.
Меню сайта
|
Полимеры в медицине и биологииПолимеры в медицине и биологииУже сейчас известны полимеры, в первую очередь полиакрилаты и полиамиды, которые способны как бы срастаться с тканями живых организмов. В будущем количество таких полимеров увеличится. А это даст возможность заменять поврежденные сухожилия, части кровеносных сосудов эластичными и прочными полимерными пленками или тканями. Возможна и замена зубов. Искусственный зуб с корнями, сделанный из твердого полимерного материала точно по форме удаленного зуба, сможет врасти на месте естественного зуба.
Не менее интересна и возможность склеивания сломанных костей полимерными клеями. Пострадавший сможет пользоваться поврежденным органом вскоре же после перелома, а клей со временем рассосется, заменяясь соединительной костной тканью. Наверное, широко будут применять искусственную кровь, которая сможет выполнять все основные функции крови и, главное, переносить кислород от легких ко всем тканям организма. Быть может, удастся решить и проблему искусственной почки. Почки очищают кровь от ненужных примесей. Для осуществления такого процесса нужно иметь полупроницаемую полимерную пленку, которая пропускала бы удаляемые примеси и задерживала бы остальные части крови. Когда удастся создать такие пленки — модели пленок, существующих в живых организмах, тогда можно будет перейти и к модели самого органа — почки. Со временем люди научатся получать полимерные вещества, вырабатываемые только в организмах, в первую очередь ферменты, хотя бы простейшие. Такие синтетические полимерные вещества явятся важной группой лекарств. Они смогут влиять на разнообразные процессы жизнедеятельности так, как на них влияют ферменты, гормоны и другие биологически активные соединения. Научившись синтезировать подобные очень сложные по своему строению полимерные вещества, химики попытаются осуществить процессы, протекающие пока лишь в организмах. Наиболее важный из них — это фиксация азота, т. е. поглощение азота из воздуха и превращение его в различные химические соединения. Сейчас простейшим методом фиксации атмосферного азота служит получение аммиака реакцией между азотом и водородом при температуре около 400° и давлении 700 атм в присутствии катализатора. Более дорогой метод — получение соединений азота с кислородом в электрической дуге уже при совсем высоких температурах. А микроорганизмы осуществляют фиксацию азота при обычных температуре и давлении! И это происходит, несомненно, при помощи сложных полимерных катализаторов —ферментов. Когда ученые поймут весь механизм подобных процессов и научатся осуществлять их при помощи синтетических полимерных веществ, появится и новая область химии, основанная на использовании тех процессов, которые сейчас происходят только в живых организмах.
Второй пример таких процессов — фиксация растениями углекислоты и ее превращение в первую очередь в углеводы. Этот процесс в растениях происходит под действием света в обычных условиях, но он, конечно, будет осуществлен при помощи синтетических полимеров, похожих на биополимеры. Среди созданных химиками полимеров есть и такие, которые, по-видимому, помогут перестроить систему земледелия и все сельское хозяйство. С первого взгляда их роль и назначение очень скромны и незаметны: они просто обладают способностью изменять структуру тонко измельченных веществ, собирая и склеивая их частицы в более крупные комочки. Если вносить такие полимерные добавки в почву, создается комковая структура, а это очень повышает плодородие почвы. Возможно, в будущем химики найдут такие структурообразующие полимеры, которые позволят создать чрезвычайно благоприятные условия для корневого питания растений. Все шире в химии будут распространяться полимерные реагенты. Уже сейчас существует громадное количество полимерных соединений, среди которых представлены почти все классы органических веществ. Есть полимерные кислоты и основания, полимерные спирты, альдегиды и кетоны, разнообразные ароматические и гетероциклические полимерные соединения. Они могут реагировать с другими веществами, подобно тому как происходят химические реакции в среде обычных низкомолекулярных веществ. Но здесь одним из продуктов происходящих реакций будет полимерное вещество. А полимерное вещество легко отделить от реакционной среды, и это создает новые химические возможности. Например, мы имеем соль какой-либо кислоты и хотим получить из нее самое кислоту. Можно прибавить к такой соли более сильную кислоту. Она вытеснит интересующую нас кислоту, но при этом получится смесь кислоты и образовавшейся соли. Разделить такую смесь обычно нелегко. Если же мы возьмем полимерную кислоту в виде зерен, пленок или волокон и пропустим через такую нерастворимую полимерную массу раствор соли, то получится полимерная соль и чистая кислота. Мы обменили ионы водорода в полимерной кислоте на катионы соли и легко отделили полимерный реагент. Такие полимерные реагенты — кислоты и основания — так и называются ионнообменными смолами. Они уже сейчас применяются достаточно широко. В будущем появится много разнообразных полимерных реагентов — окислителей и восстановителей. Чтобы окислить или восстановить какое-либо соединение, достаточно будет пропускать его через слой зерен или волокон полимерного реагента-электронообменника. Такое название дано этой группе веществ потому, что окисление или восстановление всегда связаны с обменом электронов.
Еще шире будет применяться другая группа этих реагентов — комплексонные смолы. Они способны образовывать комплексы с определенными металлами. Такие комплексонные полимерные реактивы в виде пленок или волокнистых материалов смогут извлекать нужные металлы из растворов очень малых концентраций, даже из морской воды. Ведь в будущем, когда богатые месторождения будут выработаны, придется извлекать металлы из более бедных месторождений. И новые полимерные реагенты дадут возможность построить иные методы добычи цветных и редких металлов. Возникнет еще много новых типов полимеров. Светочувствительные полимеры, дающие сразу рельефное изображение, смогут применяться в фотографических и полиграфических процессах. Полимерные проводники и полупроводники, особенно плавкие и растворимые,— очень удобный тип электротехнических материалов. Полимерные электролиты станут неотъемлемыми частями химических источников тока— аккумуляторов, элементов и особенно топливных элементов, способных превращать химическую энергию топлива в электрическую. Ученые найдут стойкие и активные полимерные поверхностно-активные вещества, которые будут создавать и разрушать суспензии и эмульсии, регулировать испарение воды с поверхности водоемов. Возникнут полимерные вещества, способные обеспечивать идеальное скольжение или громадное сцепление поверхностей, т. е. фрикционные полимерные материалы. Возникнет множество полимеров, которые сейчас трудно предугадать, и полимеры станут так же необходимы людям, как ранее необходимы были камень и металлы. |
ПОИСК
Block title
|