Введение к работе
Актуальность темы
Проблема улучшения медико-биологических свойств медицинских изделий остается актуальной н практически важной задачей. Перспективным направлением в повышении их биологической безопасности является модифицирование поверхности изделий физическими, химическими и физико-химическими методами, направленными на уменьшение возмущающего действия чужеродной поверхности на кровь и ее компоненты.
Одним из способов модифицирования физико-химических свойств медицинских изделий, привлекаемых для улучшения их биологических свойств, является иммобилизация гидрофильных групп на гидрофобную поверхность, что приводит к формированию мозаичных гидрофильно-гидрофобных структур, имитирующих структуру клеточных мембран.
В качестве источников гидрофильных групп применяют, главным образом, нейтральные водорастворимые полимеры, такие как полиэтиленоксид (ПЭО), полиакриламид, полигидроксиэтилметакрилат, поли-N, N-диметилакриламид.
Особое внимание исследователей привлекает ПЭО, благодаря его хорошей растворимости в водных и органических растворителях, отсутствию токсичности и иммуногенности. Для минимизации взаимодействия материала с белковыми и клеточными компонентами крови используют поверхностную иммобилизацию собственно ПЭО или его производных, содержащих гепарин или отрицательно заряженные функциональные группы, в частности, отрицательно заряженные сульфогруппы, входящие в состав активного центра молекулы гепарина.
Существует много способов фиксации ПЭО и его производных на поверхности полимерных материалов: физическая адсорбция, фото-инициируемая и химическая иммобилизация, привитая полимеризация, захват ПЭО поверхностными структурами, осаждение плазмой газового разряда, ковалентное связывание блок-сополимера полипропиленоксида с ПЭО под воздействием плазмы газового разряда и др.
Известно, что вакуумное ультрафиолетовое (ВУФ) облучение материалов не только изменяет морфологию поверхности и увеличивает ее гидрофильность, но и приводит к селективному разрыву химических связей с последующим образованием активных центров на поверхности. Это позволяет осуществлять ковалентную иммобилизацию гидрофильных веществ на поверхность гидрофобных полимерных материалов.
Можно предположить, что комбинированное использование ВУФ-облучения и пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида (МАПЭО), ...
4 инициированной ВУФ-облучением, позволит не только получить стабильную модифицированную поверхность полимерного материала путем химического связывания молекул ПЭО с поверхностью, но и в широких пределах варьировать ее физико-химические свойства.
Большая часть проведенных исследований выполнялась в рамках гранта № 1090 Международного научно-технического центра по теме: «Исследование особенностей взаимодействия кристаллических имплантатов с активными биологическими средами» и темы ИФ - 16/05-99 «Создание отечественной технологии получения материалов и изделий медицинского назначения с заданными и регулируемыми свойствами методом ионно-плазменной полимеризации» Федеральной программы «Здоровье населения России».
Цель работы состояла в разработке и исследовании фотохимического способа регулирования физико-химических и биологических свойств полимерных материалов медицинского назначения.
Основный» задачами были:
-
Разработать метод модифицирования физико-химических свойств поверхности полимерных материалов, основанный на пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида, инициированной вакуумным ультрафиолетовым излучением.
-
На примере трех гидрофобных полимерных материалов медицинского назначения найти оптимальные режимы фотохимического модифицирования и пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида, а также изучить физико-химические свойства модифицированных поверхностей.
-
Исследовать влияние физико-химических свойств модифицированных полимерных материалов на их биологические свойства.
Научная новизна
-
Разработан метод модифицирования физико-химических свойств поверхности гидрофобных полимерных материалов, основанный на пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида, инициированной вакуумным ультрафиолетовым излучением.
-
Впервые показано, что фотохимическое модифицирование и последующая постпривитая полимеризация моноакрилата полиэтиленоксида на пленочные образцы полиэтилена низкой и высокой плотности и полиуретана "Витур", приводит к существенному повышению гидрофильности их поверхности, обусловленной образованием кислородсодержащих групп.
-
На примере исследуемых полимерных материалов установлено, что степень необратимой адсорбции альбумина тесно связана с физико-химическими свойствами их поверхности.
-
В экспериментах in vitro доказано, что разработанный метод фотохимического модифицирования и пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида на поверхности гидрофобных полимерных материалов уменьшает отрицательные эффекты взаимодействия чужеродных поверхностей с белковыми и клеточными компонентами крови.
Практическая значимость
Метод фотохимической обработки и пост-привитой полимеризации МАПЭО на поверхность полимерных материалов внедрен в практику работы Центра по исследованию биоматериалов как способ регулирования физико-химических и биологических свойств поверхности для решения фундаментально-прикладных задач, направленных на повышение биологической безопасности полимерных материалов.
Область возможного практического применения метода фотохимического модифицирования и пост-привитой полимеризации МАПЭО связана с улучшением био- и гемосовместимых свойств медицинских изделий (искусственные хрусталики глаза, катетеры, протезы кровеносных сосудов и т.д.) из гидрофобных полимерных материалов.
Апробация работы
Материалы диссертационной работы были представлены на IX научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника» (Судак, сентябрь, 2002 г.); European Congress on Medicine Physics and Clinical Engineering (Belfast, UK, September, 2001); межлабораторных семинарах Центра по исследованию биоматериалов НИИТи ИО в 2002 и 2004 гг.
Публикации
Результаты проведенных исследований отражены в 7 печатных работах, опубликованных в России и за рубежом.
Структура работы
