Применение синтетического каучука в медицине

ВВЕДЕНИЕ

Прошло много лет, когда путешественники привезли мяч из острова Эспаньола. Предмет прыгал после броска, чем удивлял пришельцев. Индейцы называли материал для изготовления эластичного шара «каучук», отсюда и пошло наименование каучуков – эластомеров,природных и синтетических продуктов. Ученые в течение 100 лет трудились над созданием синтетического сырья. По формулам и методам русского химика Лебедева С.В. в 1927 г. был создан синтетический каучук, а в 1932 г. выпущены первые партии резиновой продукции. Сейчас трудно представить промышленность и повседневную жизнь без изделий, получаемых вулканизацией элементов.Но европейцы не обратили должного внимания на диковинку индейцев. И вплоть до XVIII века не задумывались над тем, насколько широки и многообразны области применения каучука. Лишь когда членами французской экспедиции, побывавшей в тропических лесах Южной Америки, он был вновь привезен в Европу, на него обратили внимание.Еще больший интерес появился, когда французский ученый Ш. Кондамин, выступая на ассамблее Парижской академии наук, продемонстрировал образцы этого вещества, показал способы возможного применения и изделия из него. ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА1.1 Понятие и формула синтетического каучукаСинтетические эластомеры принадлежат к высокомолекулярным соединениям, характерной особенностью которых является большой уровень эластичности. Визуально молекулярное строение каучука можно представить в виде углеродных цепей, состоящих из скрученных кубиков. Под воздействием нагрузок они могут вытягиваться и скручиваться.По основному компоненту, исходному мономеру дано учеными название, разработана химическая формула синтетического каучука[6,c.23]:бутадиенового – CH3=CH-CH=CH3;дивинилового – CH3=CH-CH=CH3;хлоропренового – Ch3=C(Cl)-CH=Ch3;молекула изопрена Ch3=C(Ch4)-CH=Ch3.Продукция из синтетических материалов по параметрам во многом превышает свойства натуральных веществ. К примеру, предметы плавают и не растворяются в воде из-за меньшей плотности, чем у Н2О.Получение синтетического каучукаУчеными постоянно совершенствуется синтез искусственных полимеров, чтобы добиться качества большего, чем у природных элементов. Таким примером служат вещества сополимеры:стирол;бутадиен;акрилонитрил.По такой схеме получал Лебедев синтетический каучукКогда возникает полимеризация, бутадиен чередуется в цепочке с другим мономером, усиливая свойства. Российские химики создают классические синтетические материалы по свойствам, не уступающим натуральным веществам. [1,c.45] Получение резины происходит посредством вулканизации каучука и его наполнителя – сажи. Это вид технологического процесса, который позволяет взаимодействовать основному мономеру с реагентом, происходит образование единой пространственной сетки под воздействием молекулярного соединения.Каучук после вулканизации становится продуктом с большим уровнем:прочности;эластичности;пластичности.Технология изготовления превращает хрупкое и непрочное вещество в резину, устойчивую к внешним факторам или эбонит с усиленной твердостью.1.2 Виды синтетического каучукаИспользование каучуков многопрофильное. Производители опираются на особенности каждого вида, созданного изобретателями. К основным относятся синтетические каучуки:изопреновые;бутадиеновые;[7,c.72]бутадиен-метилстирольные;бутилкаучуки;этиленпропиленовые;бутадиен-нитрильные;хлоропреновые;силоксановые;фторкаучуки;тиоколы.Изопреновый каучук создали в процессе полимеризации изопрена с катализатором. Вещество клейкое и эластичное.Продукты, в состав которых входят гетератомы стойкие к растворителям, топливу, маслам. Но в них снижены механические свойства.В массовом производстве большее применение нашли каучуки с содержанием хлорбутадиенов. Тиоколы используют в ограниченных масштабах.Интересно, что автомобильная промышленность воодушевила ученых на изобретение искусственного каучука. Сока дерева гевеи было недостаточно, чтобы удовлетворить потребности резины. Сейчас популярность синтетического средства вытеснило натуральный продукт, уступающий по многим показателям. В настоящее время существует примерно 30 видов материала, которые разделяются на 220 марок.[2,c.109]Повышенный спрос на полимерное вещество привел к организации целых отраслей, задействованных на производство сырья. Каучуки разделяют по общему и специальному назначению. Материалы из первого подразделения идут на выпуск продукции, где необходима эластичность при обычной температуре. Специальные каучуки выпускают для изделий с экстремальным назначением, на которые будет воздействовать мороз, огонь, озон и кислород.ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА В МЕДИЦИНЕ2.1 Синтетический каучук в медицинеКаучуки — высокомолекулярные соединения, способные к большим, длительно развивающимся обратимым (высокоэластическим) деформациям. Применяются для изготовления резины и резиновых изделий; обладают сравнительной биологической интактностью, используются в производстве изделий мед. назначения (трубки для переливания крови, зонды, катетеры, перчатки), в санитарии и гигиены (грелки, пузыри для льда, соски).Поистине жизненно важными изделиями из каучука можно назвать имплантаты человеческих органов. Применение каучука в их производстве началось сравнительно недавно и стало началом новой эры в развитии медицины. Имплантатами трахеи выступают материалы из полиактилатов, полисилоксанов, полиамидов[4,c.84]. Искусственное сердце и его части делают из полиуретанов и полиоксиланов. Полиэтилен и полипропилен являются материалом для производства имплантатов частей пищевода, а поливинилхлорид является основным компонентом имплантатов других частей пищеварительной системы. Искусственные кровеносные сосуды производятся из полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена и полипропилена. Обрести людям с ограниченными возможностями новые кости и суставы помогают полиакрилаты, полиамиды, полиуретаны. Каучук используют для изготовления протезов различных частей организма, сердечного клапана, молочной железы и др., а также в качестве имплантатов для носа, подбородка, пальцевых суставов.Но помимо этого из синтетического каучука изготавливают, важнейшие импланты изо дня в день спасающие и поддерживающие жизни людей.[7,c.122]Полиэтилен и полипропилен являются материалом для производства имплантатов частей пищевода, а поливинилхлорид является основным компонентом имплантатов других частей пищеварительной системы.Искусственные кровеносные сосуды производятся из полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена и полипропилена. Обрести людям с ограниченными возможностями новые кости и суставы помогают полиакрилаты, полиамиды, полиуретаныСамое распространенное изделие медицинской промышленности, полученное с использование каучука, – это пластырь. Он является смесью каучука, лекарственных и сопутствующих веществ.Преимущества таких пластырей:длительное сохранение клейкости; [1,c.115]сочетаемость со многими лекарственными средствами;безвредность; удобство в применении.Каучуковые пластыри изготавливают на основе синтетического и натурального каучука. Для придания каучуковому пластырю большей липкости добавляют канифоль. Для нейтрализации свободных смоляных кислот канифоли, вызывающих раздражение кожи, в состав массы вводят цинка оксид, образующий цинковые соли смоляных кислот – резинаты. Одновременно цинка оксид оказывает подсушивающий эффект, предупреждая излишнюю маркость пластыря.Синтетический каучук или материалы из него широко применяются в различных конструкциях аппаратов вспомогательного кровообращения. Из методов вспомогательного кровообращения наиболее широкое применение нашли внутриаортальный насос-баллончик, веноартериальная перфузия, механический кардномассажер (ассистор сердца) и искусственный желудочек сердца.[5,c.88]Применение методов вспомогательного кровообращения нередко сопровождается тромбозом и тромбоэмболией.Работа искусственных желудочков сердца, выполненных из других полимерных материалов, характеризуется более ранними сроками начала тромбообразования в кровяной камере и на мембране.В конструкции искусственного сердца в настоящее время используются различные полимеры. Однако наиболее широкое применение нашли кремнийорганический и синтетический каучукСинтетический каучук широко применяются для изготовлении искусственных клапанов сердца.2.2 Синтетический каучук для медицинских целейРазвитие современной техники невозможно без эластичных изделий, способных работать в экстремальных условиях: на морозе, при высоких температурах, при контакте с топливом, смазками. Как правило, за время эксплуатации резиновое изделие сталкивается с наличием всех этих экстремальных факторов, зачастую одновременно.Институт каучука – наследник и продолжатель славных традиций ВНИИСКа – в последние годы сделал ставку на возрождение и подъем отечественной промышленности спецкаучуков. Реанимирована технология, сохранены кадры, восстановлено производство таких важнейших типов эластомеров, как фтор- и фторсилоксановые каучуки.[6,c.28]Синтетический каучук применяется для стоматологии, для изготовления эндо- и экзопротезов. Композиции биоинертны, что позволяет проводить отверждение непосредственно в организме человека. На опытном заводе института каучука в большом количестве производятся слепочные стоматологические композиции и гелеобразные композиции для экзопротезов молочной железы.Высокая оптическая прозрачность одних композиций (или отражательная способность других, диэлектрические показатели третьих) позволяет использовать высокочистые синтетические каучуки медицинского назначения в оптических приборах, электронике и электротехнике.В состав каучука для изготовления базисов съемных зубных протезов входит большое количество серы (после вулканизации каучука с небольшими количествами серы — 5—15% —получается резина), а по косметическим требованиям красители и наполнители, но они (в особенности окись цинка) снижают прочность каучука.[1,c.155] Поэтому каучук для базисов длительное время выпускали двух видов: красный —для базисов и розовый — для искусственной десны. Красный каучук содержит: каучука 48 частей, серы 24 части и киновари 30 частей. Розовый каучук содержит: каучука — 48 частей, серы 24 части, окиси цинка 30 частей и киновари 10 частей. Вулканизация каучука, т. е. процесс соединения каучука с серой и превращения его в твердое вещество, происходит при температуре выше плавления серы (114,5°), при температуре 160° в течение 45—50 минут. Проводится это в воде в специальных герметических котлах типа автоклава — вулканизаторах под давлением 6,5 — 7 атм. [4,c.230]Вулканизированный каучук порист и имеет удельный вес от 1,5 до 2,0. Пористость каучука, высокий удельный вес, дефицитность его, трудная обработка и другие отрицательные свойства послужили причиной для поисков других базисных материалов.Синтетический каучук представляет собой синтетические полимеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации. Составляют основную массу эластомеров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом можно сделать вывод о том, что синтетический каучук широко применяется в медицине. Синтетический каучук используют в протезах, в пластырях, искусственных сердечках и т.д.Стоит подчеркнуть использование медицинских пластырей. Синтетический каучук соединили с лекарственными веществами и получили удобное, безвредное средство. Но самым важным открытием стала имплантация органов человека:трахеи;сердца;сосудов;суставов;нижних и верхних конечностей.В последние годы синтетический каучук находят применение и при создании таких сложных устройств, как искусственная поджелудочная железа, искусственная печень, искусственные легкие, искусственные почки и др. Это значительно повышает требования к механическим, физико-химическим и биологическим свойствам полимерных материалов. Имплантация синтетического каучука в организм на длительный срок создаст еще одну новую проблему — проблему полимерного канцерогенеза. В связи с этим одним из важных направлений современной медицины и химии остаются поиск и синтез полимеров медицинского назначения, изучение и оценка их тромборезестентных и других биологических свойств и возможность не адекватного применения для восстановления функции естественного органа, пораженного необратимым патологическим процессом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Гимаутдинова, О.И., Основы химии для медицинских специальностей и направлений подготовки + еПриложение : учебник / О.И. Гимаутдинова. — Москва : КноРус, 2022. — 242 с.Глинка, Н.Л., Общая химия. : учебное пособие / Н.Л. Глинка. — Москва : КноРус, 2021. — 749 с.Дж. Марк Каучук и резина. Наука и технология: монография/пер. с англ.: Научное издание. Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2011. – 768 с.Камышова, В.К., Общая химия: лабораторный практикум. : учебное пособие / В.К. Камышова, Е.Я. Удрис, ; под общ. ред. Н.В. Коровина. — Москва : КноРус, 2022. — 335 с.Корнеев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. Технология эластомерных материалов. М.: Эским, 2000. - 288 сОсовская И.И., Савина Е.В., Левич В.Е. Эластомеры: учебное пособие/ВШТЭСПбГУТД. СПб., 2016 – 126 с.Химически активные полимеры и их применение; Химия - Москва, 2004. - 310 c.