Способ получения гемосовместимыхполимерных материалов

 

Союз Соавтскнх

Социалистнчвских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 25.07.79 (21) 2801456/23-05 ® М К

Э с присоединением заявки hlo (23) Приоритет

С 08 F 291/00

С 08 F 236/00

С 08 F 220/58

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 30,0581, Бюллетень 89 20

Дата опубликования описаиия 30. 05. 81 (53) УДК 678.7-13 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н.А. Платэ, Л.И. Валуев, Ф.Х. Гумирова, В.П. Шибаев и Я.С. Фрейдзон

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Мфйсневс ..., Знамени государственный университет им. М.В. Ломоносова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕМОСОВМЕСТИМЫХ

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к химии по лимеров и медицины, а именно к спо-, собу получения гемосовместимых полимерных материалов и может найти применение в медицине при создании искусственных кровеносных сосудов, различных деталей вживляемых в организм искусственных органов, катетеров и деталей аппаратов "искусственное сердце" и "искусственное легкое".

Известны способы получения гемосовместимых полимерных материалов путем покрытия поверхности полимера биологически активными соединениями, . 5 в частности природным антикоагулянтом крови — гепарином.

Известен способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем нанесения на поверхность поли- 20 мера слоя графита с последующей обработкой поверхности бензалконийхлоридом и раствором гепарина. Таким образом получают полимеры с содержанием гепарина до 2 ° 10 мг/см )1j . 25

Недостатками способа являются небольшое содержание гепарина,сложная технология полуЧения, невозможность получения каучукоподобных гемо совместимых полимерных материалов, 30 недостаточная устойчивость гепаринсодержащих полимеров к действию физиологических растворов и крови, так как гепарин присоединен к полимеру ионной связью (после 24 ч пребывания в крови содержание его на поверхности полимера уменьшается до

23% от исходного), а также невозможность регенерации гепарина на поверхности имплантированного в живой организм материала, например путем внутривенного его введения. Последнее обусловлено тем, что одновременно с гепарином.с поверхности полимера удаляется и бензалконийхлорид, который связан с полимером за счет адсорбционных сил.

Известен также способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем покрытия их поверхности тридодецилметиламмонийхлоридом с последующей обработкой полимера раствором гепарина или путем выдерживайия полимерного материала в смеси петролейного эфира и толуола состава 1:1, содержащий комплекс гепарина с тридодецилметиламмонийхлоридом (2) .

Недостатками этого способа являются низкая стабильноать гепаринсодержащих полимеров (после импланта833999

СНэ= С- R СН, I ъ

С=О ! СН, CH -(CKg)—

Ь

МН (си,)„- соо

I где R-=H, метил п = 2-11 и ненасыщенного гидрофильного мономера при мольном соотношении 10:11:4 соответственно,. а в качестве органического соединения используют органический полимер или поливинильный мономер.

Полимеризацию осуществляют под действием излучения с суммарной доСН 50

СЕ, I

СНъ

d0 ции в организм количество гепарина уменьшается за одну неделю на 8065% от исходного) и невозможность регенерации гепарина на поверхности имплантированного изделия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гемосовместимых полимерных материалов путем полимеризации оксиэтилметакрилата и

М-винилпирролидона в присутствии полимера (привитой сополимеризации) с последующей физической адсорбцией гепарина или с последующей активацией привитого сополимера .бромцианом, аминокапроновой кислотой и карбодиимидом и ковалентным связыванием гепарина. B результате физической ад- 15 сорбции получают материалы с содержанием гепарина до 2,22-10 мг/см а при ковалентном связывании — до

12,6 10 мг/см ..Преимуществами этого способа являются подвижность и 20 доступность молекул гепарина на поверхности, а следовательно, и повышенная активность гепарина. Это объясняется тем, что гепарин находится в объеме гидрофильного геля,привитого на полимерную поверхность )3(.

Однако гепарин реализует только

20% своей удельной активности. Способ характеризует невысокая гемосовместимость из-за низкого содержания гепарина, невозможность его З0 и регенерации на полимерном материале, имплантированном в живой организм, и невысокая активность. Невозможность регенерации обусловлена тем., что гепарин связан с полимером либо 35 ковалентно, либо за счет неспецифической физической адсорбции.

Цель изобретения — повышение гемосовместимости полимерных материалов (за счет увеличения количества 40 иммобилизованного гепарина), увеличение активности иммобилизованного гепарина и обеспечение возможности его регенерации на сополимере.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве активных винильных мономеров используют смесь ненасыщенного производного холестерина формулы эой 1,0-5,0 Мрад при 0-60 С. Привитую сополимеризацию проводят в вакууме или в атмосфере инертного газа путем облучения полимерного материала, погруженного в раствор ненасыщенного гидрофильного мономера и ненасыщенного производного холестерина. В качестве растворителя используют соединения, которые не растворяют исходные полимеры, например эфир, ацетон, хлороформ и т.п., а в качестве исходных полимеров полиолефины, полиакрилаты, полиметакрилаты, галоидсодержащие полимеры, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны, полисилоксаны и т.п.

Полимерные материалы получают полимериэацией указанной смеси в отсутствие полимерного материала, полимеризацию проводят в присутствии поливинильпого (сшивающего) мономера и получают полимерные гели (в виде набухших в воде частиц, пластин, трубок и т.п.), содержащие производное холестерина.

Обработку гепарином проводят путем погружения привитых сополиме-. ров или холестеринсодержащих гелей в водный раствор гепарина с концентрацией 1-20 масс.% на 1-15 ч при о

0-30 .С. Используемый раствор содержит 0,02 моль/л CaC8 . Более высокую концентрацию гепарина получают, используя вместо водного раствора раствор его в плазме или сыворотке.

Воэможность регенерации гепарина на полимерном материале, имплантированном в живой организм, объясняется образованием специфического комплекса между гепарином и производным холестерина.

Пример 1. В ампулу загружают пленку из полиэтилена площадью

22 см и 10 мл раствора, содержащего

1 r холестеринового эфира М-метакрилоил-Р-аланина (R — метил,n=2) и 0,1 r акриламида в хлороформе.Ампулу продувают аргоном и запаивают.

Затем ее облучают g -излучением мощностью дозы 0,03 Мрад/ч и суммарной дозой 1,0 Мрад при 60 С. Ампулу вскрывают, полимер промывают хлороформом, этиловым спиртом и водой и сушат. После этого пленку разрезают на две части, одну иэ которых погружают в 1%-ный водный раствор гепарина, содержащий 0 02 моль/л

СаС82, на 15 ч при 0 С, а вторую— в аналогичный раствор гепарина в плазме. Количество иммобилизованного гепарина в первом и втором случае составляет 1,2 и 2,9 мг или 0,1 и

0,26 мг/см соответственно. Тромби2 новое время (т.е. время образования сгустка при реакции фибриногена с тромбином в присутствии пленки) в обоих случаях равно 19 2 с в расчете на 1 мг гепарина, а для гепарина в растворе — 20 + 1 с. Время

833999 свертывания крови на пленках 30 мин, а исходное время свертывания — 6 мин.

Пленку с иммобилизованным гепарином промывают насыщенным раствором хлористого натрия, в результате чего гепарин удаляется с поверхности полимера . Время. свертывания крови на обработанной пленке 5,5 мин. Пленку погружают в раствор плазмы, содержащей 2 мас.Ъ гепарина, затем промывают физиологическим раствором. Время свертывания крови на ней 30 мин. Пример 2. В ампулу загружают пластину из полиметилметакрилата площадью 20 см и 20 мл раствора, Я. содержащего 0,5 г холестеринового .эфира К-акрилоил-Ф-аланина (R — водород п=2) и 2 r N-винилпирролидона в диэтиловом эфире. Ампулу вакуумируют до 10 + мм рт.ст. и запаивают.Затем ее облучают у -излучением при

О С и суммарной дозой 5,0 Ирад.Ампулу вскрывают, полимер промывают этиловым спиртом и сушат. После этого его погружают на 1 ч при 30 С в 20Ъный водный раствор гепарийа, содержащий 0,02 моль/л СаС02, Количество иммобилизованного гепарина составля2 ет 7,1 мг или 0,35 мг/см . Время свертывания крови на пластине 30 мин, а на исходной пластине — 6,0 мин.

Удаление и регенерацию гепарина про водят аналогично примеру 1. Время свертывания крови после регенерации

30 мин, а тромбиновое время в присутствии пластины — 19 + 2 c/ìr гепари ! на.

Пример 3. В ампулу загружа- ют пластины из поливинилхлорида, полиэтилентерефталата, капрона,полиуретана и полидиметилсилоксана площадью по 20 см и 100 мл раствора, содержащего 10 г холестеринового эфира N ìåòàêðèëîèë-N-àìèíoýíàíòîâoé кислоты (R — метил, п=6) и 10 г

М-винилпирролидона в эфире. Ампулу вакуумируют, запаивают и облучают при 10 С суммарной дозой 4 Мрад.Затем ее вскрывают, полимеры промывают спиртом и водой и сушат, после чего их погружают в 10%-ный раствор гепарина в сыворотке, содержащий

0,02 моль/л СаС 2., Количества иммобилизованного на поливинилхлориде, полиэтилентерефталате, капроне, полиуретане и полидиметилсилоксане гепарина составляют 0,17, 0,31, 0,22

0,38 и 0,40 мг/см соответственно.

Время свертывания крови на всех полимерах 30 мин.

Пример ы. 4-6. Полимеры пОлучают аналогично примеру 3, используя пленку из полипропилена, а в качестве ненасыщенного производного холестерина — холестериновые эфиры

N-акрилоил-а -аминоэнантовой кислоты (R — водород, n6),N-метакрилоил-Ю-аминолауриновой RHcJIoTbI (R — ме тил, п=11) и N акрилоил-Ю-аминоьо сна с-а

1 о

МК (СЕ ) - COO (Я СК а 1 I

СЕ -(СЕ,) - СК

СН, лауриновой кислоты (R — водород, п=11). Количество иммобилизованного гепарина во всех случаях составляет

0,3 1 0,05 мг/см

Пример 7. В ампулу загружают 10 мл раствора, содержащего

0,2,r холестеринового эфира N-метакрилоил-ю-аминоэнантовой кислоты, 1 r акриламида и 0,1 г N,N-метиленбисакриламида в хлороформе. К раствору добавляют 0,05 r динитрила бисазоизомасляной кислоты. Ампулу ва- куумируют, запаивают и помещают в о термостат при 60 С на 5 ч. Образующийся полимер измельчают, промывают ацетоном и водой затем по15 гружают на 5 ч при 20 С в 1Ъ-ный .Раствор гепарина в плазме, содержащий 0,02 моль/л СаС82 . Количество иммобилизованного гепарина составляет 12 мг/г полимера. Время свертыЩ вания крови- на гепаринсодержащем полимере 30 мин, а тромбиновое вре мя — 20+1 c/мг гепарина. Время свер. тывания крови на полимере, который не обрабатывают раствором гепарина, 10 мин. Полимер промывают насыщенным раствором хлористого натрия.

Время свертывания крови 9 мин. Затем полимер помещают в раствор плазмы, содержащей 10% гепарина. Время свертывания крови более 30 мин.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать гемосовместимыз полимерные материалы с увеличенньм количеством гепарина (до

О, ; мг/см2 вместо 0,0126 мг/см2 по известному способу) и увеличенной активностью иммобилизованного гепарина, о чем свидетельствуют постоянное значение тромбинового времени. Кроме того, способ позволяет полностью регенерировать гепарин на полимерной поверхности путем обработки полимера плазмой, также содержащей гепарин.

Формула изобретения

4 Способ получения гемосовместймых полимерных материалов, путем полимеризации активных вийильных мономеров в присутствии органического соединения с последующей обработкой О полученного сополимера раствором гепарина, отличающийся тем, что, с целью повышения гемосовместимости, увеличения активности иммобилизованного гепарина и обеспечения возможности его регенерации на сополимере, в качестве активных винильных мономеров используют смесь ненасыщенного производного холестерина формулы

833999

Составитель Г. Русских

Редактор T. Мермелштайн Техред Л. Пекарь Корректор М. Шароши

Заказ 3998/41

Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 где R = Н, метил; п = 2-11 и ненасыщенного гидрофильного мономера при мольном соотношении 10:11:4, соответственно, а в качестве органического соединения используют органический полимер или поливинильный мономер.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Vincent L, Gott, James D.

Whiffen, Robert С. Dutton. Heparin

bonding on colloidal graphite

surfaces. - "Science". 1963 v. 142, p. 1297.

2. Stephen D. В ruck, She I don

Rabin, Roger J. Ferguson, Evaluation оГ biocompartible materials.

"В omateriа!s Medical Devices

Artificial Orgaus", 1973, Р 1, 5 р . 191-222 .

3. А.S Hoffman G Shmeг,С. Нагг s, W.G. Rraft. Covalent binding of

biomolecules to radiation grafted

hydrogel on inert polymer, surfaces.

"Frausacbion American Society for

Artificial internal Organs", 1972.

v. 18, р. 10-17 (прототип).