Влияние наноструктурирования поверхности медицинских полимерных материалов на их физико-химические и биологические свойства

• Автор: Ремеева, Евгения Анваровна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Разработка биомедицинских материалов.

1.2. Классификация материалов медицинского назначения.

1.2.1. Синтетические полимеры и изделия из них

1.2.2. Биодеградируемые полимерные материалы и области их

применения. ЛОБ и его сополимеры

1.3 Методы модифицирования полимерных материалов

1.3.1. Наноструктурирование поверхности полимеров ионноплазменными методами

1.3.2. Модификация поверхности методом вакуумного
ультрафиолетового облучения.
1.4. Влияние наноструктурирования на физикохимические и
биологические свойства полимерных материалов
1.4.1. Поверхностная энергия
1.4.2. Формирование регулярных поверхностных структур.
1.4.3. Адсорбция белков.
1.4.4. Адгезия тромбоцитов
1.4.5. Взаимодействие клеток тканей организма с поверхностью
биоматериала
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Материалы
2.2. Методы модифицирования поверхностей полимерных
материалов
2.2.1. Ионноплазменная обработка.
2.2.2. Облучение вакуумным ультрафиолетовым излучением.
2.3. Методы исследования физикохимических свойств
наноструктурированной поверхности полимерных материалов
2.3.1. Метод сканирующей электронной микроскопии.
2.3.2. Метод атомносиловой микроскопии
2.3.3. Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
2.3.4. Метод краевого угла смачивания
2.4. Методы исследования биологических свойств
наноструктурированной поверхности полимерных материалов
2.4.1. Методика регистрации количества необратимо адсорбированного
белка методом флуоресценции полного внутреннего отражения
2.4.2. Количество и морфология адгезироваиных тромбоцитов
2.4.3. Оценка адгезии фибробластов мыши линии АЧН ЗТЗ
Статистическая обработка результатов исследования
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Физикохимические свойства наноструктурированной
поверхности образцов ПТФЭ, ПЭТ И ПОБсоПОВ
3.1.1. Сканирующая электронная микроскопия.
3.1.2. Атомносиловая микроскопия
3.1.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
3.1.4. Краевой угол смачивания.
3.2. Биологические свойства наноструктурированной поверхности образцов ПТФЭ, ПЭТ И ПОБсоПОВ
3.2.1. Адсорбция белка.
3.2.2. Адгезия тромбоцитов.
3.2.3. Культивирование фибробластов мыши линии ШН ЗТЗ
3.3. Обобщение и сравнительный анализ проведенных
экспериментальных исследований.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработки медицинских изделий с улучшенными био и гемосовместимыми свойствами ведутся по двум основным направлениям создание новых материалов и модифицирование уже существующих материалов и изделий. Реакция организма на имплантат определяется, в основном, его поверхностными свойствами химическим составом, структурой и морфологией. В связи с этим, существующие способы регулирования биологических свойств медицинских изделий направлены на изменение физикохимических свойств поверхности химический состав, степень гидрофильности, заряд, морфология и др. Особый интерес представляют методы модифицирования, которые позволяют изменять физикохимические, структурные и функциональные свойства поверхности, не влияя на объмные характеристики изделия, такие как прочность, эластичность, коэффициент пропускания, показатель преломления, электрофизические параметры и т. Одним из перспективных путей улучшения биологических свойств медицинских изделий является модифицирование их поверхности различными физикохимическими методами травление, обработка плазмой тлеющего разряда, ионная бомбардировка, литография и др. В гг. Центре по исследованию биосовместимых материалов ФГУ НИИ трансплантологии и искусственных органов был проведен сравнительный анализ химических, физических и физикохимических методов модифицирования медицинских материалов и изделий из синтетических полимерных материалов, направленных на улучшение их медикотехнических свойств. Результатом работы явилось доказательство перспективности двух подходов к созданию биосовместимых поверхностей технологий, основанных на ионноплазменных методах и метод вакуумной ультрафиолетовой ВУФ обработки. Было доказано, что выбранные способы модифицирования позволяют создавать па поверхности гидрофильногидрофобные микро и наноструктуры, имитирующие структуры белков и клеточных мембран. Однако детального анализа влияния ионноплазменной и ВУФ обработки поверхности на изменение ее структурных характеристик и биологических свойств не проводилось. Кроме того, исследования ограничивались только синтетическими биостабильными полимерными материалами. Цель работы заключалась в исследовании физикохимических и биологических свойств поверхности биополимерного материала сополимера 3оксибутирата и 3оксивалерата и синтетических полимерных материалов политетрафторэтилена, полиэтилентсрефталата, наноструктурированных различными физическими методами. Доказана возможность применения ВУФобработки для улучшения био и гемосовмсстимых свойств бактериального сополимера 3оксибутирата и 3оксивалерата, предназначенного для замещения дефектов мягких тканей, в том числе, в качестве имплантируемого носителя для трансплантации клеток. Доказано, что обработка пленок политетрафторэтилена, полиэтилентерефталата и сополимера 3оксибутирата и 3оксивалерата выбранными для них способами модифицирования, приводит к изменению наноразмерной шероховатости, гидрофильности и химического состава поверхности. Для каждого вида полимерного материала и выбранного способа наноструктурирования поверхности исследовано влияние наноразмерной шероховатости и гидрофильности поверхности на ее гемо и биосовместимые свойства. Найдены оптимальные режимы обработки ионноплазменными методами для политетрафторэтилена ПТФЭ, мин травления, 0 нм аСН и полиэтилентерефталата ПЭТ, мин травления, 0 нм а СН ПЭТА1А0з, 3 мин травления, нм аСН, а также оптимальные режимы ВУФоблучения образцов сополимера 3оксибутирата и 3оксивалерата ПОБсоПОВ, мин. Результаты работы рекомендуются к использованию в Федеральном государственном учреждении Научноисследовательский институт трансплантологии и искусственных органов, Федеральном государственном учреждении Московский научноисследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена, Научном центре сердечнососудистой хирургии имени А. Н. Бакулева, Федеральном государственном учреждении Центральный научноисследовательский институт травматологии и ортопедии им. .. Приорова. Центра по исследованию биоматериалов ФГУ НИИ трансплантологии и искусственных органов Росмедтехнологий , , гг. МФТИ Долгопрудный, , , гг.