Organiczne materiały o właściwościach porotwórczych do zastosowań w medycynie

Znane są różne związki o działaniu przeciwzakrzepowym. Należą do nich m.in.albuminy - białka krwi produkowane w wątrobie odpowiedzialne za utrzymanie ciśnienia onkotycznego w naczyniach krwionośnych, transport substancji słabo rozpuszczalnych w osoczu (kwasy tłuszczowe, niektóre hormony, jony wapnia) i buforowanie krwi. Działanie przeciwzapalne albumin polega na hamowaniu wytwarzania leukotrienów przez neutrofile i trombocyty oraz obniżaniu wrażliwości neutrofili na działanie cytokin zapalnych. Natomiast ich działanie przeciwzakrzepowe polega na aktywacji antytrombiny III i hamowaniu agregacji trombocytów.

Kolejnym związkiem o działaniu przeciwzakrzepowym jest heparyna - organiczny związek chemiczny, polisacharyd zbudowany głównie z N-siarczanu i O-siarczanu glikozoaminoglikanu złożonego z reszt D-glukozaminy i kwasu L-iduronowego połączonych w nierozgałęziony łańcuch. Heparyna jest naturalnym czynnikiem, który poprzez hamowanie przejścia protrombiny w trombinę powoduje silne działanie przeciwzakrzepowe krwi oraz ze względu na oddziaływanie na lipidy poprzez aktywację lipazy jest również stosowana jako czynnik przeciwzakrzepowy używany do opłaszczeń przeciwzakrzepowych. Uwalniana w sposób kontrolowany może też hamować agregację trombocytów oraz ich adhezję (przyleganie do powierzchni) do ścian naczyń krwionośnych. Heparyna jest wyłapywana przez ściany naczynia i zwiększa ich ładunek ujemny, co utrudnia przyleganie trombocytów i zapobiega powstawaniu skrzepów przyściennych. Heparyna jest wykorzystywana jako lek przeciwzakrzepowy zapobiegający tworzeniu się skrzeplin, standardowo stosowany u chorych poddawanych zabiegom chirurgicznym i unieruchomionym, w żylnej chorobie zakrzepowo-zatorowej, ostrych zespołach wieńcowych. 

Jak dotąd nie były natomiast znane materiały o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, zawierające immobilizowaną w swoim składzie albuminę, półprzepuszczalne dla gazów, przeznaczone zwłaszcza do budowy membran stosowanych w medycznych układach gazowymiennych, głównie do oksygenacji krwi (oksygenatory) oraz efektywne sposoby uzyskiwania takich materiałów. 

Otrzymane w naszym laboratorium organiczne materiały składające się z: 

  • bazy w postaci wybranych polimerów (PP, PU, PET, PC, POM, PSU, silikonu, polimeru fluorowego, PTFE, PVDF, kopolimeru tetrafluoroetylenu lub FEP)
  • domieszki 4-(difenyloamino)benzaldehydu, domieszki 1,3-indandionu i domieszki albuminy wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego 

lub

  • materiału bazowego w postaci wybranych polimerów (PTFE, teflon, PVDF, FEP) oraz 
  • domieszki heparyny wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego

posiadają właściwości porotwórcze, przeciwzapalne i przeciwkrzepliwe. W przypadku zastosowania takich materiałów do wytworzenia membran do oksygenatorów ograniczone jest ryzyko indukowania stanów zapalnych, a co za tym idzie spowalnia się proces wykrzepiania na membranie. 

W obu przypadkach, wykorzystując zarówno albuminę jak i heparynę, można otrzymać materiały o bardzo szerokim zakresie wielkości porów - od skali nano/mikro (zastosowanie zwłaszcza do oksygenacji, wymiany gazowej) do skali makroporów o wielkości nawet dziesiątych części milimetra (zastosowanie jako materiały wodoszczelne, oddychające). Wykorzystanie immobilizowanej albuminy i heparyny ze względu na kontrolowany dyfuzyjnie proces uwalniania ich stężenia na powierzchni kontaktowej detalu przez cały okres stosowania materiałów (programowanego życia produktu) jest stałe. Zminimalizowana jest możliwość nadmiernego wypłukiwania albuminy i heparyny. Albumina, jak już wcześniej zaznaczono, ma silne działanie przeciwzakrzepowe dzięki oddziaływaniu na kaskadę krzepnięcia krwi.

Wprowadzenie domieszek 4-(difenyloamino)benzaldehydu i 1,3-indandionu powoduje zmniejszenie naprężeń wewnętrznych materiału, co skutkuje lepszą orientacją makrocząsteczek w trakcie procesu przetwórstwa oraz wytwarzania porów, co finalnie obserwuje się jako gładką strukturę zewnętrzną, dzięki czemu nie ma mechanicznych sterycznych ognisk powstawania skrzeplin ze względu na jednolitość materiału jak i brak ostrych krawędzi dookoła porów i pęknięć.

Domieszki albuminy i heparyny wbudowane są zarówno w pory materiału, jak i w mikropęknięcia powstałe jako defekty równowagowe na etapie jego tworzenia. Poprawia to istotnie ciągłość powierzchniową struktury materiału, a przez to zabezpiecza przed zaleganiem materiału organicznego w porach i mikropęknięciach oraz znacząco obniża wykrzepianie. 

W obu przypadkach zastosowania zarówno albuminy, jak i heparyny można otrzymać materiał o właściwościach porotwórczych, przeciwkrzepliwych i przeciwzapalnych przeznaczony zwłaszcza do budowy aparatury medycznej, w szczególności do konstrukcji podzespołów mających bezpośrednią styczność z krwią. Rozwiązanie może znaleźć zastosowanie m.in. przy otrzymywaniu membran do utlenowania krwi oraz innych membran gazoselektywnych. 

Dr hab. Andrzej Swinarew





Reportaże

Forum

Ramones

Własna firma produkcyjna 2021-06-06

Kacperczyk250

Opłacalność przewijania folii stretch 2021-05-09

Tipen1

Czyszczenie układu uplastyczniającego wtryskarki 2021-04-06

Yellow

Zatykanie systemów gorących kanałów. 2021-03-23

Cosmoplast

Wtrysk PA6 GF 30 2021-03-20