Что такое фуллерен. Фуллерен - это что такое? Свойства и применение фуллеренов. Структурные свойства фуллеренов

Мы привыкли, особенно в нашем урбанизированном мире для улучшения работы нашего организма сразу без особого мысленного анализа прибегать к приему разных биодобавок, новых препаратов, тратить время, и иногда зря, на различные способы лечения. При этом большинство из нас лучше разбирается в технической системе своего компъютера или автомобиля, но совершенно не интересуется, а как же функционирует наш организм. И поэтому я решил в своём личном дневнике делать сообщения и пояснения по тем вопросам, знание которых окажет благоприятное воздействие на Ваш организм, но если Вы по какой либо причине не захотите в это поверить, то хоть обратите своё внимание на эту проблему и это весьма важно. И так что такое внутрибрюшное давление, о природе и значении которого часто забывают даже врачи.В брюшной полости существуют ряд полых органов такие как желудок, тонкая и толстая кишка, мочевой пузырь и желчный пузырь, последний среди перечисленных самый маленький по объёму орган, но и он может играть не совсем последнюю роль в рассматриваемом вопросе. В этой теме не будем уточнять професстональную анатомическую терминологию касательно каждого перечисленного органа по отношению к брюшинной оболочке, например анатомически мочевой пузырь располагается частично забрюшинно и т.д., при рассмотрении данной темы это не принципиально. Именно эти вышеперечисленные органы играют значение в повышении внутрибрюшного давления.Сама брюшная полость имеет ригидными, то есть относительно жёсткими заднюю стенку (спина), боковые (бок туловища), нижнюю диафрагму таза (промежность) а также частично нижнюю часть передней брюшной стенки на уровне лона, а точнее-пахово-лонный треугольник. А лябильными или изменчивыми являются диафрагма, отделяющая брюшную полость от грудной и передняя брюшная стенка. И сейчас обратим внимание на что будет действовать повышение внутрибрюшного давления.На работу сердца, а именно его насосную функцию, на работу легких т.е на их сократительную функцию при выдохе и возможность расширения при вдохе.Фактор повышения внутрибрюшного давления будет восприниматься крупными сосудами, которые находятся правда за пределами брюшной полости но это только анатомическое разделение. Это влияние распространяется и на печень и на почки и самое главное на всю систему кровообращения внутренних органов и особенно на микроциркуляторное русло а это означает, что под влияние попадает и вся система кровообращения и лимфообращения. Еще следует помнить, что внутрибрюшное давление не имеет постоянную константу из-за непрерывного процесса дыхания. Диафрагма и передняя брюшная стенка придают нашему животу важную насосную функцию в помощь нашему сердцу. Повышенное внутрибрюшное давление особенно становится выраженным при повышенном питании людей. Часто можно встретить мужчину на первый взгляд и не очень полного но заметно увеличенным животом. Причиной может быть увеличение в объёме толстой кишки за счёт её гиперпневматизации из-за избыточного накопления газов или за счёт депонирования (скопления) жира в пределах большого сальника, когда последний превращается вместо плёнчатой подвески в жировую подушку. И представьте у такого человека начинают отекать ноги, появляются боли в мышцах ног, усиливается венозный рисунок на стопе и голени. Даже многие врачи не хорошо осведомлены о механизме повышения внутрибрюшного давления, нарушения присасывающей насосной функции живота и даже повешения давления на саму стенку подвздошных вен, что приводит к затруднённому оттоку крови по венам нижних конечностей. Врач назначает больному препараты направленные на разжижение крови, противовоспалительное воздействие венозной стенки. Всё это хорошо и полезно но механический фактор повышенного давления в животе это лечение не может устранить, а значит лечение не будет эффективным. И главное, возникает замкнутый порочный круг - повышение внутрибрюшного давления способствует нарушению оттока крови по венам, появляется картина хронической венозной недостаточности, тромбофлебита, трудность и ограничение быстрой ходьбы, малоподвижный образ жизни ведет к повышению веса тела и увеличению объёма сальника, а это в свою очередь ещё больше повышает внутрибрюшное давление и т.д. Остаётся, что? Разомкнуть этот круг. Хороший результат и быстрейшее выздоровление возможно если постараться снизить вес и естественно уменьшится в объёме большой сальник (диета, спортивные упражнения) и бороться с метеоризмом (диета, сорбционные препараты). Такой комплексный и разумный подход будет весьма полезным. Будьте здоровы.

Ключевые слова: внутрибрюшные заболевания, внутрибрюшная гипертензия

Синдром брюшного компартмента (СБК) - это комплекс отрицательных эффектов повышенного внутрибрюшного давления(ВБД) . Имеются разные определения СБК, однако вот наиболее удачное - стремительное повышение ВБД с развитием полиорганной недостаточности, ведущей к сердечно-сосудистому коллапсу и смерти . СБК развивается при таком уровне ВБД, когда кровоснабжение внутренних органов понижается и жизнеспособность тканей серьезно страдает. Это достигается при ВБД 25 мм рт. ст. и выше .

J. Burch представил классификацию СБК, основываясь на действительных значениях ВБД:

I степень - ВБД 8-11мм рт. ст.,
II степень - ВБД 11-19мм рт.ст.,
III степень - ВБД 19-26 мм рт. ст.,
IV степень - ВБД 26 мм рт. ст. и более.

Однако до сих пор неясно, при каком же точном уровне ВБД развиваются его критические проявления (ВБГ). В 30 % случаев даже при наличии ВБД выше 20 мм рт. ст. развития СБК не отмечается. После ургентных хирургических вмешательств процент отсутствия СБК значительно выше .

История. Впервые об отрицательных эффектах повышенного ВБД упомянуто еще во второй половине ХIХ века. E.Wendt впервые описал связь между повышенным ВБД и нарушением функции почек. В 1947г. S.Bredley обнаружил, что повышение ВБД ведет к понижению почечного кровотока и клубочковой фильтрации. Он также нашел, что имеется одинаковое повышение давления во всех ограниченных пространствах брюшной полости. Но несмотря на это, еще в конце ХIХ и начале ХХ вв. представления о ВБД и понимание его влияния на организм были все еще скудными .

Лишь совсем недавно внутрибрюшная гипертензия (ВБГ) признана как серьезная причина смертности у пациентов, находящихся в критическом состоянии. В 1982г. Harman сделал важное открытие в понимании патогенеза ВБГ. Он в эксперименте показал, что понижение клубочковой фильтрации при повышенном ВБД не восстанавливается после повышения сердечного выброса до нормы и единственной, главной причиной нарушения функции почек является повышение сопротивления почечных сосудов, причем это скорее местный эффект повышенного давления, чем следствие пониженного сердечного выброса.

Этиология. К развитию СБК ведут все факторы, повышающие ВБД. Классификацию этих факторов можно представить следующим образом:

1. Увеличение количества внутрибрюшной жидкости:

травматическое кровотечение,
разрыв аневризмы аорты,
асцит.

2. Висцеральный отек:

панкреатит,
тупая травма живота,
сепсис,
постинфузионный отек кишечника,
перитонит.

3. Пневмоперитонеум:

лапароскопия,
разрыв внутреннего органа.

4. Газ в кишечнике:

расширение желудка,
обструкция кишечника,
непроходимость кишечника.

5. Факторы брюшной стенки:

перелом таза,
забрюшинная гематома,
патологическое ожирение,
первичное фасциальное закрытие брюшной стенки.

Патофизиология. Компартмент-синдром представляет собой ситуацию, когда остро повышенное давление в ограниченных полостях отрицательно влияет на жизнеспособность тканей. Синдром хорошо известен в ортопедии, когда давление в межфасциальных пространствах нижних конечностей повышается и перфузия тканей серьезно страдает; а также в нейрохирургии - при повышении внутричерепного давления (ВЧД) .

ВБД обусловлено, главным образом, двумя составляющими - объемом внутренних органов и внутриполостной жидкости. Брюшная полость имеет большую устойчивость к изменению объема без повышения ВБД за счет комплайенса брюшной стенки. Изменение податливости брюшной полости можно наблюдать во время лапароскопии, когда возможно введение в брюшную полость более 5л газа без значительного повышения ВБД. Начало повышения ВБД в течение лапароскопии наблюдается при том объеме газа, когда достигнуто давление 20мм рт.ст. (8.8±4,3л) .

Со временем проявляется адаптация к повышению ВБД, и это клинически наблюдается у больных с асцитом,ожирением и массивным раком яичника . Хроническое повышение внутрибрюшного объема компенсируется изменением податливости брюшной стенки. В тех случаях, когда объем внутрибрюшного содержимого повышается быстро или податливость брюшной стенки падает, происходит повышение ВБД . Повышенное ВБД действует на организм в целом (страдают все органы и системы: сердечно-сосудистая, дыхательная, ЦНС, ЖКТ, почки, серьезно страдает метаболизм печени, понижается податливость брюшной стенки) . Рассмотрим влияние ВБГ на отдельные системы.

Системное влияние ВБГ

Сердечно-сосудистая система (ССС) . Повышенное давление в брюшной полости становится причиной пониженного венозного возврата из нижних частей тела. Если прибавить к этому повышение внутригрудного давления (ВГД) (опять-таки за счет ВБГ), выявляется более быстрое снижение венозного возврата. Это выраженнее всего наблюдается у гиповолемичных больных.

Сердечный выброс понижается прежде всего за счет понижения ударного объема (изменение желудочкового комплайенса) и повышения постнагрузки. Последнее - за счет повышения резистентности легочных сосудов и системного сосудистого сопротивления. Это следствие сдавления легочной паренхимы и вдавливания диафрагмы в грудную полость. В результате последнего нарушается желудочковый комплайенс с нарушением их формы. С присоединением эндокардиального ацидоза сократимость сердечной мышцы еще больше падает . Проведенные опыты выявили, что хроническое повышенное ВБД приводит к повышению системного АД.

АД может вторично повышаться в ответ на повышение общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС). Переход повышенного ВБД на нижнюю полую вену и легочные сосуды аналогичен положительному давлению в конце выдоха (ПДКВ), ведет к повышению центрального венозного давления (ЦВД) и давления заклинивания в легочной артерии (ДЗЛА). Следовательно, повышенные ЦВД и ДЗЛА еще не указывают на адекватное инфузионное восполнение.

Наилучшим определителем состояния водного баланса являются три показателя: объем в конце диастолы(эхокардиография), ЦВД и ДЗЛА. Истинные значения ЦВД и ДЗЛА вычисляются следующим образом: измеренное ЦВД или ДЗЛА - измеренное ВБД. Если измеренные значения обозначим маленькими, а истинные заглавными буквами, получим следующие уравнения:

ДЗЛА=дзла-ВБД
и
ЦВД=цвд-ВБД.

Веностаз и понижение давления в бедренной вене, которые сопутствуют ВБГ, переводят пациентов в группу повышенного риска венозного тромбоза.

Все перечисленные влияния ВБГ на ССС можно суммировать следующим образом:

понижение венозного возврата,
понижение сердечного выброса,
повышение ОПСС,
повышение риска флеботромбоза.

Дыхательная система. С повышением ВБД диафрагма перемещается в грудную полость, повышая ВГД и сдавливая легочную паренхиму . Это ведет к ателектазу, увеличению шунта и снижению РО2 . Шунтирование повышается еще и за счет пониженного сердечного выброса. С прогрессированием ателектаза снижается выделение СО2 .

Соотношение V/Q (вентиляция/перфузия) может повышаться в верхних отделах легких. Податливость и легких, и грудной клетки понижена(что ведет к понижению дыхательного объема) , поэтому могут потребоваться высокие значения давления на вдохе (Pi),частоты дыхательных движений (Fq) и положительного давления в конце выдоха (ПДКВ) для поддержания нормального газового состава крови .

Таким образом, респираторные эффекты ВБГ следующие:

понижение соотношения РО2/ FiО2 ,
гиперкапния,
повышение давления на вдохе.

Влияние на почки. Сочетание нарушения функции почек и повышенного ВБД было выявлено более 100 лет назад, но лишь недавно после изучения большой группы пациентов выяснилось, что эти эффекты взаимосвязаны.

У Ulyatt мы видим наиболее точные механизмы развития острой почечной недостаточности (ОПН) при ВБГ. Он предполагал, что значение фильтрационного градиента (ФГ) - ключ к выявлению почечной патологии при ВБГ.

ФГ - это механическая сила в клубочках и равняется разнице клубочковой фильтрации (Ркф) и давления в проксимальных канальцах (Рпк):

ФГ = Ркф - Рпк.

При ВБГ давление Рпк может быть эквивалентно ВБД, а Ркф можно представить как разницу между средним артериальным давлением (АДср.) и ВБД(Ркф=АДср-ВБД). Тогда предыдущая формула будет выглядеть следующим образом:

ФГ = АДср-2(ВБД).

Отсюда следует, что изменения ВБД будут иметь более выраженное влияние на образование мочи, чем АДср.

Имеют место также и гормональные влияния. Уровни плазменного АДГ, ренина и альдостерона повышаются, а концентрация натриуретического гормона, наоборот, снижается (снижение венозного возврата). Это приводит к снижению концентрации ионов Na+ и повышению концентрации ионов К+ в выделяемой моче. Точная величина ВБД, при котором развивается повреждение почек не ясна. Некоторые авторы предлагают величину 10-15мм рт.ст., другие 15-20мм рт.ст. Здесь очень важен также волемический статус больного. Забегая вперед, отметим, что с терапевтической точки зрения применение диуретиков или инотропов при наличии СБК не ведет к росту диуреза. Только незамедлительная хирургическая декомпрессия брюшной полости может восстанавливать диурез .

Влияние на ЦНС . Острое повышение ВБД может привести к повышению ВЧД. Это достигается путем передачи ВБД на ВЧД через повышение ВГД и ЦВД. Повышение ВГД ведет к нарушению оттока крови по яремным венам, что повышает ВЧД . Частота развития внутричерепной гипертензии (ВЧГ) прогрессивно увеличивается у пациентов с ЧМТ. Некоторые авторы отмечают значительную ВЧГ во время лапароскопии .

Перфузия внутренних органов . ВБД и перфузия внутренних органов взаимосвязаны . Уровень ВБД 10ммрт.ст. у большинства пациентов слишком низок для появления каких-либо клинических признаков. Критический уровень ВБД, при котором наблюдается воздействие на перфузию внутренних органов, лежит, вероятно, в пределах 10-15мм рт.ст.

Имеется тесная взаимосвязь ВБД и кислотности слизистой кишечника(РHi), которая сдвигается в сторону ацидоза . Ишемия слизистой кишечника является серьезным фактором, угрожающим xирургическим анастомозам .

Повышенное ВБД наряду с гипоперфузией внутренних органов приводит к вторичной транслокации бактерий в кровяное русло .

S. Iwatsuki изучал влияние ВБГ на гемодинамику печени у больных с циррозом, которым производился либо пневмоперитонеум, либо парацентез. Он выявил повышение давления в печеночной вене, что приводит к значительному изменению метаболизма в печени .

Сравнение разных методов измерения ВБД

Клиническая диагностика ВБГ основана, главным образом, на результатах непрямых измерений способом трансуретрального катетера или чаще всего через назогастральный зонд. Техника измерения ВБД через катетер, введенный в мочевой пузырь, описана Кроном в 1984 г. Измерение ВБД через мочевой пузырь могло бы быть золотым стандартом, если бы не некоторые недостатки, а именно вмешательство в мочевую систему и опосредованность измерения. G. Collee et al. показали, что ВБД может быть оценено через назогастральный зонд.

M. Surgue в 1994 г. описал новую технику с использованием модифицированного назогастрального зонда для определения ВБД. Определение ВБД через прямую кишку менее точно, чем через мочевой пузырь.

F. Gudmundsson et al. сравнили более инвазивную технику непрямого измерения ВБД(определение давления в нижней полой и бедренной венах) с давлением в мочевом пузыре.

В результате АДср. было значительно выше исходного во всех уровнях повышенного ВБД, хотя давление оставалось стабильным в пределах 70 мм рт.ст. после повышения ВБД свыше 15 мм рт.ст.; частота сердечных сокращений(ЧСС) не претерпевала значительных изменений; давление в полой вене ЦВД значительно повысилось при всех уровнях повышенного ВБД. Кровоток в нижней полой вене, так же как и в правой бедренной, значительно снизился с повышением ВБД и, наоборот, повысился, когда ВБД было снижено.

Оказалось, что давление в мочевом пузыре, нижней полой и бедренной венах - чувствительные индикаторы повышенного в результате введения жидкости в брюшную полость ВБД. Зависимость ВБД и давления в разных органах более слабае при низких значениях ВБД, чем при высоких.

G.Barnes et al. в эксперименте после повышения ВБД путем введения в брюшную полость раствора Тирода нашли, что в 90% случаев повышение ВБД отражается на значениях давления в бедренной вене. С другой стороны, Bloomfield et al. нашли, что давление в бедренной вене повысилось больше, чем ВБД-25мм рт.ст.(введением в брюшную полость раствора изоосмотического полиэтиленгликоля) .

K. Harman et al. после постепенного повышения ВБД до 20 и 40мм рт.ст. воздухом показали, что давление в почечной вене и нижней полой вене повысилось почти до одного и того же уровня с ВБД.

J. Lacey et al. нашли, что давление в нижней полой вене и мочевом пузыре имели хорошее соответствие с ВБД. С другой стороны, давление в прямой кишке, верхней полой вене, бедренной вене и желудке - слабые индикаторы ВБД.

Y. Ischisaki et al. измерили давление в нижней полой вене во время лапароскопической операции и нашли, что показатели давления в полой вене были намного выше, чем инсуффляционное давление.

S. Johna et al. нашли, что давление в мочевом пузыре не является индикатором ВБД при значениях выше 15мм рт.ст. С другой стороны, S. Yol et al. отметили, что внутрипузырное давление было одинаковым с ВБД у 40 пациентов, а M. Fusco et al. нашли, что оно приблизительно одинаково с ВБД у 37 больных, перенесших лапароскопическую холецистэктомию. Противоречивость в отношении давления в мочевом пузыре как индикатора ВБД, вероятно, связана с тем, что имеются анатомические различия между животными и человеком. Для того, чтобы давление в мочевом пузыре точно отражало величину ВБД, важно, чтобы пузырь вел себя как пассивный резервуар, что достигается при содержимом менее 100мл . М.Fusco et al. заключили, что давление в мочевом пузыре наиболее точно отражает повышенное ВБД при внутрипузырном объеме 50мл.

Определение ВБД с использованием трансуретрального катетера: клиническая оценка техники .

Повышенное ВБД может сопутствовать различным клиническим ситуациям и оказывать неблагоприятное влияние на метаболизм, сердечную, почечную и дыхательную системы. Несмотря на это, диагностика повышенного ВБД проводится нечасто, вероятно, из-за неумения измерять ВБД у постели больного. Экспериментальное измерение ВБД с помощью трансуретрального катетера установило, что точность этой техники колеблется в широком диапазоне. Чтобы определить насколько правильно давление в мочевом пузыре отражает ВБД у человека (учитывая морфологические особенности, в частности тот факт, что мочевой пузырь является экстраперитонеальным органом), измерения проводились и у больных, которые имели либо закрытую систему абдоминального дренирования, либо нуждались в парацентезе. Методика противопоказана в том случае, если имеется поражение мочевого пузыря или открытая брюшная полость.

Используя стерильную технику, в мочевой пузырь через уретральный катетер вводилось в среднем 250 мл 0,9% NaCl, при этом выпускался воздух из дренажного катетера, что позволяло избежать повышения внутрипузырного давления. Затем катетер закрывался зажимом. Проксимальнее зажима устанавливается игла 20G, соединенная с трансдюссером .

Измерение ВБД с помощью внутрибрюшного дренажа осуществляется той же техникой мониторирования. Закрытая дренажная система требует введения 0,9% NaCl с целью удаления воздуха из него.

Трансдюссеры для мочевого пузыря и брюшного дренажа приводятся к нулевому значению на уровне лобка. Затем давление определяется и фиксируется. После 2- минутного периода уравновешивания и ВБД, и давление в мочевом пузыре фиксируются в следующих положениях: а) на спине, б) на спине со слабым ручным давлением, в) полусидячем. С актом дыхания значения давлений изменяются, поэтому все данные приведены как средние на конце выдоха.

Результаты данного изучения показывают, что у человека давление в мочевом пузыре и ВБД - близкие по значению величины .

Мониторинг у тяжелых больных по своей сущности неинвазивный, без наличия риска, тем более, что большинство таких больных имеют уретральный катетер . Процедура технически проста и случаи осложнений не наблюдались. Нужно обратить внимание на изменения при дыхании, необходимость в частичном наполнении мочевого пузыря и созданиe столбика воды в катетере. Несмотря на то, что ни один из обследованных пациентов не имел критически высокое ВБД(было ниже 30 мм рт. ст.), изучения показали, что техника измерения ВБД через уретральный катетер точно отражает ВБД до таких больших величин, как 70 мм рт. ст. Техника недорога, точна и может применяться у постели тяжелых больных, что крайне важно для ранней диагностики СБК .

Концепции лечения и выводы . Важным моментом в лечении СБК является раннее начало, что приводит к значительному повышению выживаемости . Массивная инфузионная терапия и ранняя хирургическая декомпрессия составляют основу лечения ВБГ. Несмотря на то, что хирургическая декомпрессия может оказаться жизненно важной процедурой, она не должна быть предложена рутинно во всех случаях ВБГ. Стратегия лечения основана на классификации ВБГ, которая представлена в таблице.

Важно понять, что нарушения функции органов и признаки ишемии могут появляться и при ВБД < 25мм рт.ст.

Таблица

Интенсивная терапия . Нарушения функции почек, ССС и легких, сопутствующие СБК, усугубляются гиповолемией, и органная недостаточность развивается при относительно низких уровнях ВБД. Вот почему все пациенты с признаками повышенного ВБД требуют агрессивной инфузионной тактики, учитывая, что показатели ЦВД и ДЗЛА искусственно повышены и неверно отражают волемический статус больного. Мочеотделение и кровоток в слизистой кишечника понижены, несмотря на восстановление сердечного выброса до нормальных цифр.

Пациентам с ВБГ, которым угрожает СБК, необходимо поддерживать адекватную преднагрузку, ибо наличие гиповолемии безвозвратно приведет к почечной недостаточности.

Эффективность инотропов как дополнение к инфузионной терапии остается пока неясной. Вторичный спазм брюшных мышц во время кашля, боли или раздражения брюшины могут также усугубить ВБГ. Поэтому все больные с признаками СБК должны получать мышечные релаксанты(речь конечно же идет о тех случаях, когда проводится искусственная вентиляция легких).

Некоторые авторы предлагают нехирургическую брюшную декомпрессию при ВБГ для лечения ВЧГ. Суть метода состоит в создании отрицательного давления вокруг брюшной полости. Это ведет к купированию ВБГ и его вредных последствий, а именно:

ВЧД спустилось с 39 до 33мм рт.ст.;
перфузионное давление мозга повысилось от 64,8 до 74,4мм рт.ст.;
ВБД спустилось с 30,2 до 20,4мм рт.ст.

Пациентам, которым хирургическая декомпрессия не показана, рекомендуется применение отрицательного давления вокруг живота, которое приводит к обратному развитию отрицательных эффектов ВБГ.

К консервативным методам лечения относятся все меры, которые применяются для уменьшения внутрибрюшных объемов (пункция при асцитах, слабительные препараты), хотя скорее всего они имеют превентивный характер.

Оперативное лечение . В то время как ВБГ может лечиться консервативно, СБК требует оперативного вмешательства . Хирургическое вмешательство - это оптимальное лечение ВБГ, если она является результатом внутреннего кровотечения. В основном эти пациенты, исключая коагулопатическую группу, должны лечиться остановкой кровотечения лапаротомией.

Декомпрессия брюшной полости является единственным способом лечения, приводящим к снижению и морбидности, и смертности. Если оно выполняется в ранних стадиях синдрома и главным образом до развития вторичной органной недостаточности, то приводит к устранению сердечно-сосудистых, легочных и почечных эффектов СБК .

Смертность от СБК составляет:

100% - при отсутствии декомпрессии;
20% - при ранней декомпрессии(до начала органной недостаточности)
43-62.5% -при декомпрессии после начала СБК.

Временное закрытие брюшной полости (ВЗБ) было распространено как метод, приводящий к обратному развитию отрицательных эффектов СБК. Некоторые авторы предлагают профилактическое применение ВЗБ для исключения послеоперационных осложнений и облегчения плановой релапаротомии. Burch установил, что брюшная декомпрессия уменьшает воздействие СБК.

ВБГ сопутствует закрытию брюшной стенки, особенно у детей. Witmann в 2 разных исследованиях (1990 и 1994гг.) проспективно оценил исход у 117 и респективно у 95 пациентов. Многостороннее изучение 95 пациентов привело к выводу, что достижение ступенчатого (постепенного) выздоровления при ВЗБ было лучшим из общепринятых техник для борьбы с перитонитом, и в группе АРАСНЕ II смертность составила 25%. Torriae et al. недавно представили свое ретроспективное изучение 64 пациентов (АРАСНЕ II), перенесших ВЗБ, у которых смертность составила 49%. У J. Morris et al. этот процент составил 15. После ВЗБ следует значительное снижение ВБД от 24.4 до 14.1 мм рт.ст. и улучшение динамического легочного комплайенса от 24.1 до 27.6 мл/см вод. ст.

Несмотря на то, что у 10 пациентов наблюдалась гематурия, не было значительного повреждения почечной функции, что доказывалось уровнем креатинина в плазме.

Трудно установить истинную ценность предлагаемого некоторыми авторами профилактического ВЗБ до тех пор, пока подгруппы с большим риском не будут идентифицированы. ВЗБ улучшает легочный комплайенс, но не имеет значительного влияния на оксигенацию и кислотно-щелочное равновесие.

Для облегчения ВЗБ , были использованы разные техники, включая силикон и застежку. Важно, чтобы эффективная декомпрессия достигалась, так как неадекватные разрезы приведут к недостаточной декомпрессии.

Политетрафлюроэтилен (ПТФЭ), полипропилен (ПП) применяются при лечении ВЗБ. При применении ПТФЭ - заплата тканей с микроотверстиями, которые пропускают жидкость, что позволяет достичь продолжительной декомпрессии брюшной полости. Это не применимо к пациентам с травмой, когда необходима полная тампонада в течение ограниченного времени.Предполагается, что ПТФЭ имеет меньше побочных эффектов, чем ПП, хотя при наличии очевидной контаминации ПТФЭ применять нельзя. ПП узлы сочетаются с внутренними эрозиями, которые могут наблюдаться через месяцы или годы.

Полимикробная клиническая инфекция распространена при открытой брюшной полости. В особенном уходе нуждаются пациенты после вмешательства на аорте, потому что пересаженная ткань аорты может быстро заселяться микробами. При выделении гноя из раны шов должен быть обязательно распущен. Желательно закрыть брюшной дефект как можно скорее, что чаще всего невозможно из-за местного отека тканей.

Анестезия во время брюшной декомпрессии. Нестабильное состояние больного может помешать транспортировке в операционную. Хотя имеется угроза потенциального осложнения - кровотечения, трудно поддающегося лечению, однако многие центры агитируют за декомпрессию в отделении ИТ.

Фармакодинамика и фармакокинетика анестетиков могут быть нарушены из-за ВБГ. Больные с СБК более чувствительны к кардиодепрессивным действиям анестетиков, поэтому изменение кровоснабжения органов и нарушение объема распределения могут усилить их действие.

Синдром брюшной декомпрессии . В течение брюшной декомпрессии могут встречаться потенциально опасные физиологические изменения:

Внезапное падение ОПСС. Несмотря на то, что применение эпинефрина полезно в данной ситуации,однако большинство центров применяют агрессивную преднагрузку жидкостями.

Падение ВГД. Многим больным с СБК при вентиляции требуется высокое давление (приблизительно 50 см вод.ст. с высоким уровнем ПДКВ). Внезапное снижение ВГД с применением непропорционально высоких дыхательных объемов (ДО) может привести к альвеолярному перерастяжению, к баротравме и волюмической травме.

Смывание токсических веществ . Ишемический метаболизм приводит к накоплению в тканях молочной кислоты, аденозина и калия. После восстановления кровообращения эти продукты быстро возвращаются в общий кровоток, становясь причиной аритмий, депрессии миокарда и вазодилатации. Остановка сердца описана в 25% случаев у пациентов, перенесших декомпрессионную лапаротомию.

Декомпрессионный синдром может быть облегчен введением реперфузионного коктейля , который состоит из 2л 0,45 % физиологического раствора с содержанием 50г манитола и 50 мэкв бикарбоната натрия.

Лечение после декомпрессии. Закрытие брюшной полости после декомпрессии может быть невозможным в течение нескольких дней из-за отека кишечника. Потребность в жидкости у пациентов с открытой брюшной полостью значительно повышена (10-20л в день). Несмотря на декомпрессию, СБК может рецидивировать, поэтому мониторинг интравезикального давления обязателен и после декомпрессии. Энтеральное питание хорошо переносится больными с открытой брюшной полостью и отек кишечника может быстро купироваться. После запоздалой декомпрессии возможно развитие реперфузионных нарушений кишечника и почек с последующим развитием полиорганной недостаточности.

Литература

Burch J., Moore E., Moore F., Franciose R. The abdominal compartment syndrome, 1992, Surgery clinic of North Am., 76: 833-842.
Bailey J., Shapiro M. J. Saint Louis University, St. Louis, Missouri 63110-0250, USA Abdominal compartment syndrome.
Bloomfield G.L., Sugerman H.J, Blocher C.R., Gehr TW, Sica D.A. Chronically increased intra-abdominal pressure produces systemic hypertension in dogs, Division of General/Trauma Surgery, Department of Surgery, Medical College of Virginia, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23298-0519,
Bloomfield G., Saggi B., Blocher C., Sugerman H. Physiologic effects of externally applied continuous negative abdominal pressure for intra-abdominal hypertension, Division of General/Trauma Surgery, Medical College of Virginia, Virginia Commonwealth University, Richmond 23298-0519, USA.
Ben-Heim M., Rosenthal R.J. Causes of arterial hypertension and splachnic ischemia during acute elevations in intra-abdominal pressure with CO2 pneumoperitoneum: a complex central nervous system mediated response, Recanati/ Miller Transplantation Institute, Mount Sinai Medical Center, NY 10029-6574, USA.
Bloomfield G.L., Ridings P.C., Blocher C.R., Marmarou A., Sugerman H.J. A proposed relationship between increased intra-abdominal, intrathoracic, and intracranial pressure, Division of General/Trauma Surgery, Medical College of Virginia, Richmond 23298-0519, USA.
Citerio G., Vascotto E., Villa F., Celotti S., Pesenti A. Induced abdominal compartment syndrome increases intracranial pressure in neurotrauma patients: a prospective study.
Cheatham M.L., White M.W., Sagraves S.G., Johnson J.L., Block E.F. Abdominal perfusion pressure: a superior parameter in the assessment of intra-abdominal hypertension, Department of Surgical Education, Orlando Regional Medical Center, Florida 32806, USA. [email protected]
Chang M.C., Miller P.R., D"Agostino R. Jr, Meredith J. W. Effects of abdominal decompression on cardiopulmonary function and visceral perfusion in patients with intra-abdominal hypertension, Department of General Surgery, The Wake Forest University School of Medicine, Winston-Salem, North Carolina 27157, USA.
Doty J.M., Oda J., Ivatury R.R., Blocher C.R., Christie G.E., Yelon J.A., Sugerman H.J. The effects of hemodynamic shock and increased intra-abdominal pressure on bacterial translocation.
Ertel Wolfgang, Andreas Oberholzer, Andreas Platz, Reto Stoker, Otmar Trentz Incidence and clinical pattern of the abdominal compartment syndrome after damage- controle laparotomy in 311 patients with severe abdominal and /or pelvic trauma, Crit. Care Med., 2000, 28, 6.
Friedlander M.H., Simon R.J., Ivatury R., DiRaimo R., Machiedo G.W. Effect of hemorrhage on superior mesenteric artery flow during increased intra-abdominal pressures, Department of Surgery, Montefiore Medical Center, Bronx, New York, USA.
Gudmundsson F. F., Viste A., Gislason H., Svanes K. Comparison of different methods for measuring intra-abdominal pressure, Intensive Care Med., (2002) 28:509-514. DOI 10. 1007/s00134-1187-0.
Hopkins David, Les W., Gemmel B.Sc. Intra-abdominal hypertension and the abdominal compartment syndrome, FRCA Immunology (G.E.C.), Medical College of Virginia, Virginia Commonwealth Departments of Surgery and Microbiology and University.
Ho H.S., Saunders C.J., Gunther R.A., Wolfe B.M. Effect of hemodynamics during laparoscopy: CO2 absorption or intra-abdominal pressure? Department of Surgery, University of California at Davis, Sacramento, USA.
Iwatsuki S., Reynolds T.B. Effect of increased IAP on hepatic hemodynamics in patients with chronic liver disease and portal hypertension, Gastroentrology, 1973, 65:294-299.
Ivy M.E., Atweh N.A., Palmer J., Possenti P.P., Pineau M., D"Aiuto M. Intra-abdominal hypertension and abdominal compartment syndrome in burn patients, Bridgeport Hospital, New Haven, Connecticut 06610, USA. [email protected]
Ivatury R.R., Porter J.M., Simon R.J., Islam S., John R., Stahl W.M. Intra-abdominal hypertension after life-threatening penetrating abdominal trauma. Prophylaxis, incidence, and clinical relevance to gastric mucosal pH and abdominal compartment syndrome, Department of Surgery, New York Medical College, Lincoln Medical & Mental Health Center, Bronx, USA.
Ivatury R.R., Diebel L., Porter J.M., Simon R.J. Intra-abdominal hypertension and the abdominal compartment syndrome, Department of Surgery, New York Medical College, USA.
Iberti Thomas J., Charles E.Lieber, Ernest Benjamin, Determination of Intra-abdominal Pressure Using a Transurethral Bladder Catheter, Clinical Validation of the Technique, Anesthesiology, 1989,70:47-50.
Joynt G.M., Ramsay S.J., Buckley T.A. Intra-abdominal hypertension, implications for the intensive care patient, Department of Anaesthesia and Intensive Care, Chinese University of Hong Kong. [email protected].
Kirkpatrick A.W., Brenneman F.D., McLean R.F., Rapanos T., Boulanger B.R. Is clinical examination an accurate indicator of raised intra-abdominal pressure in critically injured patients? Section of Trauma Services, Vancouver General Hospital, University of British Columbia, Vancouver. [email protected].
Nakatani T., Sakamoto Y., Kaneko I., Ando H., Kobayashi K. Effects of intra-abdominal hypertension on hepatic energy metabolism in a rabbit model. Trauma and Critical Care Center, Teikyo University School of Medicine, Itabashi, Tokyo, Japan.
Pottecher T., Segura P., Launoy A. Abdominal compartment syndrome. Service d"anesthesie-reanimation chirurgicale, hopital de Hautepierre, 67098 Strasbourg, France.
Rosin D., Ben Haim M., Yudich A., Ayalon A. Abdominal compartment syndrome, Dept. of General Surgery and Transplantation, Chaim Sheba Medical Center, Tel Hashomer.
Sugerman H.J. Effects of increased intra-abdominal pressure in severe obesity, Department of Surgery, Medical College of Virginia of Virginia Commonwealth University, Richmond 23298519,[email protected], Virginia.
Sieh K.M., Chu K.M., Wong J. Intra-abdominal hypertension and abdominal compartment syndrome, Department of Surgery, University of Hong Kong Medical Centre, Queen Mary Hospital, Hong Kong, China.
Sugrue M., Jones F., Deane S.A., Bishop G., Bauman A., Hillman K. Intra-abdominal hypertension is an independent cause of postoperative renal impairment, Department of Surgery, Liverpool Hospital, University Teaching Hospital, Sydney, Australia. [email protected].
Sugrue M. Intra-abdominal pressure and intensive care: current concepts and future implications, Intensive med., 37: 529 (2000) Sreinkopff Verlag, 2000.
Saggi B.H., Bloomfield G.L., Sugerman H.J., Blocher C.R., Hull J.P., Marmarou A.P., Bullock M.R., Treatment of intracranial hypertension using nonsurgical abdominal decompression, Department of Surgery, Medical College of Virginia of Virginia Commonwealth University, Richmond, USA.
Simon R.J., Friedlander M.H., Ivatury R.R., DiRaimo R., Machiedo G.W. Hemorrhage lowers the threshold for intra-abdominal hypertension-induced pulmonary dysfunction, Albert Einstein College of Medicine, Montefiore Medical Center, Bronx, New York, USA.
Ulyatt D. Elevated intra-abdominal pressure, Austral-asian Anaesth., 1992, 108-114.

Фуллерен С 60

Фуллерен C 540

Фуллере́ны , бакибо́лы или букибо́лы - молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода (другие - алмаз , карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру , чьи геодезические конструкции построены по этому принципу. Первоначально данный класс соединений был ограничен лишь структурами, включающими только пяти- и шестиугольные грани. Заметим, что для существования такого замкнутого многогранника, построенного из n вершин, образующих только пяти- и шестиугольные грани, согласно теореме Эйлера для многогранников , утверждающей справедливость равенства | n | − | e | + | f | = 2 (где | n | , | e | и | f | соответственно количество вершин, ребер и граней), необходимым условием является наличие ровно 12 пятиугольных граней и n / 2 − 10 шестиугольных граней. Если в состав молекулы фуллерена помимо атомов углерода входят атомы других химических элементов, то, если атомы других химических элементов расположены внутри углеродного каркаса, такие фуллерены называются эндоэдральными , если снаружи - экзоэдральными.

История открытия фуллеренов

Структурные свойства фуллеренов

В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида. Самый симметричный и наиболее полно изученный представитель семейства фуллеренов - фуллерен (C 60), в котором углеродные атомы образуют усечённый икосаэдр, состоящий из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников и напоминающий футбольный мяч . Так как каждый атом углерода фуллерена С 60 принадлежит одновременно двум шести- и одному пятиугольнику, то все атомы в С 60 эквивалентны, что подтверждается спектром ядерного магнитного резонанса (ЯМР) изотопа 13 С - он содержит всего одну линию. Однако не все связи С-С имеют одинаковую длину. Связь С=С, являющаяся общей стороной для двух шестиугольников, составляет 1.39 , а связь С-С, общая для шести- и пятиугольника, длиннее и равна 1.44 Å . Кроме того, связь первого типа двойная, а второго - одинарная, что существенно для химии фуллерена С 60 .

Следующим по распространённости является фуллерен C 70 , отличающийся от фуллерена C 60 вставкой пояса из 10 атомов углерода в экваториальную область C 60 , в результате чего молекула C 70 оказывается вытянутой и напоминает своей формой мяч для игры в регби .

Так называемые высшие фуллерены, содержащие большее число атомов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный состав. Среди наиболее изученных высших фуллеренов можно выделить C n , n =74, 76, 78, 80, 82 и 84.

Синтез фуллеренов

Первые фуллерены выделяли из конденсированных паров графита , получаемых при лазерном облучении твёрдых графитовых образцов. Фактически, это были следы вещества. Следующий важный шаг был сделан в 1990 году В. Кретчмером, Лэмбом, Д. Хаффманом и др., разработавшими метод получения граммовых количеств фуллеренов путём сжигания графитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия при низких давлениях. . В процессе эрозии анода на стенках камеры оседала сажа, содержащая некоторое количество фуллеренов. Впоследствии удалось подобрать оптимальные параметры испарения электродов (давление, состав атмосферы, ток, диаметр электродов), при которых достигается наибольший выход фуллеренов, составляющий в среднем 3-12 % материала анода, что, в конечном счёте, определяет высокую стоимость фуллеренов.

На первых порах все попытки экспериментаторов найти более дешёвые и производительные способы получения граммовых количеств фуллеренов (сжигание углеводородов в пламени , химический синтез и др.) к успеху не привели и метод «дуги» долгое время оставался наиболее продуктивным (производительность около 1 г/час) . Впоследствии, фирме Mitsubishi удалось наладить промышленное производство фуллеренов методом сжигания углеводородов, но такие фуллерены содержат кислород и поэтому дуговой метод по-прежнему остаётся единственным подходящим методом получения чистых фуллеренов.

Механизм образования фуллеренов в дуге до сих пор остаётся неясным, поскольку процессы, идущие в области горения дуги, термодинамически неустойчивы, что сильно усложняет их теоретическое рассмотрение. Неопровержимо удалось установить только то, что фуллерен собирается из отдельных атомов углерода (или фрагментов С 2). Для доказательства в качестве анодного электрода использовался графит 13 С высокой степени очистки, другой электрод был из обычного графита 12 С. После экстракции фуллеренов было показано методом ЯМР , что атомы 12 С и 13 С расположены на поверхности фуллерена хаотично. Это указывает на распад материала графита до отдельных атомов или фрагментов атомного уровня и их последующую сборку в молекулу фуллерена. Данное обстоятельство заставило отказаться от наглядной картины образования фуллеренов в результате сворачивания атомных графитовых слоёв в замкнутые сферы.

Сравнительно быстрое увеличение общего количества установок для получения фуллеренов и постоянная работа по улучшению методов их очистки привели к существенному снижению стоимости С 60 за последние 17 лет - с 10000$ до 10-15$ за грамм , что подвело к рубежу их реального промышленного использования.

К сожалению, несмотря на оптимизацию метода Хаффмана - Кретчмера (ХК), повысить выход фуллеренов более 10-20 % от общей массы сожжённого графита не удаётся. Если учесть относительно высокую стоимость начального продукта - графита, становится ясно, что этот метод имеет принципиальные ограничения. Многие исследователи полагают, что снизить стоимость фуллеренов, получаемых методом ХК, ниже нескольких долларов за грамм не удастся. Поэтому усилия ряда исследовательских групп направлены на поиск альтернативных методов получения фуллеренов. Наибольших успехов в этой области достигла фирма Мицубиси, которой, как уже говорилось выше, удалось наладить промышленный выпуск фуллеренов методом сжигания углеводородов в пламени. Стоимость таких фуллеренов составляет около 5$/грамм (2005 год), что никак не повлияло на стоимость электродуговых фуллеренов.

Необходимо отметить, что высокую стоимость фуллеренов определяет не только их низкий выход при сжигании графита, но и сложность выделения, очистки и разделения фуллеренов различных масс из углеродной сажи. Обычный подход состоит в следующем: сажу, полученную при сжигании графита, смешивают с толуолом или другим органическим растворителем (способным эффективно растворять фуллерены), затем смесь фильтруют или отгоняют на центрифуге , а оставшийся раствор выпаривают. После удаления растворителя остается тёмный мелкокристаллический осадок - смесь фуллеренов, называемый обычно фуллеритом. В состав фуллерита входят различные кристаллические образования: мелкие кристаллы из молекул С 60 и С 70 и кристаллы С 60 /С 70 , являются твёрдыми растворами. Кроме того, в фуллерите всегда содержится небольшое количество высших фуллеренов (до 3 %). Разделение смеси фуллеренов на индивидуальные молекулярные фракции производят с помощью жидкостной хроматографии на колонках и жидкостной хроматографии высокого давления (ЖХВД). Последняя используется главным образом для анализа чистоты выделенных фуллеренов, так как аналитическая чувствительность метода ЖХВД очень высока (до 0,01 %). Наконец, последний этап - удаление остатков растворителя из твёрдого образца фуллерена. Оно осуществляется путём выдерживания образца при температуре 150-250 o С в условиях динамического вакуума (около 0.1 торр).

Физические свойства и прикладное значение фуллеренов

Фуллериты

Конденсированные системы, состоящие из молекул фуллеренов, называются фуллеритами . Наиболее изученная система такого рода - кристалл С 60 , менее - система кристаллического С 70 . Исследования кристаллов высших фуллеренов затруднены сложностью их получения. Атомы углерода в молекуле фуллерена связаны σ- и π-связями, в то время как химической связи (в обычном смысле этого слова) между отдельными молекулами фуллеренов в кристалле нет. Поэтому в конденсированной системе отдельные молекулы сохраняют свою индивидуальность (что важно при рассмотрении электронной структуры кристалла). Молекулы удерживаются в кристалле силами Ван-дер-Ваальса , определяя в значительной мере макроскопические свойства твёрдого C 60 .

При комнатных температурах кристалл С 60 имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) решётку с постоянной 1.415 нм, но при понижении температуры происходит фазовый переход первого рода (Т кр ≈260 К) и кристалл С 60 меняет свою структуру на простую кубическую (постоянная решётки 1.411 нм) . При температуре Т > Т кр молекулы С 60 хаотично вращаются вокруг своего центра равновесия, а при её снижении до критической две оси вращения замораживаются. Полное замораживание вращений происходит при 165 К. Кристаллическое строение С 70 при температурах порядка комнатной подробно исследовалось в работе . Как следует из результатов этой работы, кристаллы данного типа имеют объёмноцентрированную (ОЦК) решётку с небольшой примесью гексагональной фазы.

Нелинейные оптические свойства фуллеренов

Анализ электронной структуры фуллеренов показывает наличие π-электронных систем, для которых имеются большие величины нелинейной восприимчивости. Фуллерены действительно обладают нелинейными оптическими свойствами. Однако из-за высокой симметрии молекулы С 60 генерация второй гармоники возможна только при внесении асимметрии в систему (например внешним электрическим полем). С практической точки зрения привлекательно высокое быстродействие (~250 пс), определяющее гашение генерации второй гармоники. Кроме того фуллерены С 60 способны генерировать и третью гармонику .

Другой вероятной областью использования фуллеренов и, в первую очередь, С 60 являются оптические затворы. Экспериментально показана возможность применения этого материала для длины волны 532 нм . Малое время отклика даёт шанс использовать фуллерены в качестве ограничителей лазерного излучения и модуляторов добротности. Однако, по ряду причин фуллеренам трудно конкурировать здесь с традиционными материалами. Высокая стоимость, сложности с диспергированием фуллеренов в стёклах, способность быстро окисляться на воздухе, далеко не рекордные коэффициенты нелинейной восприимчивости, высокий порог ограничения оптического излучения (не пригодный для защиты глаз) создают серьёзные трудности в борьбе с конкурирующими материалами.

Квантовая механика и фуллерен

Гидратированный фуллерен (HyFn);(С 60 @{H 2 O}n)

Водный раствор C 60 HyFn

Гидратированный фуллерен С 60 - C 60 HyFn – это прочный, гидрофильный супрамолекулярный комплекс, состоящий из молекулы фуллерена С 60 , заключенной в первую гидратную оболочку, которая содержит 24 молекулы воды: C 60 @(H 2 O) 24 . Гидратная оболочка образуется вследствие донорно-акцепторного взаимодействия неподеленных пар электронов кислорода молекул воды с электрон-акцепторными центрами на поверхности фуллерена. При этом, молекулы воды, ориентированные вблизи поверхности фуллерена связаны между собой объёмной сеткой водородных связей. Размер C 60 HyFn соответствует 1,6-1,8 нм. В настоящее время, максимальная концентрация С 60 , в виде C 60 HyFn, которую удалось создать в воде, эквивалентна 4 мг/мл. Фотография водного раствора С 60 HyFn с концентрацией С 60 0,22 мг/мл справа.

Фуллерен в качестве материала для полупроводниковой техники

Молекулярный кристалл фуллерена является полупроводником с шириной запрещённой зоны ~1.5 эВ и его свойства во многом аналогичны свойствам других полупроводников. Поэтому ряд исследований был связан с вопросами использования фуллеренов в качестве нового материала для традиционных приложений в электронике: диод, транзистор, фотоэлемент и т. п. Здесь их преимуществом по сравнению с традиционным кремнием является малое время фотоотклика (единицы нс). Однако существенным недостатком оказалось влияние кислорода на проводимость плёнок фуллеренов и, следовательно, возникла необходимость в защитных покрытиях. В этом смысле более перспективно использовать молекулу фуллерена в качестве самостоятельного наноразмерного устройства и, в частности, усилительного элемента .

Фуллерен как фоторезист

Под действием видимого (> 2 эВ), ультрафиолетового и более коротковолнового излучения фуллерены полимеризуются и в таком виде не растворяются органическими растворителями. В качестве иллюстрации применения фуллеренового фоторезиста можно привести пример получения субмикронного разрешения (≈20 нм) при травлении кремния электронным пучком с использованием маски из полимеризованной плёнки С 60 .

Фуллереновые добавки для роста алмазных плёнок методом CVD

Другой интересной возможностью практического применения является использование фуллереновых добавок при росте алмазных плёнок CVD-методом (Chemical Vapor Deposition). Введение фуллеренов в газовую фазу эффективно с двух точек зрения: увеличение скорости образования алмазных ядер на подложке и поставка строительных блоков из газовой фазы на подложку. В качестве строительных блоков выступают фрагменты С 2 , которые оказались подходящим материалом для роста алмазной плёнки. Экспериментально показано, что скорость роста алмазных плёнок достигает 0.6 мкм/час, что в 5 раз выше, чем без использования фуллеренов. Для реальной конкуренции алмазов с другими полупроводниками в микроэлектронике необходимо разработать метод гетероэпитаксии алмазных плёнок, однако рост монокристаллических плёнок на неалмазных подложках остаётся пока неразрешимой задачей. Один из возможных путей решения этой проблемы - использование буферного слоя фуллеренов между подложкой и плёнкой алмазов. Предпосылкой к исследованиям в этом направлении является хорошая адгезия фуллеренов к большинству материалов. Перечисленные положения особенно актуальны в связи с интенсивными исследованиями алмазов на предмет их использования в микроэлектронике следующего поколения. Высокое быстродействие (высокая насыщенная дрейфовая скорость); максимальная, по сравнению с любыми другими известными материалами, теплопроводность и химическая стойкость делают алмаз перспективным материалом для электроники следующего поколения .

Сверхпроводящие соединения с С 60

Молекулярные кристаллы фуллеренов - полупроводники, однако в начале 1991 г. было установлено, что легирование твёрдого С 60 небольшим количеством щелочного металла приводит к образованию материала с металлической проводимостью, который при низких температурах переходит в сверхпроводник . Легирование С 60 производят путём обработки кристаллов парами металла при температурах в несколько сотен градусов Цельсия. При этом образуется структура типа X 3 С 60 (Х - атом щелочного металла). Первым интеркалированным металлом оказался калий. Переход соединения К 3 С 60 в сверхпроводящее состояние происходит при температуре 19 К. Это рекордное значение для молекулярных сверхпроводников. Вскоре установили, что сверхпроводимостью обладают многие фуллериты, легированные атомами щелочных металлов в соотношении либо Х 3 С 60 , либо XY 2 С 60 (X,Y - атомы щелочных металлов). Рекордсменом среди высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) указанных типов оказался RbCs 2 С 60 - его Т кр =33 К .

Влияние малых добавок фуллереновой сажи на антифрикционные и противоизносные свойства ПТФЭ

Следует отметить, что присутствие фуллерена С 60 в минеральных смазках инициирует на поверхностях контртел образование защитной фуллерено-полномерной пленки толщиной - 100 нм. Образованная пленка защищает от термической и окислительной деструкции, увеличивает время жизни узлов трения в аварийных ситуациях в 3-8 раз, термостабильность смазок до 400-500ºС и несущую способность узлов трения в 2-3 раза, расширяет рабочий интервал давлений узлов трения в 1,5-2 раза, уменьшает время приработки контртел.

Другие области применения фуллеренов

Среди других интересных приложений следует отметить аккумуляторы и электрические батареи, в которых так или иначе используются добавки фуллеренов. Основой этих аккумуляторов являются литиевые катоды, содержащие интеркалированные фуллерены. Фуллерены также могут быть использованы в качестве добавок для получения искусственных алмазов методом высокого давления. При этом выход алмазов увеличивается на ≈30 %. Фуллерены могут быть также использованы в фармации для создания новых лекарств. Кроме того, фуллерены нашли применение в качестве добавок в интумесцентные (вспучивающиеся) огнезащитные краски. За счёт введения фуллеренов краска под воздействием температуры при пожаре вспучивается, образуется достаточно плотный пенококсовый слой, который в несколько раз увеличивает время нагревания до критической температуры защищаемых конструкций. Также фуллерены и их различные химические производные используются в сочетании с полисопряжёнными полупроводящими полимерами для изготовления солнечных элементов.

Химические свойства фуллеренов

Фуллерены, несмотря на отсутствие атомов водорода, которые могут быть замещены как в случае обычных

Человек должен защищать свой дом от дождя и холода; свой сад от вредителей; воздух от выхлопных газов; воду от примесей, попадающих от вредных производств, то есть, человек, живя в окружающей его среде, должен защищать среду его обитания от творения рук своих, от «себя самого».

Кто же спасёт человека? Красота?

По мнению ученых, есть некий её вид, который может облегчить наше существование.

Это красота многоатомных молекул углерода , получивших название «фуллерены».

Фуллерены – это необычные молекулы, напоминающие по форме футбольный мяч . Как и мяч, они полые внутри и их даже хотели назвать «футболены», но поиграть в футбол фуллереном невозможно, так как его размер – 1 нанометр, то есть одна миллиардная часть метра.

Фуллерены – четвёртая, ранее неизвестная, модификация углерода (первые три – это графит, алмаз, карбон). Она была открыта в 1985 году, причем совершенно случайно. Английский химик и астрофизик Харолд Крото, изучая межзвёздную пыль, заинтересовался имевшимися там углеродными частицами. Испытывая трудности в их анализе, он обратился за помощью к американским коллегам Роберту Керлу и Ричарду Смолли, которые занимались испарением веществ с помощью лазера. Все трое с энтузиазмом взялись за дело. Испаряя графит для получения искомых частиц, они с удивлением обнаружили в остатках неизвестные молекулы углерода, похожие на футбольный мяч. Харолду Крото, инициатору свей этой истории, оболочка новой молекулы напомнила знаменитое произведение американского архитектора Р.Б.Фуллера – геодезический купол американского павильона на всемирной выставке ЭКСПО-67. Крото и предложил назвать новые частицы в честь Фуллера. Так появилось слово «фуллерены».

Исследователи сразу же послали сообщение о своём открытии в журнал «Nature».

Открытие новых молекул вызвало невероятный интерес к их дальнейшим исследованиям. Разразился «фуллереновый бум», который привёл к созданию нанотехнологий, а с их помощью – к разработке невиданных ранее материалов и соединений, предназначенных для разных областей науки, техники, медицины и фармакологии.

В 1996 году Р.Керл, Х.Крото, Р.Смолли за открытие фуллеренов получили Нобелевскую премию в области химии. Фуллерены произвели настоящую революцию! И, хотя пока её результаты заметны только в науке и технике, не за горами переворот и в медицине.

Революция заключается в качественном скачке от микро…, миллионной части метра, к нано…, его миллиардной части. Перед нами открываются перспективы получения новых веществ с помощью нанотехнологий и, конечно же, появление наномедицины («нано» в переводе означает «карлик»). Возможно, слово «наномедицина» ещё не встретишь в словарях, но эта отрасль уже заявила право на существование.

Маленькое, но точное:

Рассмотрим свойства фуллеренов с точки зрения применения в медицине.

Одно из самых замечательных свойств этих веществ – то, что они способны создавать водные растворы. Встроив самый устойчивый из фуллеренов (он называется С60) в молекулу воды, учёным удалось создать водную среду, очень похожую на среду в здоровых клетках организма. Вода со встроенным фуллереном нейтрализует свободные радикалы, то есть является антиоксидантом. Свободные радикалы – причина возникновения множества болезней. Эти молекулы, образующиеся в нашем организме, повреждают хромосомы и приводят к старению клеток, раковым заболеваниям, снижению иммунитета. Им противостоят антиоксиданты – полезные вещества, которые соединяются со свободными радикалами и предотвращают их разрушительное действие.

Обычные антиоксиданты – вещества штучные, одноразового действия. Скажем, молекула витамина, соединяясь со свободным радикалом, образует безвредное соединение и выбывает из игры. На один радикал одна молекула? Не густо! А фуллереновый мячик – долгоиграющий: он остаётся в игре всё время, обладая магическим свойством притягивать к себе свободные радикалы. Кроме этого, такие «прилипшие» радикалы соединяются между собой и образуют безвредные вещества. Благодаря присутствию фуллерена этот процесс невероятно ускоряется, и тогда злосчастные радикалы массами выбывают из игры. Фуллереновые растворы во много раз эффективнее обычных антиоксидантов. Между тем исследователи говорят, что фуллерен – не лекарство в обычном смысле слова, так как лекарство способствует лечению определённой болезни, а растворы фуллерена действуют гораздо шире, в объёме всего организма.

Медицина с приставкой «нано»

Возможности этих наношариков поистине неисчерпаемы и не ограничиваются борьбой только со свободными радикалами. Фуллерены способны создавать целые комплекты биоактивных соединений. Заполнив полость фуллерена целительным веществом, можно этот шарик, как в лузу, загнать в необходимую точку. Такие фуллерены, шутливо названные фаршированными, могут быть использованы для доставки антибиотиков, витаминов и гормонов к больным клеткам. Особенно упорно ведутся работы по созданию фуллереновых препаратов для лечения болезней мозга. Впервые в мире фуллереновый антиоксидант для лечения повреждённых мозговых клеток синтезировали в Тель-Авивском университете. Его применение дало положительные результаты в экспериментах пока с животными. Предполагаются дальнейшие разработки этой методики для лечения рассеянного склероза и болезни Альцгеймера. Проводятся эксперименты с фуллеренами для доставки лекарств через кожу без применения уколов. Разрабатываются методы разрушения всемогущими фуллеренами геномов вирусов, проникающих в живую клетку. Перспективны работы по применению фуллеренов в качестве противоядия. Продолжать можно долго… Во всём мире ведутся исследования фуллереновых препаратов против раковых заболеваний и результаты вселяют надежду!

Жаль, что до окончательного триумфа живительных наношариков, не дожил один из их первооткрывателей – Ричард Смолли. Он скончался в 2005 году.

Исследования целительных углеродных образований продолжаются, хотя пока не вышли за пределы лабораторий.

Аспидный камень и фуллерены:

Выдающиеся открытия поначалу часто обрастают легендами, и кажется, будто они могут творить чудеса.

В России «фуллереновая лихорадка» началась в конце 90-х годов прошлого века. Она была связана с углеродистой сланцевой породой - шунгитом, залежи которого обнаружены в Карелии.

По одной из версий, советский геолог С.Ципурский, узнав об открытии фуллеренов, передал шунгит, который привёз из Карелии, для исследования в лабораторию Аризонского университета в Америке. О результатах этого исследования, проведённого с участием самого Ципурского, была опубликована статья в научном журнале в 1992 году. В ней говорилось, что в шунгите действительно обнаружено незначительное содержание фуллеренов. Это стало сенсацией, вызвавшей дальнейшее исследование шунгита в лечебных целях.

Впрочем, о целебных свойствах шунгита издавна ходили легенды. Этот сланец зловещего чёрного цвета в старину звался аспидным камнем. Потом он получил название «шунгит» - от карельской деревни Шуньга, где через залежи этой породы пробивался ключ с целебной водой. Местные старики говорили, шунгит от ста болячек исцелит. По преданию, здесь излечилась от многочисленных хворей боярыня Ксения Романова, сосланная в эти края Борисом Годуновым. Это была мать первого русского царя Михаила Фёдоровича. В память о ней чудодейственный источник был назван «Царевич ключ». Однако, после освобождения Ксении о нём забыли. Ксения Романова была прабабкой Петра первого и, вероятно, до него дошли семейные предания о целебных свойствах аспидного камня. Возможно, камень обладал к тому же и антисептическими свойствами. Так или иначе, но есть сведения, что Пётр повелел держать в солдатских ранцах аспидный камень и опускать его в котелки с водой, «дабы сохранить крепость живота своего». «Крепость живота» явно не смогли сохранить солдаты шведской армии, потерпевшие поражения в Полтавской битве: жарким летом 1709 года их изрядно потрепала разразившаяся тогда эпидемия дизентерии.

Шунгитовые породы применяются в строительстве и металлургии, а в последнее время шунгит с успехом используется в фильтрах для очистки воды.

В 2003 году, то есть через десять лет после первой сенсационной публикации, в журнале Американского геологического общества вышла статья, которая сообщала, что тщательные проверки не подтвердили наличия фуллеренов в шунгите. Кроме того, даже если бы они там были, целительный эффект создавал бы не сам камень, а его водный раствор.

Органическая электроника:

Учёные Технологического Института Джорджии (Georgia Institute of Technology) в результате проведённых исследований, создали матрицу быстродействующих полевых транзисторов на основе фуллеренов С60.

Профессор Bernard Kippelen отметил, что органические полупроводники – абсолютно новый, современный и очень перспективный материал в наноэлектронике.

Область применения органической наноэлектроники огромна: от дисплеев и активных электронных бигбордов, до RFID-меток и гибких компьютеров.

Нанокосметика: клетки красоты:

Нанотехнологии ещё только изучаются, но уже появилась целая линия косметических товаров , использующих замечательные свойства фуллеренов. На упаковках таких средств обычно пишут: «содержит фуллерены» или «содержит С60» (это самая устойчивая молекула из этой группы). Производители утверждают, что кремы с фуллеренами ощутимо улучшают состояние зрелой кожи, замедляют процесс старения, поддерживают упругость и свежесть лица.

В заключении:

Наномедицина совершенно новое направление в борьбе с болезнями. И, несмотря на то, что её идеи и проекты находятся ещё на стадии лабораторных исследований, нет сомнений, что наномедицине принадлежит будущее.