4. Полимеры биомедицинского назначения

4.1. Полисилоксаны

Синтез, свойства силоксановых каучуков биомедицинского назначения, способы переработки в изделия, свойства и области применения материалов на их основе рассмотрены в многочисленных специальных, обзорных статьях и монографиях. Силоксановые каучуки, полимерная цепь которых состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода, в зависимости от молекулярной массы и природы заместителей у атомов кремния, могут существовать в виде жидкостей с широким диапазоном вязкости (от единиц до десятков миллионов сСт). В медицине полисилоксаны используются в качестве жидкостей (масел, гелеобразных материалов) в кремнийорганических композициях, отверждаемых перед операцией или в живом организме, и, собственно, в виде твердых и мягких пористых эластомерных материалов. Силоксановые эластомерные материалы обладают высокой биосовместимостью. Видовое разнообразие позволяет хорошо имитировать текстуру заменяемого органа или живой ткани. Силоксановая резина легко скальпируется, характеризуется низким коэффициентом трения и плохой адгезией практически к любой поверхности, что обеспечивает легкость и безболезненность введения и удаления из организма. Кроме того, полисилоксаны обладают прекрасной газопроницаемостью, селективностью по газопроницаемости, высокой термической и гидролитической устойчивостью.

Эластомерные материалы на основе полиорганосилоксанов применяются в сердечно-сосудистой хирургии, ортопедии, пластике мягких тканей, восстановительной хирургии, при лечении желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы и желчных протоков, урологии, гинекологии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии, отоларингологии, офтальмологии, при создании перевязочных средств.

Основным недостатком эластомерных силоксановых материалов, ограничивающим их применение в медицине, является низкая прочность (условная прочность при растяжении ненаполненных резин, 0,2 - 0,4 МПа, наполненных - 6-8 МПа). При этом они имеют ограниченный интервал относительных удлинений (300 – 600%) в зависимости от марки резины, низкое сопротивление раздиру (12 - 13 кН/м у наполненных резин). Другие недостатки - неспособность к самогерметизации, неудовлетворительная гемосовместимость, особенно при небольшой скорости кровотока, недостаточно хорошая устойчивость к фагоцитарному расщеплению и, наконец, высокая стоимость материалов.

Высокомолекулярные силоксановые каучуки вулканизуют радиационным пероксидным методами и по реакции гидросилилирования. Наличие в резинах следов продуктов разложения перекиси (2,4-дихлорбензоила и, особенно, 2,4-дихлорбензойной кислоты) и использование наполнителя (медицинских сортов мелкодисперсной двуокиси кремния) приводит к снижению тканесовместимости материалов.

4.2. Полиуретановые эластомеры.

Среди полиуретановых материалов важнейшее значение с точки зрения биомедицинского применения имеют эластичные сегментированные ароматические и алифатические полиэфируретаны и полиэфируретанмочевины, синтезированные, преимущественно, на основе простых полиэфиргликолей, ароматических или алифатических низкомолекулярных диизоцианатов и ароматических или алифатических низкомолекулярных диаминов или диолов.

По своей химической структуре указанные полимеры являются блок-сополимерами, состоящими из уретановых или уретанмочевинных жестких блоков, определяющих прочностные свойства материала и полиэфирных мягких блоков, ответственных за его эластические свойства. Возможность варьирования химического состава, молекулярной массы мягких блоков и количественного соотношения мягких и жестких блоков позволяет получать материалы с необходимым комплексом свойств.

Указанные материалы характеризуются отличной биосовместимостью, превосходной стойкостью к истиранию, высокой прочностью при растяжении, высокой стойкостью к изгибу. Использование в качестве мягких блоков простых полиэфиргликолей обеспечивает высокую гидролитическую устойчивость материала в условиях длительного контакта со средами организма. Одним из важнейших преимуществ ряда, эластичных ПУ перед другими эластомерными материалами биомедицинского назначения, определяющим области их применения в. медицине является высокая гемосовместимость, обусловленная, как полагают, особенностями химического состава и микрофазового разделения структуры.

Благодаря высокой био- и гемосовместимости эластичные ПУ широко используются для изготовления ответственных изделий, применяемых в сердечно-сосудистой хирургии, таких как детали искусственного сердца, сосудистые протезы, внутриаортальные баллон-катетеры, детали ритмоводителя сердца, детали и узлы к аппаратам экстракорпорального кровообращения и некоторых других, для изготовления имплантатов, применяемых в восстановительной хирургии и косметологии, шовных и перевязочных материалов, терапевтических систем с пролонгированным выделением лекарственных препаратов, изделий, используемых в стоматологии, в качестве основы модифицирующих покрытий для других полимерных материалов.

Серьезным недостатком полиуретановых эластомеров является склонность к растрескиванию поверхности изделий при длительном контакте с организмом, увеличивающаяся с возрастанием доли мягких блоков и в условиях многократной деформации. Причинами таких изменений, по приведенным в литературе оценкам, считаются усиление микрофазового разделения структуры ПУ, и протекание окислительных процессов в поверхностном слое под воздействием компонентов биологических сред. Полиуретансилоксан Авкотан, полученный в результате модификации ПУ полисилок-сановыми блоками, обладает повышенной гемосовместимостью, меньшей склонностью к растрескиванию поверхности в процессе длительной эксплуатации изделий в контакте со средами организма, однако уступает некоторым ПУ по эластическим свойствам.