СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОТРУБОК ХИТОЗАНА ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»
реклама
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОТРУБОК ХИТОЗАНА Т.С. Бабичева, Н.О. Гегель, А.Б. Шиповская ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» E-mail: [email protected] Несмотря на огромные успехи современной медицины, больные с сердечно-сосудистыми заболеваниями нуждаются не только в лекарственной терапии, но и в протезах кровеносных сосудов, позволяющих после хирургического вмешательства жить обычной жизнью человека [1-3]. В настоящее время распространены протезы кровеносных сосудов, получаемые из синтетических полимеров, например, политетрафторэтилена, фторлона и др. [2, 4]. Однако данные протезы далеки от идеальных и имеют целый ряд недостатков. В последние годы большее внимание уделяется экологически чистой и безопасной «зеленой химии», что позволило разработать протезы и заплаты кровеносных сосудов из биоматериалов, в частности, путем различных модификаций околосердечной сумки и внутренней грудной артерии крупного рогатого скота [3]. Эти способы сложны и затратны. Кроме того, такие биопротезы могут вызывать в организме человека аутоиммунные реакции. В связи со сказанным, поиск новых полимеров для создания протезов и заплат кровеносных сосудов является актуальной задачей, для решения которой можно использовать аминополисахарид хитозан. Он относится к классу искусственных полимеров, обладает биосовместимостью с тканями человека, нетоксичностью, неаллергенностью и способствует регенерации тканей. В процессе получения хитозана практически полностью утрачивается его антигенность. Целью настоящего исследования является получение миктротрубок хитозана, анализ их морфологии и физико-механических свойств. Использовали высокомолекулярный хитозан производства ЗАО «Биопрогресс», в качестве растворителя – гликолевую и молочную кислоты фармакопейного применения. Содержание полимера в формовочном растворе варьировали в диапазоне 2.5–4 мас.%. Получение микротрубок проводили двумя способами: мокрым и сухим. По мокрому способу раствор полимера наносили на стеклянный стержень с круглым сечением диаметром 5 мм, затем погружали в 5%-ный раствор NaOH и оставляли на 12 часов. В течение данного времени происходило формирование стенок трубки. По сухому способу раствор полимера также наносили на стеклянный стержень с круглым сечением, погружали в 50%ный раствор триэтаноламина на 1 минуту и сушили при 50°С в сушильном шкафу в течение 3 часов до полного испарения растворителя. Затем погружали в раствор NaOH на 10–20 минут. Образцы трубок, полученных мокрым и сухим способом, снимали со стержня, отмывали дистиллированной водой до нейтральной реакции и хранили в набухшем состоянии в дистиллированной воде. В качестве примера на рисунке приведены фотографии микротрубок хитозана, полученных по мокрому способу. Видно, что внутренняя и внешняя поверхность стенок микротрубок, полученных из раствора хитозана как в молочной, так и в гликолевой кислотах, прозрачная и гладкая, без видимых дефектов. (а) (б) (в) Рис. Фотографии внешей (а, в) и внутренней (б) поверхности микротрубок хитозана, полученных из растворов полимера в молочной (а, б) и гликолевой кислотах (в) мокрым способом формования. Механизм формирования стенок микротрубок заключается в следующем. В растворе щелочи протонированные группы –NH3+ макромолекул хитозана начинают взаимодействовать с ионами ОН− на границе раздела двух жидких фаз (мокрый способ) или твердой и жидкой фаз (сухой способ). При этом, часть макромолекулярных цепочек хитозана из солевой формы переходит в форму полиоснования, формируя тем самым первоначальный нерастворимый слой полимера в виде полупроницаемой мембраны. Далее ионы ОН– продолжают диффундировать в солевой слой хитозана и реагировать с группами –NH3+, формируя следующий слой нерастворимой полупроницаемой мембраны. Затем процессы диффузии ионов ОН– и их взаимодействие с группами – NH3+ продолжаются до полного исчерпания солевых групп. Для исследования физико-механических свойств трубки разрезали вдоль, разворачивали и закрепляли в зажимах разрывной машины в виде пластин. Каждый образец подвергали одноосному растяжению на разрывной машине одноосного растяжения Tira Test 28005 с ячейкой нагружения 100 Н. Затем рассчитывали значения разрывного напряжения и относительного удлинения по стандартным методикам. Полученные данные показали, что микротрубки хитозана, сформованные сухим способом, более прочные, чем полученные мокрым способом. Что особенно важно, все образцы микротрубок характеризуются сравнительно высокой эластичностью, сопоставимой, например, с эластичностью ксеноперикарда – пластического биоматериала, получаемого из бычьего или телячьего перикарда, и традиционно используемого в реконструктивной хирургии сердца и сосудов [1]. Таким образом, использованный в работе подход позволяет формовать микротрубки из аминополисахарида хитозана. Полученные трубки легко снимаются со стержня и хранятся длительное время без изменения геометрических размеров образца. Уникальность предлагаемого метода состоит в том, что микротрубка не имеет швов и представляет собой целостную структуру в виде полого цилиндра, может иметь разные длину и диаметр в зависимости от назначения. Учитывая биологическую функциональность хитозана, данные материалы можно рассматривать в качестве прототипа кровеносных сосудов и заплат. Литература 1. Иванов А.С., Балоян Г.М., Тараян М.В. и др. Непрямая истмопластика коарктации аорты ксеноперикардом. Ближайшие и отдаленные результаты хирургической коррекции // Кардиология. Сердечно-сосудистая хирургия. 2007. № 1. С. 102-109. 2. Михайлов И.В., Сидорчук С.В., Лаврусенко С.Р. Политетрафторэтилен в медицине // Пластические массы. 2001. № 8. С. 38-41. 3. Кислиновская Н.В., Новикова С.П., Доброва Н.Б. Композиции на основе биополимеров для модификации сосудистых протезов // Биопротезы в сердечнососудистой хирургии. Кемерово: Кемеров. полиграф. комбинат. 1996. С. 105. 4. Кузьмин С.Г., Коваленко И.Б. Способ подготовки сосудистого фторлон-лавсанового протеза. Патент РФ № 2216296.
