Биоматериалы

Протезы и искусственные устройства для замены поврежденных частей тела или компенсаций их дисфункций изготавливаются из поли­меров (полиэфиров, силиконов, метилполиметакриламида, полиэтиле­на), сплавов металлов (нержавеющей стали, сплавов хрома, кобальта, молибдена, титана и титановых сплавов), керамики (глинозема, стекло­керамики), композитных материалов (углерод-углеродных, полимерно- графитных, стеклянных с наполнителями) и т. п. Реакция тканей орга­низма на контакт с этими материалами может вызвать (и часто вызыва­ет) иммунную реакцию, вплоть до отторжения имплантанта, при этом возникает необходимость удаления протеза.

Чтобы избежать таких реакций или снизить их до безопасного уровня, разрабатываются материалы нового поколения - биоматериалы, или биосовместимые материалы. Рынок этих материалов неограничен, вернее, ограничен пока стоимостью и необходимым качеством.

В области сердечной и артериальной хирургии разработаны и со­вершенствуются биоматериалы, придающие поверхности полимера ан- тикоагуляционные свойства. Для этого используют соединения, обла­дающие свойством препятствовать свертыванию крови. Из таких мате­риалов могут быть изготовлены протезы сосудов чрезвычайно малого диаметра, не вызывающие свертываемости крови, используемые для предупреждения сердечных приступов.

Для протезирования костей и суставов используются металлы и сплавы, но они по своим свойствам сильно отличаются от костей и тоже довольно часто вызывают иммунную реакцию. Керамика, и особенно кальцинированный глинозем, обладают отличной биосовместимостью, однако они хрупкие. Для создания протезов высокого качества созданы материалы по оригинальной технологии: протезы из керамики при по­мощи методов клеточной инженерии заселяются клетками костной тка­ни, которая заполняет все поры протеза, при этом получается изделие, сочетающее высокую прочность и отличную биосовместимость.

Методы биотехнологии используются и для создания биосовме­стимых гибких и тонких контактных линз. Их изготавливают из макро- молекулярных гелей, содержащих 80 % воды. Это обеспечивает хоро­шую диффузию O₂ и CO₂. В качестве сыворотки крови используются декстраны и желатин.

Разработаны также довольно прочные полимерные нити, легко подвергающиеся биодеградации. Из них изготовляют шовный материал для скрепления внутренних послеоперационных швов; после операции они через какое-то время рассасываются.

Существуют еще несколько больших прикладных областей био­технологии, в частности, создание биотестов в аналитике, диагностике и для контроля окружающей среды.

4.5. ПРЕИМУЩЕСТВА И ОПАСНОСТЬ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Методы генной инженерии отличаются от манипуляций с обыч­ными патогенными микробами, поскольку большей частью они имеют дело с обычными кишечными бактериями, живущими в пищеваритель­ной системе человека и, более того, широко распространенными в окружающей среде. Поэтому сконструированные штаммы могут очень легко распространяться и привести к серьезным последствиям. Перенос генов азотфиксации в злаки при помощи микроорганизмов имеет неко­торые выводы, однако размножение таких микроорганизмов в почве может способствовать произрастанию и других растений и тем самым нарушать биологический баланс как в растительных сообществах, так и в животных биоценоза. С другой стороны, относительная скудость определенных биологических веществ, таких, как гормоны, может быть с лихвой восполнена за счет синтетических веществ, получаемых при помощи микроорганизмов, сконструированных методами генной инже­нерии, а это может привести к терапевтически необоснованному приме­нению этих веществ.

В США исследования такого рода неуклонно расширяются, но под контролем соответствующих организаций. Национальные институ­ты здоровья США одобрили 31 проект по определенному производству инсулина,соматотропина (гормона роста человека и крупного рогатого скота) и интерферона, которые производились различными фирмами.

После периода сомнений некоторые биологи пришли к заключе­нию, что потенциальная опасность невелика, так как сконструирован­ные генно-инженерным путем микробы имеют мало шансов выжить вне лабораторных условий. Это привело к снижению защитных норм, т. е. учета возможности распространения микробов при строительстве ис­следовательских зданий, хотя меры по обеспечению биологической без­опасности продолжали осуществляться.

В Страсбурге, на заседании Европейского парламента, впервые были рассмотрены рекомендации относительно законности применения методов генной инженерии к людям. Проект рекомендовал включить в Европейскую конвенцию прав человека определенные положения для защиты личности от реальной угрозы генетических манипуляций. В нем отмечалось, что беспокойство, вызываемое этой техникой, связано с не­предсказуемостью ее воздействия на здоровье человека и окружающую его среду, а также с юридическими и этическими сложностями. В сооб­щении, представленном комиссией Парламентской ассамблеи и касаю­щемся правовых вопросов, содержалась подробная оценка риска, свя­занного с исследованиями человеческих генов. Были выделены три группы риска.

К первой относится детальное генетическое картирование челове­ческих клеток, которое может оказать существенную помощь в диагно­стике наследственных заболеваний, но может и способствовать накоп­лению индивидуальных генетических характеристик в компьютерных банках данных.

Вторая группа риска связана с работами по генной инженерии со­матических клеток, в частности, с замещением аномальных генов.

К третьей группе риска относятся эксперименты, связанные с воз­действием на половые клетки для получения постоянных наследствен­ных изменений.

Несмотря на определенные преимущества генной инженерии, ко­миссия заключила, что решения, принятые человеком, не должны заме­нить свободную игру природы. Должны быть также подтверждены неотъемлемые права каждого не подвергаться генетическим манипуля­циям.

Рассмотренные рекомендации представляют собой попытку до­биться на международном уровне правовой защиты от последствий ге­нетических манипуляций.

4.5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Генетическая инженерия с момента зарождения привлекла внима­ние ученых и широких кругов общественности потенциальной опасно­стью некоторых исследований. Это опасение было высказано в 1974 г., вскоре после первых успешных экспериментов по получению рекомби- нантных молекул ДНК. Группа известных молекулярных биологов во главе с П. Бергом призвала ученых к ограничению проведения ряда ген­но-инженерных экспериментов. Характер высказанных опасений был двоякого рода. Во-первых, указывалось на реальную возможность «утечки» клеток с рекомбинантными молекулами ДНК за пределы ла­бораторий или промышленных производств и, следовательно, угрозу внесения в организм человека или животных вредных чужеродных либо «собственных» продуктов (например, гормонов), но в неконтролируе­мых концентрациях. Во-вторых, отсутствие достаточных знаний о структуре и функциях генов, находящихся в клонируемом фрагменте ДНК, может привести к тому, что при внесении их в реципиентные клетки они начнут синтезировать не только желаемое вещество, но и какие-либо опасные продукты (например, токсины, продукты онкоге­нов, т. е. генов, чьи продукты обладают способностью трансформиро­вать эукариотические клетки так, что они приобретают свойства опухо­левых клеток).

В 1975 г. данные проблемы обсуждались на Международной кон­ференции, посвященной вопросам получения рекомбинантных молекул ДНК. В ней приняли участие ученые разных областей биологии, а также юристы, представители прессы, государственных и частных промыш­ленных компаний. Участники конференции пришли к выводу, что экс­перименты с использованием методов генетической инженерии должны продолжаться, но при обязательном соблюдении определенных правил и рекомендаций.

В настоящее время в России работы генно-инженерного плана ре­гулируются федеральным законом, принятым в 1996 г. Они подразде­ляются на два типа - ведущиеся в «закрытых» или «открытых» систе­мах. В закрытых системах работы ведутся так, что имеется химический, биологический или физический барьер между генно-инженерными ор­ганизмами и окружающей средой. В открытых системах такой контакт осуществляется (например, культивирование генно-инженерных ово­щей и злаков).

Date: 2015-09-24; view: 939; Нарушение авторских прав