Последние годы существования СССР. История создания перфторуглеродного кровезаменителя - перфторана, "голубой крови" - отражает в себе состояние науки в эти последние годы.
В самом начале шестидесятых годов появились сообщения об идее американца Генри Словитера, предлагавшего создать насыщенные кислородом воздуха эмульсии перфторуглеродов в качестве дыхательной среды и возможных кровезаменителей. В 1966 году Лиленд Кларк поместила мышь - как рыбу - в аквариум, наполненный перфторэмульсией.
В густой тяжелой белой жидкости концентрация кислорода была столь большой, что погруженные в нее мыши могли некоторое время "дышать" ею вместо воздуха. Жидкость заполняла легкие, и содержавшегося в ней кислорода оказывалось достаточно, чтобы поддерживать их жизнь. Мыши делали судорожные движения, заглатывая и выдавливая из легких эмульсию. Погибали они не из-за недостатка кислорода , а от утомления мышц грудной клетки - тяжело качать густую жидкость.
В 1968 году Роберт Гейер осуществил тотальное - стопроцентное замещение крови крысы на перфторэмульсию. Крыса осталась живой. В 1969 разработкой перфторэмульсионных заменителей крови занялись американские и японские исследователи. Перфторуглероды - это цепочки углеродных атомов, у которых все свободные валентности замещены атомами фтора. Химическая связь углерод-фтор чрезвычайно прочна, фторуглероды поэтому совершенно инертны - не вступают ни в какие химические реакции. Их молекулы гидрофобны - жироподобны - и в воде нерастворимы. Однако они могут образовывать эмульсии - мельчайшие капельки, взвешенные в воде.
Синтез перфторуглеродов - большое событие в химии XX века. Все знают замечательный полимер тефлон. Тефлоновые поверхности лыж не требуют смазки и скользят (так как гидрофобны!) по снегу в любую погоду. Тефлоновое покрытие на сковородке позволяет жарить картошку без масла. В эмульсии тефлоноподобных перфторуглеродов, как, например, и в подсолнечном масле, растворяется в десятки раз больше кислорода, чем в чистой воде.
После первых сообщений о возможностях перфторуглеродных эмульсий наступило затишье. Могло показаться, что экстравагантные работы Словитера и его последователей останутся лишь примером занятных чудес современной химии. Однако внезапное исчезновение из литературы новых научных направлений, как правило, означает их переход в ранг секретных.
В конце семидесятых по "специальным каналам" правительство СССР получило сообщение о проводимых в США и Японии работах по созданию кровезаменителей на основе перфторуглеродных эмульсий. Сообщение взволновало. Стало очевидным стратегическое значение этих исследований. Холодная война была в разгаре. Перенасыщенные ядерным оружием "сверхдержавы", США и СССР, не могли исключить возможность его применения.
При любой войне, и особенно при ядерной, жизнь уцелевшего в первые секунды населения и войск зависит не в последнюю очередь от запасов донорской крови. Переливание крови в этих случаях должно быть массовым. Сохранение донорской крови - чрезвычайно сложное дело. Многие могучие научные лаборатории и институты заняты этой проблемой. Долго хранить кровь все равно не удается. Даже в мирное благополучное время донорской крови не хватает. Но и этого мало. Донорская кровь часто заражена вирусами. Случаи заболеваний гепатитом в результате переливания крови все более учащались. А тут на мир надвинулся СПИД. Мысль, что от всего этого можно избавиться посредством безвредной, незараженной, лишенной групповой индивидуальности, не боящейся нагревания перфторуглеродной эмульсии, воодушевляла. И правительство поручило Академии наук решить эту проблему.
В исследованиях американцев и японцев наступил кризис. Животные часто погибали после введения препаратов от закупорки сосудов. Причина была в ошибочной тенденции, в стремлении возможно быстрее вывести препарат из организма. Для этого они делали эмульсию из относительно крупных капель: чем крупнее капли, тем легче они слипаются, образуя мицеллы, поглощаемые фагоцитами. Но при этом неизбежна закупорка мелких сосудов.
Белоярцев, Маевский, Воробьев пошли по другому пути. Они стали готовить эмульсии с максимально мелкими частицами. (Идея эта, возможно, пришла к ним из работ специалиста в области коллоидной химии Натальи Петровны Коноваловой, но рабочий контакт с ней не получился). Для приготовления таких частиц понадобилось создание специальных аппаратов. На изготовление этих аппаратов - их делал замечательный умелец из Черноголовки, и были необходимы большие суммы наличных денег.
Средний размер частиц эмульсии в перфторане около 0,1 микрона. Размер эритроцита - 7 микрон. Это соотношение обусловило все успехи. Почти все виды функциональных расстройств в медицине, в конце концов, связаны с нарушениями кровоснабжения. Сжимаются капилляры - ухудшается кровоток, уменьшается снабжение клеток кислородом. В бескислородной среде начинает преобладать гликолиз - расщепление глюкозы до молочной кислоты. Закисляется среда - еще больше сжимаются капилляры - еще меньше доходит до данного места кислорода, и так до полного перехода на бескислородный режим. Так бывает при воспалении, так происходит при травмах.
Мелкие частицы перфторэмульсии проникают через сжатый капилляр. Они несут мало кислорода - меньше, чем принес бы эритроцит: "кислородная емкость" перфторэмульсии значительно ниже, чем нормальной крови. Но маленькая струйка кислорода изменяет ход процесса. Капилляры несколько расширяются. Поток частиц эмульсии возрастает. Капилляры открываются еще - поток кислорода возрастает. Наконец, просвет капилляров становится достаточным, чтобы "протиснулись" эритроциты. Кровоснабжение восстанавливается.
Кстати, в опытах лаборатории Белоярцева было показано, что мелкодисперсные препараты довольно быстро выводятся из организма. Путь их выведения оказался неожиданным - через легкие. Гидрофобные микрокапельки проходят через огромную поверхность (гидрофобных!) мембран легочных альвеол. Все это вызывало энтузиазм и ощущение успешного решения задачи чрезвычайной важности. Прошло всего около трех лет. Испытания перфторана на лабораторных животных шли успешно. Снабжаемые перфтораном (вместо крови) кроличьи сердца сохраняли сократительную способность намного дольше, чем при физиологическом растворе. В перфторане прекрасно росли клеточные культуры. По двору института прогуливали собаку, 70 процентов крови которой было замещено на перфторан. Через полгода эта собака принесла здоровых щенков. После двух тысяч экспериментов на животных 26 февраля 1984 года Фармкомитет СССР дал разрешение на проведение 1-й фазы клинических испытаний. 15 марта 1985 года было дано разрешение "на проведение 2-й фазы клинических испытаний препарата перфторан в качестве кровезаменителя с функцией переноса кислорода...".
(продолжение если интересно)
В самом начале шестидесятых годов появились сообщения об идее американца Генри Словитера, предлагавшего создать насыщенные кислородом воздуха эмульсии перфторуглеродов в качестве дыхательной среды и возможных кровезаменителей. В 1966 году Лиленд Кларк поместила мышь - как рыбу - в аквариум, наполненный перфторэмульсией.
В густой тяжелой белой жидкости концентрация кислорода была столь большой, что погруженные в нее мыши могли некоторое время "дышать" ею вместо воздуха. Жидкость заполняла легкие, и содержавшегося в ней кислорода оказывалось достаточно, чтобы поддерживать их жизнь. Мыши делали судорожные движения, заглатывая и выдавливая из легких эмульсию. Погибали они не из-за недостатка кислорода , а от утомления мышц грудной клетки - тяжело качать густую жидкость.
В 1968 году Роберт Гейер осуществил тотальное - стопроцентное замещение крови крысы на перфторэмульсию. Крыса осталась живой. В 1969 разработкой перфторэмульсионных заменителей крови занялись американские и японские исследователи. Перфторуглероды - это цепочки углеродных атомов, у которых все свободные валентности замещены атомами фтора. Химическая связь углерод-фтор чрезвычайно прочна, фторуглероды поэтому совершенно инертны - не вступают ни в какие химические реакции. Их молекулы гидрофобны - жироподобны - и в воде нерастворимы. Однако они могут образовывать эмульсии - мельчайшие капельки, взвешенные в воде.
Синтез перфторуглеродов - большое событие в химии XX века. Все знают замечательный полимер тефлон. Тефлоновые поверхности лыж не требуют смазки и скользят (так как гидрофобны!) по снегу в любую погоду. Тефлоновое покрытие на сковородке позволяет жарить картошку без масла. В эмульсии тефлоноподобных перфторуглеродов, как, например, и в подсолнечном масле, растворяется в десятки раз больше кислорода, чем в чистой воде.
После первых сообщений о возможностях перфторуглеродных эмульсий наступило затишье. Могло показаться, что экстравагантные работы Словитера и его последователей останутся лишь примером занятных чудес современной химии. Однако внезапное исчезновение из литературы новых научных направлений, как правило, означает их переход в ранг секретных.
В конце семидесятых по "специальным каналам" правительство СССР получило сообщение о проводимых в США и Японии работах по созданию кровезаменителей на основе перфторуглеродных эмульсий. Сообщение взволновало. Стало очевидным стратегическое значение этих исследований. Холодная война была в разгаре. Перенасыщенные ядерным оружием "сверхдержавы", США и СССР, не могли исключить возможность его применения.
При любой войне, и особенно при ядерной, жизнь уцелевшего в первые секунды населения и войск зависит не в последнюю очередь от запасов донорской крови. Переливание крови в этих случаях должно быть массовым. Сохранение донорской крови - чрезвычайно сложное дело. Многие могучие научные лаборатории и институты заняты этой проблемой. Долго хранить кровь все равно не удается. Даже в мирное благополучное время донорской крови не хватает. Но и этого мало. Донорская кровь часто заражена вирусами. Случаи заболеваний гепатитом в результате переливания крови все более учащались. А тут на мир надвинулся СПИД. Мысль, что от всего этого можно избавиться посредством безвредной, незараженной, лишенной групповой индивидуальности, не боящейся нагревания перфторуглеродной эмульсии, воодушевляла. И правительство поручило Академии наук решить эту проблему.
В исследованиях американцев и японцев наступил кризис. Животные часто погибали после введения препаратов от закупорки сосудов. Причина была в ошибочной тенденции, в стремлении возможно быстрее вывести препарат из организма. Для этого они делали эмульсию из относительно крупных капель: чем крупнее капли, тем легче они слипаются, образуя мицеллы, поглощаемые фагоцитами. Но при этом неизбежна закупорка мелких сосудов.
Белоярцев, Маевский, Воробьев пошли по другому пути. Они стали готовить эмульсии с максимально мелкими частицами. (Идея эта, возможно, пришла к ним из работ специалиста в области коллоидной химии Натальи Петровны Коноваловой, но рабочий контакт с ней не получился). Для приготовления таких частиц понадобилось создание специальных аппаратов. На изготовление этих аппаратов - их делал замечательный умелец из Черноголовки, и были необходимы большие суммы наличных денег.
Средний размер частиц эмульсии в перфторане около 0,1 микрона. Размер эритроцита - 7 микрон. Это соотношение обусловило все успехи. Почти все виды функциональных расстройств в медицине, в конце концов, связаны с нарушениями кровоснабжения. Сжимаются капилляры - ухудшается кровоток, уменьшается снабжение клеток кислородом. В бескислородной среде начинает преобладать гликолиз - расщепление глюкозы до молочной кислоты. Закисляется среда - еще больше сжимаются капилляры - еще меньше доходит до данного места кислорода, и так до полного перехода на бескислородный режим. Так бывает при воспалении, так происходит при травмах.
Мелкие частицы перфторэмульсии проникают через сжатый капилляр. Они несут мало кислорода - меньше, чем принес бы эритроцит: "кислородная емкость" перфторэмульсии значительно ниже, чем нормальной крови. Но маленькая струйка кислорода изменяет ход процесса. Капилляры несколько расширяются. Поток частиц эмульсии возрастает. Капилляры открываются еще - поток кислорода возрастает. Наконец, просвет капилляров становится достаточным, чтобы "протиснулись" эритроциты. Кровоснабжение восстанавливается.
Кстати, в опытах лаборатории Белоярцева было показано, что мелкодисперсные препараты довольно быстро выводятся из организма. Путь их выведения оказался неожиданным - через легкие. Гидрофобные микрокапельки проходят через огромную поверхность (гидрофобных!) мембран легочных альвеол. Все это вызывало энтузиазм и ощущение успешного решения задачи чрезвычайной важности. Прошло всего около трех лет. Испытания перфторана на лабораторных животных шли успешно. Снабжаемые перфтораном (вместо крови) кроличьи сердца сохраняли сократительную способность намного дольше, чем при физиологическом растворе. В перфторане прекрасно росли клеточные культуры. По двору института прогуливали собаку, 70 процентов крови которой было замещено на перфторан. Через полгода эта собака принесла здоровых щенков. После двух тысяч экспериментов на животных 26 февраля 1984 года Фармкомитет СССР дал разрешение на проведение 1-й фазы клинических испытаний. 15 марта 1985 года было дано разрешение "на проведение 2-й фазы клинических испытаний препарата перфторан в качестве кровезаменителя с функцией переноса кислорода...".
(продолжение если интересно)
Объясняйте, чтобы избежать недоразумений (с)Декарт
особенно понравился комментарий специалиста(доктора технических наук(!)) как то не по докторски он прокомментировал. в этом вопросе я бы больше прислушался к мнению другого специалиста, например к.м.н., мне больше бы понравился 
