Техника - молодёжи 1987-12, страница 17

лит без какого-либо намека на иерархию структур. В местах контакта с природной костью неизбежно концентрируются напряжения, и рано или поздно, а обычно, к сожалению, слишком рано, это приводит к разрушению. Причем разрушается не протез, а живая кость.

Недавно в нашей стране начаты работы по созданию нового поколения полимерных протезов. Уникальный комплекс биомеханических свойств природной ткани организма был воссоздан в протезе на основе многокомпонентных, так называемых композитных, полимерных материалов. Конечно, пока это даже не первое, а, если можно так сказать, нулевое приближение к оригиналу...

Другая проблема в протезировании — обеспечение так называемой «гемосов-местимости» полимеров. Да, материалы химически инертны, но это не спасает протезы сосудов от образования в них тромбов. Дело в том, что поверхность полимера адсорбирует, притягивает из крови тромбоциты. А как только их концентрация в каком-то месте возрастает, кровь свертывается и закупоривает сосуд.

Многие годы ученые разных стран бились над решением проблемы гемосов-местимости. Был найден весьма эффективный антикоагулянт — гепарин. Но как его использовать? Вводить в кровь путем инъекций? Это нужно делать постоянно. Включить в соетав полимера, из которого сделан протез, чтобы гепарин постепенно вымывался кровью и тем самым препятствовал образованию тромбов? Но через некоторое время весь гепарин окажется израсходованным и проблема возникнет вновь. А самое главное — при обоих этих способах антикоагулянт разносится по всему организму, и кровь не свертывается даже тогда, когда это нужно. Мы вызываем у больного искусственную гемофилию — тяжелейшее заболевание, при котором любая царапина может оказаться смертельной...

В лаборатории Платэ был найден способ решения этой проблемы. Вкратце он заключается в следующем. На поверхность полимерного протеза прививают длинные макромолекулы другого полимера, образующие ворсистое (на молекулярном уровне) покрытие. А к концам ворсинок прикрепляются молекулы гепарина. Таким образом, гепарин находится в крови и препятствует тромбооб-разованию. Он не уносится потоком крови, так как удерживается «на привязи». Наблюдения за собаками, у которых часть вены была заменена лавсановой трубкой с обработанной таким образом поверхностью, показали, что в течение шести месяцев никакого тромбообразо-вания не наблюдалось. Более того, после трех месяцев контакта с кровью внутренняя стенка протеза зарастала живой тканью, аналогичной той, которая покрывает стенки естественных кровеносных сосудов. А контрольные, необработанные протезы полностью тромбирова-лись через 6—8 часов после операции.

Полимеры в медицине используются

не только для изготовления протезов. Вот «искусственная кожа». Это полиуре-тановая пленка, на которую нанесен слой клеящего вещества. Она может растягиваться в 5 раз, что позволяет использовать ее для лечения ожогов на суставах, прозрачна, что дает возможность проверять состояние раны, не снимая повязки, газопроницаема, что позволяет организму дышать сквозь нее... Еще более эффективен для лечения ожогов многослойный материал, состоящий из поли-диметилсилоксановой мембраны для питания раны кислородом воздуха, тонкой растягивающейся полиамидной сетки для обеспечения механической прочности и покрытия из высокочистого коллагена, придающего пленке клеящие свойства. Применение таких материалов позволяет спасать людей, у которых обожжено до 85% поверхности тела. А ведь еще недавно ожог 65% тела считался смертельным...

Вероятно, недалеко то время, когда проблема искусственной кожи превратится из научной в чисто технологическую задачу — выпуска достаточного количества такого материала с необходимыми и гарантированными свойствами.

Можно упомянуть и о других применениях полимеров в медицине. Например, о лекарствах, вводимых в растворах полимеров — это обеспечивает им длительное действие. Или о новинке последних лет — терапевтических мембранных системах, накладываемых прямо на кожу. Кусочек такого «пластыря» способен предотвратить возникновение морской болезни даже у людей, совершенно не переносящих качку... Словом, поле для применения полимеров в медицине необозримо.

РЕОЛОГИЯ: «СОПРОМАТ» ДЛЯ ПОЛИМЕРОВ

— Реологию можно сравнить со «службой тыла» в армии,— так начал свой рассказ заведующий лабораторией реологии, профессор Валерий Григорьевич Куличихин.— Эта наука занимается изучением физико-химических, упругих и других свойств полимеров, которые, как известно, с точки зрения внутреннего строения представляют из себя очень густые жидкости. В лаборатории мы создаем и анализируем математические модели макромолекул полимеров.

Делается это так. Отдельные молекулы представляем в виде шариков, а химические связи между ними — в виде пружинок. Затем описываем такую цепочку системой уравнений и решаем ее на ЭВМ. В итоге находим релаксационные частоты молекулы, определяем, как она ведет себя под той или иной нагрузкой, какую работу надо совершить, к примеру, чтобы свернуть ее в спираль...

Автоматизированная установка для определения газопроницаемости мембран.

Ну а отсюда уже делаем выводы о вязкости, текучести, упругости и других свойствах исходного полимера. Следующая ступень — так называемая структурная реология. Здесь изучаются уже не отдельные макромолекулы, а общая структура полимера. Есть материалы, где молекулы группируются в домены — области, где их ориентация практически одинакова. Так вот, спрашивается — как зависит текучесть полимера от ориентации доменов между собой? И как надо ориентировать домены, чтобы повысить прочность полимерного волокна? Ответы на эти вопросы дает эксперимент.

Что сделано в нашей лаборатории за последние годы?

Впервые изучены реологические характеристики высокозастывающих (т. е. густых) нефтей и дорожных битумов, определены условия направленного регулирования этих характеристик.

Теоретически и экспериментально обосновано применение вибраций при формовке полимерных волокон. Это позволило поднять производительность оборудования и снизить брак. Нашли мы и способ, как подавлять неустойчивое течение полимерных струй из насадок шприц-машин и экструдеров — для этого в исходный полимер надо вводить структурообразующий наполнитель, химический состав которого, форму частиц и пр. мы также определили.

Наконец, разработан принципиально новый метод исследования течения полимеров — в поляризованном свете. На цветных снимках, сделанных с помощью микроскопа, хорошо видна структура доменов. Метод позволил определить критические режимы деформаций полимерного расплава, задающие так называемую формуемость изделий.

А сейчас мы занимаемся жидкими кристаллами. Но не теми низкомолекулярными соединениями, которые применяются в электронных часах, а высокомолекулярными полимерами. И область применения у них другая — для получения высокопрочных композитов, волокон и пленок. Работы здесь идут полным ходом, и скоро, я думаю, мы сможем уже более подробно рассказать о некоторых результатах.

15