【Wissenswertes über Polymeren und Materialien】– 025 Wissenswertes über polymerische Materialien für medizinische „künstliche Blutgefäße“ + ljtjbx

Polyesterverbundkünstliche Gefäße waren das erste verwendete Material für künstliche Gefäße. Aufgrund ihrer hohen Durchgängigkeit wurden sie über lange Zeit erfolgreich zur Ersetzung großer Gefäße eingesetzt. Allerdings konnten sie die Anforderungen an die Herstellung von künstlichen Gefäßen kleineren Durchmessers nicht vollständig erfüllen. Die später entwickelten Seidenkunstgefäße wiesen aufgrund ihrer unzureichend stabilen spiralförmigen Faltenstruktur dazu neigten, in sich zusammenzufallen. Zudem hatten sie eine schlechte Formstabilität und eine geringe Festigkeit, was ihre klinische Anwendung einschränkte. Das am weitesten verbreitete Material für künstliche Blutgefäße im In- und Ausland ist aufgeblasenes Polytetrafluorethylen. Es weist eine gute Biokompatibilität sowie antikoagulierende Eigenschaften auf. Allerdings ist seine Dehnbarkeit gering, wodurch die Durchgängigkeit der Transplantate nur bei 30 % liegt. Bei künstlichen Blutgefäßen aus ePTFE mit einem Durchmesser von weniger als 6 mm sind diese Nachteile noch deutlicher ausgeprägt – die langfristige Durchgängigkeit ist in solchen Fällen äußerst schlecht. Der grundlegende Mangel bei allen dreien besteht darin, dass ihre Anpassungsfähigkeit äußerst gering ist – sie weisen keinerlei Flexibilität und Elastizität auf wie menschliche Arterien. Dieser Mangel zeigt sich besonders deutlich bei der Verbindung mit Arterien kleineren Durchmessers. Das ist auch der Hauptgrund dafür, warum Thromben leicht an diesen Verbindungsstellen entstehen können. Die Entwicklung von künstlichen Blutgefäßen mit kleinem Durchmesser ist in den letzten zehn Jahren weltweit ein wichtiges Forschungsthema gewesen. Bisher hat es jedoch noch keine fertigen Produkte gegeben. Der Grund dafür ist, dass die Anforderungen an die Biokompatibilität sowie an die antikoagulativen Eigenschaften solcher künstlichen Blutgefäße weitaus höher sind als bei herkömmlichen künstlichen Blutgefäßen mit größeren Durchmessern. Derzeit müssen weltweit jedes Jahr fast eine Million Herzkranken eine Bypass-Operation über sich ergehen lassen. Die zur Transplantation verwendeten Gefäße stammen weiterhin aus den eigenen Körpergefäßen des Patienten. Doch die eigenen Körpergefäße sind begrenzt in ihrer Menge, und außerdem entstehen durch solche Eingriffe große Schäden. Es ist daher dringend notwendig, künstliche Gefäße mit kleinem Durchmesser zu entwickeln, die für Bypass-Operationen geeignet sind. Die Marktchancen dafür sind äußerst gut. In den letzten Jahren haben Polyurethan-(PU)-Materialien große Aufmerksamkeit erhalten. Im Vergleich zu ePTFE weisen diese Materialien eine bessere Biokompatibilität auf. Es wird angenommen, dass künstliche Blutgefäße aus PU-Materialien die oben genannten Probleme lösen können. Deshalb ist dies derzeit ein Forschungsschwerpunkt vieler Wissenschaftler im Ausland. Es gibt in unserem Land auch zahlreiche Forschungsberichte zu künstlichen Blutgefäßen kleinerer Durchmesser vom PU-Typ. Die mikrostrukturelle Phasentrennung von Polyurethanmaterialien verleiht ihnen eine bessere Biokompatibilität im Vergleich zu anderen Polymermaterialien – sowohl in Bezug auf die Blutkompatibilität als auch auf die Gewebekompatibilität. Diese Struktur ähnelt stark der Innenseite der Blutgefäße in Lebewesen: Makroskopisch gesehen handelt es sich um eine sehr glatte Oberfläche, doch mikroskopisch gesehen besteht sie aus einer doppelten Schicht aus Lipiden, zwischen denen sich verschiedene Glykoproteine und Glykolipide befinden. Diese Struktur mit makroskopischer Glätte und mikroskopischer multiphasierter Trennung verleiht der Gefäßwand hervorragende antikoagulative Eigenschaften. Gleichzeitig weist PU eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung, Abnutzung sowie hohe Elastizität und Steifigkeit auf. Deshalb wird er weit verbreitet im Bereich der Biomedizinischen Materialien eingesetzt – beispielsweise zur Herstellung von künstlichen Herzen, künstlichen Lebern, Interventionskathetern sowie zur Herstellung von Polymeren zur kontrollierten Freisetzung von Medikamenten. PU wird bereits seit vielen Jahren in Lebewesen eingesetzt, während die Forschung zur Verwendung von PU in künstlichen Blutgefäßen erst seit 10 Jahren andauert. Gupta vermischte PU mit Polyester, um ein künstliches Blutgefäß mit einem Innendurchmesser von 4–6 mm herzustellen, dessen Kompatibilität mit der Halsschlagader des Menschen sehr hoch ist. Versuche an Hunden zeigten, dass nach 6 Monaten Implantation die Durchgängigkeit dieses Blutgefäßes gut war und sich außerdem eine dünne Schicht aus stabilem neuem Endothel auf der Oberfläche des Gefäßes gebildet hatte. Jeschke entwickelte PU-Gefäße mit einem Innendurchmesser von 1,5 mm und einer Länge von 10 mm. In Tierversuchen wurden diese durch Carbonisierung hergestellten PU-Gefäße mit ePTFE-Gefäßen verglichen. Dabei zeigte sich, dass die PU-Gefäße bessere Eigenschaften aufwiesen als die ePTFE-Gefäße. Obwohl die Verwendung von PU-Materialien im Körper bereits seit 30 Jahren üblich ist, erfüllen die bisherigen PU-Materialien bis heute nicht die hohen Anforderungen, die für die klinische Anwendung als künstliche Blutgefäße erforderlich sind. Wird im Laufe der langfristigen Nutzung festgestellt, dass PU im Körper altert, zerfällt und kalkifiziert, können Risse im Material entstehen, das sogar vollständig zerstört werden kann. Viele Forscher haben den Abbaumechanismus von PU untersucht und sind der Ansicht, dass dieser hauptsächlich durch eine oxidative Zersetzung verursacht wird, die von Immunzellen wie Makrophagen und Fremdkörpermakrophagen ausgelöst wird. Aus den in früheren Tierversuchen durchgeführten Untersuchungen geht hervor, dass bei Hunden, denen kleine PU-komposite künstliche Gefäße in die Halsschlagadern eingesetzt wurden, nach 2 Monaten bei einer histopathologischen Untersuchung eine starke Infiltration von entzündlichen Zellen in der Wand der künstlichen Gefäße festgestellt werden konnte. Dies bestätigt die oben genannte Schlussfolgerung weiter. Daher ist die entzündliche Reaktion der grundlegende Faktor, der die Zersetzung auslöst. Die Steigerung der Gewebeverträglichkeit des Materials bedeutet also, dass das Material keine oder nur eine geringe entzündliche Reaktion im Körper hervorruft. Doch wenn das Material modifiziert wird, um seine Gewebeverträglichkeit zu verbessern, kann dies oft negative Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Materials sowie auf seine Blutverträglichkeit haben.

Wissenschaftler nutzen 3D-Drucktechnologie: Deutsche Wissenschaftler haben kürzlich mithilfe der 3D-Drucktechnologie erfolgreich ein künstliches Blutgefäß entwickelt. Die Ergebnisse dieser Forschung sollen voraussichtlich in klinischen Versuchen und Arzneimitteltests eingesetzt werden. Nach jahrelanger unermüdlicher Forschung wurde dieses Problem nun von Wissenschaftlern am Fraunhofer-Institut in Deutschland gelöst. Sie entwickelten eine spezielle „Drucktinte“, indem sie kovalente Polymermaterialien mit Biomolekülen kombinierten, die effektiv Abstoßungsreaktionen verhindern können. Die dadurch hergestellte Substanz kann durch chemische Reaktionen zu einem elastischen Feststoff werden, wodurch Wissenschaftler sie entsprechend der Struktur menschlicher Blutgefäße zu 3D-künstlichen Blutgefäßen formen können. Tatsächlich ist die Präzision der 3D-Drucktechnologie erstaunlich hoch. Um künstliche Blutgefäße mit der höchstmöglichen Ähnlichkeit zu natürlichen Blutgefäßen herzustellen, setzten die Wissenschaftler auch die Doppelphotonenpolymerisierungstechnik ein. Dabei werden die Moleküle des Materials für die künstlichen Blutgefäße mit Laserlicht zur Vernetzung angeregt, anschließend werden die so entstandenen Blutgefäße in die Innenseite der Zellen eingepflanzt. Durch die rasante Entwicklung der Biomedizinischen Technologien haben Wissenschaftler es bereits geschafft, kleine menschliche Organe wie künstliche Därme und künstliche Tracheen herzustellen. Doch bei der Herstellung großer künstlicher Organe treten häufig Engpässe auf. Der Hauptgrund dafür ist das Fehlen der notwendigen Technologien zur Herstellung von Kapillaren. Dadurch können die großen künstlichen Organe nicht mit den erforderlichen Nährstoffen versorgt werden, was wiederum eine normale Funktion und Erhaltung dieser Organe verhindert. Berichten zufolge wird diese Forschungsergebnis die Herstellung großer menschlicher Organe erheblich vorantreiben. Obwohl der Traum von der Transplantation künstlicher Organe noch weit entfernt ist, kann die rasante Entwicklung der Technologien zur Herstellung menschlicher Organe der medizinischen Forschung effektivere und humanere Experimentsmethoden bieten – beispielsweise durch den Einsatz künstlicher Organe anstelle von Tieren bei der Entwicklung neuer Medikamente.

An künstliche Blutgefäße werden folgende Anforderungen gestellt: stabile physikalische und chemische Eigenschaften； Die Maschenweite ist angemessen ； Hat eine bestimmte Stärke und Elastizität ； Bei Brückenoperationen ist die Näheigenschaft gut, und dieses Ergebnis ist hervorragend. . . . . . . . . . . . .

Ist es teuer? Hilft es bei Thromben?

Diese Technologie existiert bereits. Aber bei den gewöhnlichen Menschen wird man wohl noch lange warten müssen, vielleicht erst in einigen Jahren! Der Fortschritt der Wissenschaft ist unaufhaltsam

Sehr beeindruckend, aber in der Praxis muss es noch die Prüfung der Zeit bestehen

Kein Wunder, dass es einige alte Mistkerle gibt. . . :Halt den Mund:

Der medizinische Standard ist wirklich entscheidend! Wie die Rettung eines bestimmten Basketballstars aus lebensbedrohlicher Situation zeigt, bewundere ich wirklich das medizinische Niveau. Wenn das bei uns wäre, wären wohl schon längst Benachrichtigungen rausgegangen

Man lernt sein Leben lang