БИОПОЛИМЕРЫ В МЕДИЦИНЕ. УСПЕХИ, ПРОБЛЕМЫ, БУДУЩЕЕ. ЛЕЧЕБНЫЕ ДЕПОМАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРА АЛЬГИНАТА НАТРИЯ. ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ (ОБЗОР)
Поступила в редакцию 19.08.2016. Принята к печати 12.01.2017.
Обзор посвящен использованию гидрогелей биополимеров и, в большей части, альгината натрия для создания материалов пролонгированного лечебного действия, а также в инженерии тканей. Проанализированы свойства альгината натрия, химические и технические приемы, влияющие на их изменение. Разработана технология получения лечебных гидрогелевых депо-материалов различной степени структурирования «Колегель»® и салфеток (аппликаций) «Колетекс»®, представляющих собой текстильный материал с односторонним нанесением гидрогеля из альгината. Показаны: взаимосвязь между скоростью набухания полимера и высвобождением во внешнюю среду введенного в него лекарства; влияние растворимости, молекулярной массы, свойств текстильного материала, реологических параметров лечебной композиции на скорость и время высвобождения лекарств, что позволило разработать технологию получения депо-материалов направленного лечебного действия с заранее заданными по медицинским показаниям свойствами; на примере отечественных медицинских изделий «Колетекс»® и «Колегель»® — специфика их создания по технологии текстильной печати в зависимости от области применения (хирургия, онкология, урология, ревматология, оториноларингология и т.д.) и особенностей использования при различных заболеваниях; универсальность разработанной технологии по отношению к вводимым в гидрогель лекарствам и БАВ. Представлены данные по ассортименту материалов «Колетекс»® и «Колегель»® с различными лекарствами в разных выпускных формах для применения в конкретных областях медицины. Рассмотрены возможности использования гидрогелей биополимеров и, в частности, альгината натрия в инженерии тканей и регенеративной медицине.
Ключевые слова: биополимеры, альгинат натрия, депо-материалы, салфетки «Колетекс», гидрогели «Колегель», текстильная печать, направленная доставка лекарственных препаратов.
В последние 10 - 15 лет происходит возрождение интересов общества ко всему природному, дружественному природе и человеку. Это касается и природных полимеров, которым отдается предпочтение, прежде всего, в медицине, но также и в других областях [1-3].
В данном обзоре особое внимание уделено использованию гидрогелей биополимеров и, в частности, полисахарида альгината натрия в разработке новой технологии создания аппликационных материалов (раневых покрытий) и непосредственно гидрогелевых материалов пролонгированного лечебного действия, а также альгинатов для инженерии и регенерации тканей и органов. Все описанные в обзоре лечебные материалы, в том числе полученные по разработанной авторами технологии, можно отнести к депо-материалам с контролируемым высвобождением в организм лекарств и БАВ [4-7].
Проблемы современной медицины, в том числе проблемы создания эффективных лечебных материалов, в настоящее время являются междисциплинарными (что характерно и для других областей науки и техники). Для их решения должны быть привлечены не только медики, но и специалисты из разных областей, ученые и практики. Вопросы, рассмотренные в данной публикации, решались как врачами, так и биологами, химиками, специализирующимися в области полимерной и текстильной химии, материаловедами. Это позволило на стыке технологий создать рассматриваемый в обзоре новый способ получения медицинских изделий широкого спектра действия, в частности, используя технологические принципы текстильной печати и биотехнологические принципы создания полимерных систем с контролируемым высвобождением биологически активных соединений. Такой междисциплинарный и многоотраслевой подход позволил создать и реализовать технологию производства гидрогелевых материалов большого ассортимента для разных отраслей медицины с различными лекарствами и БАВ, которые сегодня успешно применяют. Особая роль при разработке технологии отводилась использованию биополимеров как волокнообразующих, так и природных полимеров- полисахаридов, применяемых при создании депо-материалов с контролируемым высвобождением лекарств [4].
В последнее время между синтетическими и природными полимерами произошло жесткое четкое «разделение труда» по назначению и специфике применения. Синтетические полимеры, особенно последней генерации, обладающие высокой устойчивостью к различным воздействиям (температура, рН среды, механические деформации и др.), используют в том случае, когда в организме человека возникают указанные воздействия. Это, прежде всего, имплантаты, для которых стабильность во времени — одно из основных достоинств [8].
Природные полимеры, биодеградирующие в организме (биогидролиз), используют в тех случаях, когда биополимер выполняет, как правило, важную функцию временного лечебного депо (матрицы), которое содержит в своей структуре лекарства или БАВ и высвобождает их в нужном месте, в нужное время, по необходимому для лечения концентрационному профилю. После выполнения функции средства доставки и «контейнера» биоразлагаемый биополимер выводится из организма. Биополимеры, являясь в силу своей природы БАВ, обладают в большей или меньшей степени набором лечебных свойств (биоцидных, антиоксидантных, антиаллергических и др.). Основным преимуществом биополимеров перед синтетическими полимерами, кроме их способности к биоразложению, является отсутствие токсичности. Это важно во всех областях применения, и особенно в медицине [9-11].
Близкое назначение выполняют биополимеры в новом направлении медицины - биоинженерии тканей. В этом случае биополимер в форме матрицы-платформы определенной физической структуры (пористость) служит средой для формирования с помощью клеток, в том числе стволовых, новых тканей и органов [12, 13].
Далее