твердого тіла створюється перепад електропотенціалів, обумовлений нерівномірністю розподілу іонів і молекул. Цю різницю потенціалів прийнято позначати через і називати дзета-потенціалом. Кореляція між поверхневим динамічним електрикою і тромбоутворення на полімері привертає увагу досить давно.
Ще в 1950 р Horan і співр. [24] пропускали через скляні капіляри потоки крові, плазми та інших рідких середовищ і вимірювали потенціал течії. На підставі отриманих результатів визначали величину дзета-потенціалу. Розрахунки проводили з використанням формули Гельмгольца - Смолучовского:
де: г] - коефіцієнт вязкості- К - питома провідність, Е - електричний потенціал потоку рідини, що переміщається під тиском Р D - діелектрична постійна.
Зіставлення всієї плазми крові цілком і маркованих розчинів різних білків дало вагомі підстави говорити про те, що речовини, що відкладаються на капілярах (з скляним або з силіконовим покриттям), - це фібриноген і глобулін або ж обидва білка. Загальний дзета-потенціал крові становить, як відомо, - 6 МВ- у плазми крові цей параметр сягає -10 мВ. Така розбіжність розглядають як пов`язане з еритроцитами і гемоглобіном. При змішуванні з гепарином дзета-потенціал зміщується в негативну сторону, але відносно альбуміну подібного ефекту не спостерігалося. Така закономірність досить цікава.
Як говорилося вище, Мацумото і співр. [19] ретельно досліджували кореляцію між смачиваемостью матеріалу і його тромборезістентностью. Одночасно вони визначали дзета-потенціал. Їх висновки можна поділити в такий спосіб. Рівень дзета-потенціалу свідчить про негативну зарядженості майже всіх полімерів, однак взаімокорреляція цього параметра зі смачиваемостью вельми невелика. Таким чином, оцінка антітромбогенності полімеру, що базується тільки на значенні його дзета-потенціалу, представляється хиткою і дуже скрутній.
Сато і співр. [25] виконували трубки з тефлону і Тетрон з негативним дзета-потенціалом. На внутрішній поверхні цих трубок вирощували клітинну культуру і визначали дзета-потенціал поверхні останньої. На рис. 69 показана схема пристрою, зібраного спеціально для визначення потенціалу в трубці з полімеру, покритого клітинною культурою. Результати вимірювань представлені графічно на рис. 70. З графіка видно, що, якщо зразок з поліуретану з наклеєною на нього облаткою з Тетрон вимочити в культуральної рідини, що містить сироватку крові корови, то негативний електричний заряд зникне, а на поверхні полімеру, де вирощували культуру, полярність зміниться з виникненням позитивного потенціалу .
Мал. 69. Загальна схема установки, зібраної для вимірювання електричного потенціалу течії в полімерній трубці, на внутрішній поверхні якої вирощена культура клітини [2].
Мал. 70. Залежність тиску рідини від електропотенціалу течії в різних медичних матеріалах. Градієнт прямих пропорційний дзета-потенціалу [25].
1 - клітинна культура на тетроне- 2 - ПВХ- 3 - поліуретан з покриттям з 30% композиції НВ 4 -тетрон- 5 - поліуретан- 6 - поліефір- 7 - Тетрон, вимочений в культуральної рідини.
Стосовно воді скло має негативний дзетапотенціал, а парафін - нульовий. Саме тут лежить пояснення того, що на поверхні розділу між склом і кров`ю концентруються позитивно заряджені складові і легко групуються речовини, які ініціюють коагуляцію крові. Звідси ж зрозуміло і те, що при контакті з парафіном коагуляційний процес, навпаки, сповільнюється. Все це так, але тим не менше практично нереально тлумачити дуже складний механізм тромбоутворення, виходячи тільки з електричних явищ на поверхні полімеру. Цілком ймовірно, треба рухатися не по дорозі вивчення специфіки кожного окремого матеріалу, а поглиблювати і вдосконалювати методику досліджень тромбоутворення в аспекті його хімізму.
