Способ получения гемосовместимых полимерных материалов

 

Способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации ненасыщенного мономера на поверхность полимерного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения гемосовместимости, устойчивости гемосовместимых полимеров к действию физиологических растворов и крови, а также упрощения процесса, в качестве ненасыщенного мономера используют гепарин, ацилированный хлорангидридом акриловой или метакриловой кислоты, или его смесь с гидрофильным ненасыщенным мономером в молярном соотношении 10 : 1 - 1 : 4 соответственно.

Изобретение относится к химии полимеров и медицине, а именно к способу получения гемосовместимых полимерых материалов. Такие материалы могут найти применение в медицине для создания искусственных кровеносных сосудов, различных деталей вживляемых в организм искусственных органов, катетеров и деталей аппаратов "искусственное сердце" и "искусственное легкое". В литературе описаны различные способы получения гемосовместимых полимерных материалов путем покрытия поверхности полимера различными биологически активными соединениями, в первую очередь природным антикоагулянтом крови гепарином. Так, известен способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем нанесения на поверхность полимера слоя графита с последующей обработкой поверхности бензалконийхлоридом и раствором гепарина [1] Таким образом получают полимеры с содержанием гепарина до 2·10^-3 мг/см². Недостатками этого способа являются невысокая гемосовместимость из-за небольшого содержания гепарина, сложная технология получения, невозможность получения каучукоподобных гемосовместимых полимеров и недостаточно высокая устойчивость гепаринсодержащих полимеров к действию физиологических растворов и крови, так как гепарин присоединен к полимеру ионной связью. Так, после 24 ч пребывания в крови содержание гепарина на поверхности полимера уменьшается до 23% от исходного. Известен способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем ковалентного связывания гепарина с полимерной поверхностью [2] Этот способ заключается в обработке силиконового каучука аминопропилтриэтоксисиланом для введения в каучук первичных аминогрупп и сочетании полученного полимера с аддуктом гепарина и цианурхлорида. Таким способом получают полимеры с содержанием гепарина (50-100)·10^-3 мг/см². Недостатками этого способа являются невысокая гемосовместимость из-за небольшого содержания гепарина, сложная технология (способ включает три стадии), невозможность использования полимеров, которые не реагируют с аминопропилтриэтоксисиланом, а также частичная потеря активности гепарина при его сочетании с цианурхлоридом. Максимальная активность составляет 85% от активности исходного нативного гепарина. Наиболее близкий способ получения гемосовместимых полимерных материалов по достигаемому результату заключается в радиационной привитой сополимеризации ненасыщенного мономера (стирола) на поверхность полимерного материала [3] хлорметилировании привитого полистирола хлорметиловым простым эфиром, обработке хлорметилированного продукта диметиланилином и раствором соляной кислоты с последующим сочетанием обработанного полимера и гепарина. Прививку стирола на полиэтилен проводят под действием γ -излучения при 25^oC в течение 24 ч при дозе облучения 10 Мрад. Реакцию хлорметилирования проводят в присутствии хлористого алюминия в растворителе нитробензоле. Обработку диметиланилином проводят при 25^oC в течение 24 ч в присутствии метанола. Реакцию сочетания с гепарином проводят при 25^oC в течение 1 ч с использованием 1%-ного раствора гепарина в воде. В качестве исходных полимеров используют полиолефины, силиконовые каучуки и фторсодержащие полимеры. Таким способом получают полимеры с содержанием гепарина до 16·10^-3 мг/см². Недостатками этого способа являются невысокая гемосовместимость из-за небольшого содержания гепарина, невысокая устойчивость гепаринсодержащих полимеров к действию физиологических растворов и крови, так как гепарин связан с полимером ионной связью, и сложная технология получения, включающая использование большого количества органических растворителей. Реакцию получения гемосовместимых полимеров проводят в общей сложности более двух суток. Целью изобретения является повышение гемосовместимости за счет увеличения количества иммобилизованного гепарина, повышение устойчивости гемосовместимых полимеров к действию физиологических растворов и крови, а также упрощение процесса. Упрощение процесса достигается за счет исключения стадий обработки привитого сополимера хлорметиловым эфиром, диметиланилином, соляной кислотой и гепарином. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гемосовместимых полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации ненасыщенного мономера на поверхность полимерного материала в качестве ненасыщенного мономера используют гепарин, ацилированный хлорангидридом акриловой или метакриловой кислоты, или его смесь с гидрофильным ненасыщенным мономером в мольном соотношении 10:1 1:4 соответственно. В качестве гидрофильных ненасыщенных мономеров используют растворимые в воде ненасыщенные мономеры, например акриламид, N виниилпирролидон, оксиэтилметакрилат и т.п. Привитую сополимеризацию проводят под действием g -излучения с суммарной дозой 0,5-10 Мрад при температуре 0-50^oC. Предпочтительно облучение проводят при комнатной температуре, мощности дозы 0,2-1 Мрад/ч и суммарной дозе 1-4 Мрад. Привитую сополимеризацию проводят в вакууме или в атмосфере инертного газа путем облучения полимерного материала, погруженного в водный раствор гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой или метакриловой кислоты, или в водный раствор ацилированного гепарина и гидрофильного ненасыщенного мономера. Вторым возможным способом проведения привитой сополимеризации является облучение полимерного материала на воздухе g -излучением мощностью 0,2-1 Мрад/ч с суммарной дозой 7-10 Мрад. Затем облученный полимер помещают в сосуд, содержащий водный раствор ацилированного гепарина или водный раствор ацилированного гепарина и гидрофильного ненасыщенного мономера, pH раствора доводят до 5-6 добавлением кислоты, к раствору добавляют соль Мора (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O в количестве 10^-4 моль/л, сосуд вакуумируют и помещают в термостат на 5-10 ч при температуре 20-40^oC. В качестве исходных полимеров используют полиолефины, полиакрилаты, полиметакрилаты, галоидсодержащие полимеры, полиэфиры, полиамиды, полиуретаны, полисилоксаны, целлюлозу и т.п. Связывание гепарина с полимером происходит в результате присоединения двойной связи ацилированного гепарина с радикалом, образующимся на полимерном материале при его облучении. Образующаяся при этом углерод-углеродная связь является устойчивой к гидролизу, что и обеспечивает прочное связывание гепарина с полимером и устойчивость гепаринсодержащих полимеров к действию физиологических растворов и крови. Пример 1. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля (Акрилекс П-2, Реанал, Венгрия) и 10 мл 10%-ного водного раствора гепарина, ацилированного хлорангидридом метакриловой кислоты. Ампулу продувают аргоном, запаивают и облучают g -излучением при 50^oC, мощности дозы 0,2 Мрад/ч и суммарной дозе 0,5 Мрад. Ампулу вскрывают, полимер промывают физиологическим раствором и сушат. Количество иммобилизованного гепарина составляет 12 мг/г полимера. Время свертывания крови собаки при добавлении 1 мл крови к 0,3 г полимера составляет 17 мин. Время свертывания крови на исходном полимере - полиакриламидном геле равно 4-4,5 мин. Пример 2. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля и 10 мл 5%-ного раствора гепарина, ацилированного хлорангидридом метакриловой кислоты. Ампулу вакуумируют, запаивают и облучают g -излучением при 0^oC, мощности дозы 1 Мрад/ч и суммарной дозе 10 Мрад. Ампулу вскрывают, полимер промывают физиологическим раствором и сушат. Количество иммобилизованного гепарина составляет 84 мг/г полимера. Время свертывания крови при добавлении 1 мл крови к 0,3 г полимера составляет > 40 мин. Пример 3. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля и 6 мл 1%-ного раствора гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты. Ампулу вакуумируют, запаивают и облучают g -излучением при 38^oC, мощности дозы 0,5 Мрад/ч и суммарной дозе 6 Мрад. Ампулу вскрывают, полимер промывают физиологическим раствором и сушат. Количество иммобилизованного гепарина составляет 32 мг/г полимера. Время свертывания крови на полимере составляет 29 мин. Примеры 4-6. Процесс проводят по примеру 3, используя 1,0, 5,0 и 10%-ные растворы гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты, и облучая ампулу суммарной дозой 3 Мрад. Количество иммобилизованного гепарина составляет 17, 31 и 60 мг/г полимера соответственно. Время свертывания крови на полимерах составляет 17,5, 23,5 и > 40 мин соответственно. Примеры 7-10. Процесс проводят по примеру 3, используя 5%-ный раствор гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты, и облучая ампулу суммарной дозой 1, 2, 3 и 4 Мрад. Количество иммобилизованного гепарина составляет 19,7, 23,1, 24,5 и 25,9 мг/г полимера соответственно. Время свертывания крови составляет 18, 19, 26 и 27 мин соответственно. Пример 11. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля и 10 мл 0,5%-ного водного раствора гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты, содержащего 0,05 г акриламида. Процесс проводят по примеру 3. Количество иммобилизованного гепарина составляет 31 мг/г полимера. Время свертывания крови на полимере составляет 23 мин. Пример 12. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля и 10 мл водного раствора, содержащего 1,0 г гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты, и 4,0 г N-винилпирролидона. Процесс проводят по примеру 3. Количество иммобилизованного гепарина составляет 43 мг/г полимера. Время свертывания крови на полимере составляет > 30 мин. Пример 13. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля и ампулу облучают на воздухе g -излучением мощностью 0,2 Мрад/ч суммарной дозой 7 Мрад. Затем в ампулу помещают 5 мл 5%-ного водного раствора гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты, pH раствора доводят до 5,0 добавлением соляной кислоты и к раствору добавляют соль Мора до концентрации 10^-4 моль/л. Ампулу вакуумируют до 10^-4 мм рт.ст. запаивают и помещают в термостат на 5 ч при 40^oC. Затем ампулу вскрывают, полимер промывают физиологическим раствором и сушат. Количество иммобилизованного гепарина составляет 42 мг/г полимера. Время свертывания крови составляет 26 мин. Пример 14. В ампулу загружают 1 г полиакриламидного геля и ампулу облучают g -излучением мощностью 1 Мрад/ч суммарной дозой 10 Мрад. Затем в ампулу помещают 10 мл водного раствора, содержащего 1,0 г гепарина, ацилированного хлорангидридом метакриловой кислоты, и 1,0 г N-винилпирролидона, pH раствора доводят до 6,0 соляной кислотой и к раствору добавляют соль Мора до концентрации 10^-4 моль/л. Ампулу вакуумируют до 10^-4 мм рт.ст. запаивают и помещают в термостат на 10 ч при 20^oC. Затем ампулу вскрывают, полимер промывают физиологическим раствором и сушат. Количество иммобилизованного гепарина составляет 49 мг/г полимера. Время свертывания крови составляет 27 мин. Пример 15. В ампулу загружают диски из полиэтилена, полиметилметакрилата, поливинилхлорида, полиэтилентерефталата, капрона и полидиметилсилоксана с площадью 18 см². Затем в ампулу заливают 30 мл 10%-ного раствора гепарина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты. Ампулу вакуумируют, запаивают и облучают g -излучением с мощностью дозы 0,3 Мрад/ч и суммарной дозой 6 Мрад. Ампулу вскрывают, полимеры промывают физиологическим раствором и сушат. Количество иммобилизованного гепарина составляет 0,83, 0,51, 0,62, 0,74, 0,77 и 0,39 мг/см² соответственно для каждого полимера. Время свертывания крови на всех полимерах составляет > 40 мин. Аналогичные времена свертывания получены на полимерах, хранившихся в физиологическом растворе в течение 8 месяцев. Пример 16. Процесс проводят по примеру 15, используя пленку из полиуретана СКУПФЛ (ВНИИСС) и облучая ампулу суммарной дозой 1 Мрад. Количество иммобилизованного гепарина составляет 0,65 мг/см². Относительный показатель адгезии тромбоцитов, равный отношению числа тромбоцитов на единице площади образца к числу тромбоцитов на единице площади стандарта (стекла) и определенный радиоизотопным методом, равен 1,0±0,2 для гепаринсодержащего полимера и 1,0±0,2 для исходного полиуретана. Относительное время свертывания крови, равное отношению времени свертывания крови на поверхности образца к времени свертывания крови на поверхности стекла, составляет 12,0±1,0 для гепаринсодержащего полимера и 1,7±0,2 для исходного полимера. Таким образом, проведение процесса по способу изобретения позволяет получать гемосовместимые полимерные материалы с повышенной гемосовместимостью и повышенной устойчивостью к действию физиологических растворов и крови. Эти свойства обусловлены большим количеством иммобилизованного гепарина (до 0,77 мг/см² вместо 0,016 мг/см² по способу прототипа) и способом присоединения гепарина к полимеру через устойчивую к гидролизу углерод - углеродную связь. Содержание гепарина в геле не меняется при хранении его в физиологическом растворе в течение 8 месяцев. Технология получения гемосовместимых полимеров включает одну стадию вместо четырех стадий по способу прототипа.

Формула изобретения

Способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации ненасыщенного мономера на поверхность полимерного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения гемосовместимости, устойчивости гемосовместимых полимеров к действию физиологических растворов и крови, а также упрощения процесса, в качестве ненасыщенного мономера используют гепарин, ацилированный хлорангидридом акриловой или метакриловой кислоты, или его смесь с гидрофильным ненасыщенным мономером в молярном соотношении 10 1 1 4 соответственно.