ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неклеточная и клеточная биодеградация полимерных имплантатов из "Полимеры медико-биологического назначения" Наиболее часто в качестве биодеструктируемых материалов выступают полимеры, способные к распаду за счет гидролиза содержащихся в них гидролизуемых групп (процесс Б.2.1). Обычно в результате этих реакций, протекающих в основной цепи или в боковых ответвлениях, увеличивается гидрофильность полимера или образуются продукты распада, растворимые в воде. [c.37] Чаще всего в качестве гидролизуемых групп выступают сложная эфирная, карбонатная, амидная, ангидридная, урета-новая, мочевинная, семикарбазидная и т.п. группы, имеющие аналогию со сложной эфирной и пептидной (амидной) группами, входящими в состав многих природных низкомолекулярных веществ и полимеров — липидов, пептидов, белков. [c.37] Эти высокомолекулярные соединения будут рассмотрены далее в соответствующих разделах. [c.38] Конечно, на протекание всех этих реакций могут оказывать различное действие низкомолекулярные вещества и ферменты, находящиеся в системе, а образовавшиеся продукты деструкции могут вступать в дальнейшие превращения. [c.38] При этом химический гидролиз протекает с каталитическим участием присутствующих в системе веществ в соответствии с различными механизмами (основной, кислотный, нуклеофильный, мицеллярный катализ, катализ ионами металлов, гидролиз в присутствии катализаторов фазового переноса). [c.38] Например, существенное влияние на скорость гидролиза полимеров оказывает присутствие в среде различных солей (рис. 1.4). [c.38] Ферментативный гидролиз играет более заметную роль в случае имплантатов, изготовленных из природных полимеров, или при наличии в полимере фрагментов, моделирующих их естественные субстраты. Примером таких полимеров являются полиуретаны, содержащие сахаридные фрагменты [18]. [c.39] Участвующие в процессах распада полимера ферменты могут находиться как в виде раствора в водной среде, так и в составе клеток, переместившихся к поверхности имплантата. [c.39] Хотя в первую очередь протекание химического и ферментативного гидролиза зависит от химического строения гидролизуемой группы и окружающих ее радикалов, на процесс разрушения имплантата влияют и другие особенности строения полимера. [c.39] как правило, скорость гидролиза увеличивается при повышении гидрофильности полимера или при введении в цепь гидрофильных фрагментов, а также при снижении степени кристалличности. [c.39] На гидролиз групп, находящихся в основной цепи или в боковом ответвлении, существенное влияние оказывают также стерическое или другое влияние соседних групп, конформация цепи, плотность макромолекулярного клубка и т.д. [c.39] Биодеструкции за счет химических и ферментативных процессов могут подвергаться как линейные, так и разветвленные и пространственные полимеры (рис. 1.5). [c.39] Изделия из более высокомолекулярных полимеров при прочих равных условиях в большей мере противостоят биодеградации, чем изделия из более низкомолекулярных полимеров. [c.40] Для некоторых полимеров, непосредственно не содержащих гидролизуемых групп, биодеструкция может протекать после предварительной стадии трансформации имеющихся в полимере других групп, в результате чего в полимере образуются уже гидролизуемые группы (процесс Б.2.2). [c.40] Конечно, в зависимости от строения полимера эти процессы могут быть кинетически последовательными или протекать одновременно. [c.40] под влиянием окисления дополнительные группы -карбонильные, энолизованные дикетонные, сложные эфирные группы образуются в полимерных спиртах, например, в полимерах, содержащих звенья винилового спирта [19]. Возможность протекания автоокисления, катализируемого ионами металлов и облегчающего дальнейший гидролиз системы даже при низком содержании кислорода, показана для полиэфиру-ретанов [18, 20, 21]. [c.40] В заключение можно отметить, что, несмотря на значительное число работ в области превращений полимеров в организме, механизмы их биодеструкции требуют дальнейшего исследования. [c.40] Второй механизм встречается реже и применим к хорошо набухающим в биологических жидкостях полимерным системам, когда скорость их проникновения в полимер превышает скорость распада. [c.41] Электронно-микроскопическое исследование биодеградации имплантатов, разрушающихся по первому механизму (на примере материалов полиуретанового типа), показало, что разрушение материала начинается с поверхности за счет химического и биохимического гидролиза с участием содержащихся в окружающей среде ионов и ферментов. Эта стадия биодеградации называется стадией неклеточной биодеградации, протекающей в соответствии с механизмами, отмеченными в разд. [c.41] Биодеградации в поверхностном слое предшествует стадия проникновения в него за счет диффузии окружающей жидкости. [c.41] Вернуться к основной статье