Взаємодія полімеру з складовими крові - полімери медичного призначення
Розбір поняття гемосумісність стосовно синтетичним високомолекулярним речовинам, висвітлення основних досліджень в цій області дозволяють зробити висновок, що на сучасному етапі ще не вдалося створити такий полімерний матеріал, який абсолютно не травмував б кров. Будь-яке синтетична речовина при контакті з кров`ю так чи інакше взаємодіє з її інгредієнтами. Серед комплексу взаємодій найбільш важливими акціями є, мабуть, адсорбція і денатурація білка плазми на поверхні полімерного матеріалу, когезия тромбоцитів і звільнення тромбоцитів факторів. В останні роки в зв`язку з швидким прогресом техніки аналізів, удосконаленням вимірювальної апаратури і методики вимірювань почав швидко зростати обсяг інформації в цій області. Всі ці зміни досить докладно розглянуті в останньому розділі монографії, тому тут не викладаються. В цьому розділі лише реферативно підсумовані новітні відомості про взаємодію синтетичних полімерів, точніше, їх поверхні з кров`ю.
Адсорбція, денатурація і десорбція білка плазми
Швидкість адсорбції білка плазми поверхнею полімеру визначається властивостями останнього, природою білка і зовнішніми умовами адсорбційного процесу. Після закінчення деякого часу - від кількох секунд до кількох десятків хвилин - швидкість стабілізується, і кількість адсорбируемого речовини (білка) стає постійним.
При побудові ізотерм адсорбції білка плазми крові водними розчинами різних речовин (без домішок) виходить відомий графік Лангмюр.
Мал. 29. Ізотерми (37 ° С) адсорбції альбуміну різними полімерами (49).
1 - поліефір-уретан- 2 - силіконовий каучук- 3 - тефлон.
На рис. 29 наведені такі ізотерми для декількох високомолекулярних речовин по відношенню до альбуміну [49]. З кривих випливає, що величина адсорбционного насичення змінюється в залежності від природи полімеру.
Brash і співр. [50, 51] вперше детально досліджували ізотерми адсорбції альбуміну, v-глобуліну і фібриногену поверхнею різних полімерних матеріалів. На підставі отриманих даних були висунуті наступні припущення. Будь-гідрофільний полімер шляхом фізичної адсорбції необоротно формує мономолекулярний шар білка, т. Е. Відбувається так звана монослойная адсорбція. Що ж стосується стану макромолекулярних ланцюгів гідрофільних полімерів, то вони зберігаючи первинну форму, дуже щільно упаковуються в положенні «хвіст до голови».
Результати численних досліджень, які проводилися вже після робіт Brash, показали, що адсорбція білка полімером не є простим, однозначним актом [60]. Перш за все було констатовано, що адсорбція аж ніяк не є незворотною, і в результаті багаторазового повторення сорбції - десорбції встановлюється динамічна рівновага. Отже, варіюючи середу реакції, можна досить легко ініціювати оборотну адсорбцію [56, 57, 58]. Було знайдено, що в залежності від природи полімеру мають місце розбіжності як в кількості адсорбируемого білка плазми, так і в швидкості процесу [52, 59, 62], а також значно змінюються ступінь денатурації білкових молекул і величина адсорбційних сил. Одним словом, експериментальні дані дозволяють стверджувати, що адсорбція має ряд специфічних особливостей і протікає вибірково. Взагалі гідрофільні полімери відрізняються від гідрофобних тим, що адсорбують менший обсяг білка, причому денатурація ж тут протікає досить легко і гладко.
У крові різні білки плазми знаходяться, як відомо, у вигляді суміші, тому необхідно мати дані про те, в якому напрямку йде конкуруюча селективна адсорбція білкових речовин. У табл. 19 наведені результати двох практичних робіт в цьому напрямку, здійснених незалежно двома групами дослідників [52, 53].
Таблиця 29. Селективна адсорбція білків плазми крові різними полімерами і когезія тромбоцитів
В обох випадках в якості фторопласту використовували сополимер фтор-етилену з пропиленом, як силікону - поліметилсилоксан медичного класу чістоти- поліуретан - сегментований поліпропіленгліколю (молекулярна маса 1025). Селективність адсорбції висловлювали процентним співвідношенням сорбованих альбуміну, Уліна і фібриногену. Розмірність для вираження ступеня когезии тромбоцитів: од / 20 000 мкм2. Kim і співр. [52] визначали адсорбцію білків за такою методикою. Готували поліфосфатний розчин, в 200 мл якого міститься 50 мг альбуміну, 30 мг у-глобуліну і 15 мл фібриногену, і вводили його в контакт з полімером на 3 хв при 37 ° С. Когезию тромбоцитів визначали способом in vivo в зоологічному експерименті (на вівці). Для контролю ці ж дослідники [52] визначали селективну адсорбцію білка прямим вимірюванням безпосередньо з крові, і результати виявилися досить близькими представленим в табл. 29. Lyman і співр. (53) експериментували методом ex vivo з артеріальною кров`ю собаки. Результати з`ясовувалися після циркуляції крові протягом 1 хв.
Таким чином, і в методиці і в умовах обох експериментальних циклів існували розбіжності, але тим не менше вдалося вивести деякі загальні закономірності, які можуть бути резюмовані у вигляді двох основних положень.
- Кількісна адсорбція білків плазми не дорівнює відношенню їх концентрацій в крові (або в фосфатному буфері), і це свідчить про яскраво вираженому виборчому характері сорбційної процесу.
- Селективна сорбція набуває ті чи інші характерні особливості під дією природи і специфіки полімерного матеріалу. Так, тефлон найбільш легко адсорбуються
фібриноген, тоді як поліуретан схильний до сорбції альбуміну.
Причини виборчого характеру адсорбції поки ще багато в чому неясні, проте вдалося констатувати одну надзвичайно важливу закономірність, найтіснішим чином пов`язану з процесом тромбоутворення на всьому його протяженіі- від адгезії тромбоцитів до формування тромбу. Закономірність ця полягає в тому, що селективна адсорбційна здатність різних полімерів по відношенню до одного і того ж білку плазми крові неоднакова і залежить від хімічної будови цих полімерів. Кількість і склад білка, сорбованої в живому організмі, зазнає безперервні зміни, як миттєві, так і більш повільні. При цьому не можна забувати, що в присутності гепарину зміни не припиняються [61].
