Регулирование биологических свойств материалов медицинского назначения фотохимической обработкой их поверхности

Полухина, Ольга Сергеевна

Диссертации по медицине → Трансплантология и искусственные органы

Автореферат и диссертация по медицине (14.00.41) на тему:Регулирование биологических свойств материалов медицинского назначения фотохимической обработкой их поверхности

ДИССЕРТАЦИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

Полухина, Ольга Сергеевна Москва 2004 г.

Ученая степень: кандидата биологических наук

ВАК РФ: 14.00.41

Автореферат диссертации по медицине на тему Регулирование биологических свойств материалов медицинского назначения фотохимической обработкой их поверхности

На правах рукописи

Полухина Ольга Сергеевна

Регулирование биологических свойств материалов медицинского назначения фотохимической обработкой их поверхности

14.00.41 - Трансплантология и искусственные органы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Центре по исследованию биоматериалов ГУ Научно-исследовательского института трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ

Научный руководитель:

Доктор биологпчсских наук, профессор

Севастьянов Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор

Иткин Георгий Шнкусович

Кандидат химических наук

Гильман Алла Борисовна

Ведущая организация: Федеральное Государственное Унитарное предприятие Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина Минпромэкономики РФ

Защита диссертации состоится «27)> сентября 2004 г.

в 14.00 часов на заседании Диссертационного Совета Д.208.055.01. при ГУ НИИ Трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ по адресу: 123182, Москва, ул. Щукинская, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ Трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ

Автореферат разослан "_"_2004 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д.208.055.01.

д.м.н., профессор Шевченко Ольга Павловна

Актуальность темы

Проблема улучшения медико-биологических свойств медицинских изделий остается актуальной и 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-Ы, 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 полиэтилеиоксида (МАПЭО), -

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 импяантатов 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.

Основными задачами были:

1) Разработать метод модифицирования физико-химических свойств поверхности полимерных материалов, основанный на пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида, инициированной вакуумным ультрафиолетовым излучением.

2) 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.

3) Исследовать влияние физико-химических свойств модифицированных полимерных материалов на их биологические свойства.

Научная новизна

1) Разработан метод модифицирования физико-химических свойств поверхности гидрофобных полимерных материалов, основанный на пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида, инициированной вакуумным ультрафиолетовым излучением.

2) 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.

3) На примере исследуемых полимерных материалов установлено, что степень необратимой адсорбции альбумина тесно связана с физико-химическими свойствами их поверхности.

4) 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 1фови.

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

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав и выводов. Диссертация изложена на м страницах, содержит рисунка и j таблиц. Список

цитируемой литературы включает $ty источников, в том числе вб зарубежных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы Материалы

В качестве объектов исследования были выбраны пленки трех гидрофобных полимерных материалов медицинского назначения:

- полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) медицинского назначения, ГОСТ 10354-82, партия 65, толщина 60 мкм (ЗАО «Синпласт», Россия);

- полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), толщина 35 мкм («Showa Denko Со. Ltd.», Япония);

- полиуретан (ПУ) "Витур", Т-0533-90, толщина 150 мкм (НПО «Полимерсинтез», Россия).

Для физико-химических и биологических исследований были изготовлены образцы в виде дисков диаметром 12 мм.

Адсорбцию белка дополнительно исследовали на дисках из а - лейкосапфира (сс-AI2O3) диаметром 5,1±0,1 мм и толщиной 0,5±0,1 мм с различной кристаллографической ориентацией, изготовленных в Российском федеральном ядерном центре (ВНИИ экспериментальной физики, г. Саров, Россия). Образцы, имеющие ориентацию кристаллографических осей (001), (100) и (101), были промаркированы, соответственно, А, В, С.

Реагенты

- сывороточный альбумин человека (САЧ), фракция 5, ММЧИсл= 69000 (Sigma, США);

- флуоресцеин изотиоционат (ФИТЦ), изомер 1, ММЧИСЛ=389 (Serva, Швеция);

- фосфатный буфер (ФБ): ОДМ NaCl; 0,086М KH2P04; 0,041М Na2HP04; рН 7,35;

- моноакрилат полиэтиленоксид (МАПЭО) ММЧИСл=1000 («ABCR», Германия) со структурной формулой:

СН2 = СН - С(О) - О - (СН2 - О - СН2) „ - ОН

Методы исследования физико-химических свойств

Морфологию поверхности дисков из о - лейкосапфира изучали с применением метода сканирующей электронной микроскопии с помощью электронного микроскопа JSM - Т-330 (JEOL, Япония) при ускоряющем напряжении 5 кВ и увеличениях от

х1500 до х7500. Метод позволяет проводить исследования поверхности образцов на микронном уровне.

Методом атомно-силовой микроскопии на приборе Solver Р-47 (NT-MDT Co., г. Зеленоград, Россия) были проведены исследования структуры поверхности дисков а -лейкосапфира на субмикронном уровне. Основные рабочие параметры: область сканирования - 14x14x1,5 мкм3; вертикальное разрешение ~ 0,5Ä; горизонтальное разрешение -(14-2 Á).

Для определения плотности дислокаций на поверхностях образцов из а -лейкосапфира был использован метод избирательного химического травления фосфорной кислотой (Н3РО4). Наблюдение дислокационных кратеров травления проводили на оптическом микроскопе "ПОЛАМ" при увеличении х320 в проходящем свете.

Степень гидрофильности дисков из а - лейкосапфира, исходных и модифицированных поверхностей полимерных пленок определяли с помощью измерения контактного угла смачивания. Исследуемый образец располагается на дне оптической кюветы. С помощью микрошприца на поверхность образца наносится капля смачивающей жидкости объемом ~ 2 мкл. С телекамеры изображение капли передается в компьютер с необходимым программным обеспечением, который аппроксимирует форму капли дугой окружности и вычисляет контактный угол. Точность измерения составляет ±3°.

При определении контактного угла смачивания для образцов монокристалла из а - лейкосапфира смачивающей жидкостью были выбраны метилениодид и этиленгликоль, а для полимерных материалов - вода (бидистиллят) и глицерин. На основании полученных данных по контактным углам смачивания водой, метилениодидом, глицерином и этиленгликолем были вычислены значения свободной поверхностной энергии образцов.

Химическую структуру поверхности исследовали методом ИК-спектроскопии с использованием ИК-Фурье спектрометра Perkin-Elmer 1720Х (Perkin-Elmer, USA). С целью идентификации химической структуры поверхностного слоя модифицированных полимеров толщиной 0,5-И мкм использовали метод ИК-Фурье спектроскопии многократного нарушенного полного внутреннего отражения (ИК МНПВО). В основе этого метода лежит принцип полного внутреннего отражения падающего луча в ИК-диапазоне на границе раздела двух сред с различивши показателями преломления. Для измерений использовали стандартную приставку МНПВО для ИК-Фурье спектрометра

с кристаллом Ю18-5 (размер 50x10x2 мм3, угол отражения 45°, число отражений светового пучка 25).

Методы исследования биологических свойств

Кинетику адсорбции САЧ меченого ФИТЦ из раствора фосфатного буфера исследовали методом флуоресценции полного внутреннего отражения (ФПВО) на субнаносекундном спектрофлуориметре CJIM-4800C (SLM Instrument, Urbana, IL, США) при сдвиговой скорости 2800 с"1 (ламинарный поток). Для определения концентрации белка и уровня его мечения применяли спектрофотометрический метод. Концентрация белка в растворе составляла 0,1 мг/мл. Уровень мечения соответствовал 0,8 -i-1,2 молекул красителя на 1 молекулу бежа. Калибровку флуоресцентного сигнала осуществляли сопоставлением амплитуды флуоресцентного сигнала с интенсивностью у - излучения САЧ, меченого атомом йода (1311).

В качестве характеристических параметров, вычисляемых из кинетики адсорбции и десорбции альбумина (см. рисунок 1), были выбраны: общее количество белка, адсорбированного за время t = 900с (С°й'0 и степень необратимости адсорбции белка (р), рассчитанная по формуле:

Р = (С"г°6р/С°6и1П00%, где Ско6р - количество белка, необратимо адсорбированного за время t = 1400с.

700 600 500 5 <00 ^ 300 200 100 0

Общее количество апсорбнроианного белка

Количество необратимо адсорбированного белка

Рис. 1. Кинетическая зависимость адсорбции и десорбции белка.

Чем меньше значения Сбщ и /?, тем больше вероятность гемосовместимости исследуемого материала на стадии взаимодействия поверхности полимерного материала с белками плазмы крови.

Исследование взаимодействия материалов с тромбоцитами проводили с использованием крови здоровых доноров, стабилизированной 3,8%-ным раствором цитрата натрия. Обогащенную тромбоцитами плазму получали центрифугированием

крови при ускорении 100§ в течение 20 мин. Образцы инкубировали с тромбоцитарной плазмой в статических условиях в течение 30 мин, фиксировали в 2,5%-ном растворе глютарового альдегида и обезвоживали в растворах этилового спирта при возрастающих концентрациях. Визуализацию адгезированных клеток проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа 1БМ Т-330 при ускоряющем напряжении 5 кВ и увеличении х3500.

На поверхности каждого из образцов произвольным образом выбирали 15 полей размером 28x28 мкм2 и подсчитывали количество объектов в каждой из четырех выделенных морфологических групп, представленных на рисунке 2. Определяли значение общего относительного показателя адгезированных тромбоцитов (ОПАТ) и значения относительных показателей адгезированных тромбоцитов (ОПАТ(у) для каждого из выделенных морфологических классов:

ОПАТ=Ыобр/Ы1,СХ! ОПАТ,,, =Н)бРо,/Н,сх ^,/=1,2,3, 4, где ТМобр, ]М0бр ф - общее количество клеток и количество клеток данного класса на модифицированной поверхности; ЫИСХ1 Н,сх - общее количество клеток и количество клеток данного класса на исходной поверхности, соответственно.

Рис. 2. Морфологический анализ различных классов адгезированных тромбоцитов: 1 -единичные неактивированные тромбоциты, 2 - тромбоциты с псевдоподиями, 3 -распластанные тромбоциты, 4 - агрегаты.

Следует отметить, что чем меньше общее количество адгезированных тромбоцитов (в единицах ОПАТ), распластанных клеток (ОПАТу)) и агрегатов на поверхности образца (ОПАТ(4)), тем больше вероятность гемосовместимости

исследуемого материала на клеточной стадии взаимодействия поверхности материалов с тромбоцитами.

Токсичность образцов в условиях in vitro оценивали спектрофотометрическим методом по величине гемолиза, индуцированного контактом исследуемых материалов с кровью. Количественный критерий - относительное значение гемолиза (аг) в % при )v=540 нм - вычисляли по формуле:

где DK - оптическая плотность контрольной группы, Dx - оптическая плотность пробы, инкубируемой с исследуемым полимером, и Dmo - оптическая плотность пробы после 100% гемолиза. Уровень отбора: значение аг не должно превышать 2,0 ± 0,3 %.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием стандартного пакета программ Microsoft Excel. Для всех экспериментов рассчитывали средние арифметические значения измеряемых величин и величину среднеквадратичной ошибки.

Результаты н их обсуждение

Влияние физико-химических свойств поверхности а - лсйкосапфира

на адсорбцию сывороточного альбумина человека

Для оценки общего количества адсорбированного белка и степени необратимости адсорбции были выбраны диски из а - лейкосапфира с хорошо изученными физико-химическими свойствами.

Типичная картина структуры поверхности диска из а - лейкосапфира была получена с помощью метода сканирующей электронной микроскопии (рис. 3).

a^(Dx - DO • 100%/(D100 - DK) ,

Рис. 3. Морфология поверхности дисков из a - лейкосапфира.

Контактный угол смачивания по метилениодиду я значения свободной поверхностной энергии для дисков из а - лейкосапфира не зависели от кристаллографических направлений осей и были равны 65,5° ± 3,0° и 25,0 ± 2,0 мДж/м2, соответственно.

В незначительных количествах на поверхности образцов обнаружены дефекты в виде небольших углублений размером не более 0,5 мкм. На уровне разрешения сканирующего электронного микроскопа диски с разными кристаллическими направлениями оси не отличались друг от друга по морфологии поверхности.

Значения микрошероховатости и плотности дислокаций для дисков из а -лейкосапфира с тремя различными кристаллографическими направлениями осей представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Мшфошероховатость и плотность дислокаций для дисков из а - лейкосапфира

Тип образца Микрошероховатостъ, нм Плотность дислокаций с-10"3, см'2

А б,5±0,2 6±2

В 5,0±0,1 5±3

С 5,5±0,1 300±80

Из таблицы 1 видно, что образцы типа В с кристаллографическим направлением оси (100) обладают минимальными значениями микрошероховатости и плотности дислокаций. Значительное количество дислокаций выявлено для образцов типа С с кристаллографическим направлением оси (101). Таким образом, направления кристаллографических осей изменяют качество поверхности дисков а - лейкосапфира, что не исключает вероятности их влияния на общее количество белка и степень его необратимой адсорбции.

В таблице 2 представлены параметры кинетики адсорбции альбумина с концентрацией 0,1 мг/мл на поверхности дисков из а - лейкосапфира. Адсорбцию альбумина оценивали по таким параметрам, как общее количество белка и степень его необратимой адсорбции.

Таблица 2.

Влияние физико-химических свойств поверхности дисков из а - лейкосапфира на параметры адсорбции сывороточного альбумина человека (± а, п = 7)

Тип образца С0®4 слч, мкг/см2 С'собр слч, мкг/см2 Рслч, %

А 0,083±0,003 0,011±0,006 13±б

В 0,083±0,005 0,003±0,001 4±1

С 0,073±0,009 0,02б±0,001 3 6±6

Из данных, представленных в таблице 2 видно, что общее количество адсорбированного белка на дисках с различными кристаллографическими направлениями практически одинаково. В тоже время, минимальная степень необратимой адсорбции альбумина наблюдалась у дисков типа В (кристаллографическое направление (100)), отличающихся от дисков с другими направлениями оси наименьшим значением шероховатости и плотности дислокаций (см. табл. 1).

Для образцов С с кристаллографическим направлением (101) наблюдали максимальное количество дислокаций, что коррелирует с наибольшим значением степени необратимой адсорбции белка в ряду исследуемых образцов. Следовательно, из двух выбранных нами адсорбционных критериев степень необратимости адсорбции белка является параметром, который наиболее чувствителен по отношению к физико-химическим свойствам поверхности монокристалла.

Физико-химическое модифицирование поверхности полимеров

В результате ВУФ-облучения поверхности полимера происходит отрыв атомов водорода с образованием свободных радикалов. Реакция с кислородом воздуха приводит к образованию перекисных радикалов, которые, в свою очередь, превращаются в гидроперекиси. При нагревании в растворе мономера гидроперекиси дают пероксидные радикалы, инициирующие пост-привитую полимеризацию МАПЭО. Схема пост-привитой полимеризации МАПЭО представлена на рисунке 4.

I_ВУФ.с*лу*:шеа

шш

воздух

Ъ—ПЭО >-ПЭО

ОН

МАПЭО, 1=С

Рис. 4. Схема пост-привитой полимеризации МАПЭО, инициированной ВУФ-излучением.

Пост-привитая полимеризация, инициированная ВУФ-излучением, вкшочает: ВУФ-облучение поверхности образцов полимерных материалов на установке для модифицирования полимеров (УМП -1) при длине волны 147 нм (энергия фотонов 8,4 эВ) и остаточном давлении воздуха 0,01 * 20 торр. Схема установки УМП - 1 приведена на рисунке 5;

Рис. 5. Схема установки УМП - 1.

пост-привитую полимеризацию МАПЭО на поверхности образцов путем инкубации ВУФ-облученных полимерных материалов в водном растворе МАПЭО. Схема установки для проведения процесса привитой полимеризации МАПЭО представлена на рисунке б. Для удаления кислорода, ингибирующего процесс

ВУФ-лпмпа

образец

привитой полимеризации, раствор мономера барбатировали азотом в течение 15 мин. Затем включали систему охлаждения и погружали колбу в термостат.

Рис. 6. Установка для проведения процесса привитой полимеризации МАПЭО: 1 - термостат, 2 - система охлаждения, 3 - баллон с азотом, 4 - раствор мономера, 5 - образец.

Для нахождения оптимальных условий фотохимического модифицирования и пост-привитой полимеризации МАПЭО на поверхности гидрофобных полимерных материалов варьировали: время ВУФ-облучения (1 * 60 мин), остаточное давление воздуха (0,02 ч- 15 торр), концентрацию мономера в растворе (1 + 5 %), температуру (60 -г 80°С) и время инкубации образцов в растворе МАПЭО (1+3 ч). Выход привитой полимеризации оценивали по интенсивности соответствующих полос поглощения в ИК-спектрах.

Максимальный выход пост-привитой полимеризации МАПЭО был получен при следующих условиях: времени ВУФ-облучения 45 мин при остаточном давлении воздуха 2,5 торр, концентрации раствора мономера 5%, времени пост-привитой полимеризации 3 час в условиях непрерывного барбатирования азотом. Температура раствора МАПЭО составляла 80°С и 60°С для ПЭ и ПУ, соответственно,

В соответствии с условиями модифицирования поверхности полимеров были приняты следующие обозначения:

- ПЭНГОВУФ - ПЭНП, модифицированный ВУФ-облучением;

- ПЭНП/ВУФ/МАПЭО - ПЭНП, модифицированный ВУФ-облучением с постпривитой полимеризацией МАПЭО;

- ПЭВП/ВУФ - ПЭВП, модифицированный ВУФ-облучением;

- ПЭВП/ВУФ/МАПЭО - ПЭВП, модифицированный ВУФ-облучением с постпривитой полимеризацией МАПЭО;

- ПУ/ВУФ - ПУ, модифицированный ВУФ-облучением;

5' 1

- ПУ/ВУФ/МАПЭО - ГГУ, модифицированный ВУФ-облучением с пост-привитой полимеризацией МАПЭО.

Исследование физико-химических и биологических свойств модифицированных поверхностей полимеров

ВУФ-облучение поверхностей полимеров приводит к появлению новой полосы поглощения при 1720 см"1, отвечающей карбонильной группе С=0. При проведении пост-привитой полимеризации МАПЭО, инициируемой ВУФ-облучением, появляются полосы поглощения, соответствующие функциональным группам -О0-С- (1120см'1) и С-Н (1344см "'), входящим в состав молекул ПЭО. Наличие этих полос поглощения указывает на образование привитого слоя ПЭО на поверхности полимеров. На рисунке 7 представлены ИК-спектры МНПВО для ПЭ до и после ВУФ-облучения, а также после прививки ПЭО.

т,%

Рис. 7. ИК-спектры: 1 - исходного ПЭ, 2 - ПЭ/ВУФ и 3 - ПЭ/ВУФ/МАПЭО.

Механизм фотоокисления ПЭ вакуумным ультрафиолетом в присутствии кислорода воздуха можно представить следующими основными реакциями: 1. Первичные реакции ВУФ-фотолиза ПЭ ПЭ -^->11° +Н ПЭ —1*1»+1*2» ПЭ -^->Я!-(СН=СНЬЬ2 + Н2

2. Образование активных частиц (О, Оз) при фотолизе кислорода воздуха

02—^20.

0» + 02 + 02 <—>0з + 02

О •+ Оз->202

3. Реакции окисления ПЭ с участием активных частиц (О, Оз)

ПЭ + О» <—> 11» + 0Н

0. + Я.-> ЯО«

Оз + ПЭ <—> ЯОО •+ ОН Оз + Я* <—>■ 110»+02

02 + Л«-> ЯОг

ЯО.+ОН-> ЯООН

^0« +И20*-> К]ООЯ2

При нагревании ПЭ/ВУФ перекиси (Я^ОЯг) и гидроперекиси (ЛООН) разлагаются с образованием радикалов, которые инициируют процесс привитой полимеризации МАПЭО по следующему механизму:

1. Образование активных центров Я^ОЯг гс > Я)0« + Я20.

2. Инициирование привитой полимеризации Я10» + СН2=СН -> К10СН2СН.

СН(СО)ПЭО СН(СО)ПЭО

3. Рост цепи

К10СН2СН(СН2СН(СН(С0)ПЭ0))„ • + СН2=СН(СН(СО)ПЭО) -^ОСН2СН(СН2СН(СН(СО)ПЭО))пИ»

4. Обрыв цепи

К10СН2СН(СН2СН(СН(С0)ПЭ0))„ • + 112ОСН2СН(СН2СН(СН(СО)ПЭО))т . -)• К,ОСН2СН(СН2СН(СН(СО)ПЭО))„ - ((ПЭО(СО)СН)СНСН2) гаСНСН20112

Обработка полимеров ВУФ-излучением при 2,5 торр в присутствии остаточного воздуха значительно увеличивает гидрофильность их поверхности, что связано с образованием полярных кислородсодержащих групп С=0. Эффект гидрофилизации заметен уже при ВУФ-облучении в течение первых минут. При дальнейшем увеличении времени ВУФ-облучения контактный угол смачивания для всех исследованных полимеров медленно изменяется, достигая предельного наименьшего значения. На рисунке 8 (а, б, в) приведены кривые изменения контактного угла смачивания для ПЭНП, ПЭВП и ПУ при ВУФ-облучении и прививке ПЭО,

Пост-привитая полимеризация МАПЭО, инициированная ВУФ-излучением, приводила, как правило, к дальнейшему увеличению

гидрофильности поверхности

полимерных пленок (рис. 8), при этом, контактный угол смачивания стремился к величине б0°±2°, характерной для привитого ПЭО.

В целом, пост-привитая полимеризация МАПЭО на поверхность полимерных образцов, предварительно обработанных ВУФ-излучением,

значительно уменьшает контактный угол смачивания по сравнению с исходными поверхностями ПЭНП, ПЭВП и ПУ.

о 20 40 со Время ВУФ-сблучеиня, мин

0 20 40 60

Время ВУФ-облучсния, мин

3-\

ПУ/ВУФ/МА1Е>0 *—»

О 20 40 60

Время ВУФ-облучения, мин

Рис. 8. Зависимость контактного угла смачивания для ВУФ-облученных и пост-приветых МАПЭО полимеров от времени облучения: о - ПЭНП, б- ПЭВП, 0-ГТУ.

С помощью гониометрического метода были проведены сравнительные измерения контактных углов смачивания для исходных, ВУФ-облученных и привитых образцов. В качестве рабочих жидкостей были выбраны вода (бидисхшшят) и глицерин. На основании полученных данных была рассчитана величина полной поверхностной энергии, а также её полярного и дисперсионного компонентов. Показано, что:

1) для ВУФ-облученных ПЭНП и ПЭВП наблюдается многократное (в 15 - 20 раз) увеличение полярного компонента при одновременном уменьшении (в 2 раза) дисперсионной составляющей поверхностной энергии по сравнению с исходными образцами;

2) пост-привитая полимеризация МАПЭО на поверхности ВУФ-облучённых ПЭНП и ПЭВП способствует дальнейшему увеличению полярной составляющей (в 1,5-2 раза) при незначительном изменении дисперсионного компонента поверхностной энергии;

3) ВУФ-облучение и пост-привитая полимеризация МАПЭО на поверхности ПУ приводят к увеличению полярной составляющей (в 2 - 3 раза) при незначительном уменьшении дисперсионного компонента по сравнению с исходной поверхностью полимера.

В таблице 3 представлены данные по кинетике адсорбции альбумина (общее количество белка и степень его необратимой адсорбции) из раствора белка с концентрацией 0,1 мг/мл на поверхность исходных и модифицированных полимерных материалов.

Таблица 3.

Данные по кинетике адсорбции сывороточного альбумийа человека для исходных и модифицированных поверхностей полимеров (± с, п = 5)

Шифр образца С^слч, нг/см2 Сго6рслч, нг/см2 Рсач,%

ПЭНП 31б±18 51,0±9,0 16,0±3,0

ПЭНП/ВУФ 208±34 17,0±б,0 9,0±6,0

ПЭНП/ВУФ/МАПЭО 167±28 14,0±8,0 5,0±2,0

ПЭВП 435±22 23,0±2,0 5,0*1,0

ПЭВП/ВУФ 413±10 11,0±2,0 3,0±1,0

ПЭВП/ВУФ/МАПЭО 329±2б 8,0±1,0 2,0±1,0

ПУ 132±2 9,0±4,0 7,0±3,0

ПУ/ВУФ 52±14 2,0±1,0 5,0±3,0

ПУ/ВУФ/МАПЭО 32±7 0,01±0,005 0,03±0,01

Из таблицы 3 видно, что ВУФ-облучение поверхности полимерных материалов уменьшает общее количество белка и степень его необратимой адсорбции. ВУФ-облучение поверхности полимерных материалов позволяет снизить общее количество белка на 35, 5 и 60%, а степень необратимости адсорбции на 45,40 и 30% по сравнению с исходной поверхностью ПЭНП, ПЭВП И ПУ, соответственно. Данный эффект, по-видимому, обусловлен гидрофилизацией поверхности, связанной с образованием кислородсодержащих групп, снижающих вклад гидрофобного взаимодействия белка с поверхностью.

Пост-привитая полимеризация МАПЭО, инициированная ВУФ-излучением, в еще большей степени способствует гидрофилизации поверхности, что приводит к дальнейшему уменьшению общего количества белка и степени его необратимой адсорбции (см. табл. 3). Не исключен и вклад стерического отталкивания белков от поверхности, обусловленного гибкостью цепей ПЭО. В результате ВУФ-инициируемой пост-прививки ПЭО на поверхность ПЭНП, ПЭВП и ПУ общее количество адсорбированного белка уменьшалось на 50, 25 и 75%, а степень его необратимой адсорбции уменьшилась на 70, 60 и 100% (белок полностью десорбировапся с поверхности) для исходных пленок полимеров, соответственно.

Исходя из гипотезы гидрофильно-гидрофобного баланса, для гемосовместимой поверхности должен выполняться по крайней мере один из двух адсорбционных критериев гемосовместимости на стадии адсорбции белка: минимальное общее количество белка и минимальное количество необратимо адсорбированного белка.

После фотохимического модифицирования и пост-привитой полимеризации адсорбционные свойства поверхности изначально гидрофобных материалов удовлетворяют обоим критериям гемосовместимости на стадии адсорбции белка.

Пост-привитая полимеризация МАПЭО, инициируемая ВУФ-излучением, способствует уменьшению общего количества адгезированных клеток и значительно снижает количество активированных клеток (распластанных и агрегатов) на поверхности первоначально гидрофобных материалов.

На рисунках 9, 10 и 11 представлены микрофотографии адгезии тромбоцитов на исходных и модифицированных поверхностях ПЭНП, ПЭВП и ПУ, соответственно.

Юрт

Рис. 9. Микрофотографии адгезии тромбоцитов на поверхности ПЭНП: а - исходный образец, б - ПЭНП/ВУФ/МАПЭО.

• 4 ^ „

.. <г о * '■у: .*.» «¿к* : * .

Рис. 10. Микрофотографии адгезии тромбоцитов на поверхности ПЭВП: а-исходный образец, б- ПЭВП/ВУФ/МАПЭО.

а к

•ь •

Шит .

Рис. 11. Микрофотографии адгезии тромбоцитов на поверхности ПУ: а - исходный образец, б - ПУ/ВУФ/МАПЭО.

При контакте исходной поверхности ПЭ низкой и высокой плотности с тромбоцитарной плазмой наблюдается адгезия значительного количества морфологически измененных тромбоцитов. Поверхности этих полимеров полностью покрыты распластанными клетками и агрегатами (рис. 9а и 10а). На исходной поверхности ПУ также адгезируется большое количество сильно активированных клеток - распластанных и агрегированных тромбоцитов (рис. 11а). Фотохимическое

модифицирование поверхности исследованных полимерных пленок с пост-привитой полимеризацией МАПЭО приводит к существенному снижению количества сильно адгезированных клеток. На гидрофилизованной молекулами ПЭО поверхности наблюдаются значительные по размерам области, свободные от тромбоцитов, и практически полное отсутствие сильно активированных клеток (рис. 96,106 и 116).

На рисунках 12, 13 и 14 представлены значения относительного показателя адгезии тромбоцитов по каждому классу (ОПАТ^) и общего количества клеток (ОПАТ).

опэнп

□ ПЭНП/ВУФ ■ ПЭНП/ВУФ/МЛПЭО

общее количество неакшвнрованные с псевдоподиями

распластанные

агрегаты

Рис. 12. Влияние ВУФ-облучения и пост-прививки МАПЭО к ПЭНП на адгезию тромбоцитов.

з т ппэвп

общее количество неакшвнрованные с псевдоподиями распластанные агрегаты

Рис. 13. Влияние ВУФ-облучения и пост-прививки МАПЭО к ПЭВП на адгезию тромбоцитов.

□ПУ

ппу/вуф

■ ГШВУФ/МАП30

общее количество неактивирошшиые с псевдоподиями

распластанные агрегата

Рис. 14. Влияние ВУФ-облучения и пост-прививки МАПЭО к ПУ на адгезию тромбоцитов.

Из рис. 12 видно, что и ВУФ-облучение, и последующая прививка МАПЭО приводят к уменьшению общего количества адгезированных клеток по сравнению с исходным ПЭНП. Морфологический анализ адгезированных тромбоцитов по классам также показал уменьшение доли сильно активированных адгезированных тромбоцитов (распластанные и агрегаты) после ВУФ-облучения и последующей привитой полимеризации МАПЭО.

В целом, после фотохимического модифицирования поверхности ПЭВП с постпривитой полимеризацией МАПЭО общее количество адгезированных клеток также уменьшилось (см. рис. 13). Учесть относительное количество распластанных клеток на исходных и модифицированных поверхностях ПЭВП не представлялось возможным, поскольку поверхность полимера данного типа обладает достаточно рыхлой структурой. Важно отметить, что на поверхности полимера, модифицированной ПЭО, количество агрегатов уменьшилось в 5 раз по сравнению с исходным ПЭВП.

Пост-привитая полимеризация МАПЭО, инициируемая ВУФ-излучением, привела к снижению общего количества адгезированных клеток, состоящих, в основном, из слабо активированных тромбоцитов (см. рис. 14). Следует отметить, что на поверхности ПУ с привитым слоем ПЭО сильно активированных клеток (распластанных и агрегатов) обнаружено не было.

Также были проведены исследования по определению степени гемолиза, ■ индуцированного модифицированными поверхностями полимеров ПЭНП, ПЭВП и ПУ.

Значения гемолиза не превышали относительной величины 1,0 ± 0,3%, что удовлетворяет критерию отбора биосовместимых материалов по степени токсичности.

Таким образом, разработанный метод фотохимического модифицирования с пост-привитой полимеризацией МАПЭО на поверхности гидрофобных полимерных материалов позволяет существенно уменьшать отрицательные эффекты взаимодействия чужеродной поверхности с белковыми и клеточными компонентами крови как за счет изменения физико-химических свойств поверхности, так и за счет прививки гидрофильных молекул ПЭО. Преимуществом данного метода является: универсальность, т.к. в результате ВУФ-облучения можно наблюдать окисление поверхности практически всех известных полимерных материалов; доступность применяемого оборудования и методов контроля параметров процесса. Немаловажную роль играет также стабильность свойств модифицированных поверхностей полимерных материалов, обусловленная химическим связыванием с поверхностью молекул ПЭО.

Выводы

1) Разработан метод модифицирования физико-химических свойств поверхности гидрофобных полимерных материалов медицинского назначения, основанный на инициировании вакуумным ультрафиолетовым излучением пост-привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида.

2) Найдены оптимальные условия обработки вакуумным ультрафиолетовым излучением (2,5 торр, 45 минут) и привитой полимеризации моноакрилата полиэтиленоксида для поверхности полиэтилена (концентрация мономера 5% вес., 80°С, 3 часа) и полиуретана "Витур" (концентрация мономера 5% вес., 80°С, 3 часа).

3) Фотохимическое модифицирование с пост-привитой полимеризацией моноакрилата полиэтиленоксида приводит к гидрофилизации поверхности изначально гидрофобных полимеров за счет увеличения количества кислородсодержащих групп.

4) С использованием метода флуоресценции полного внутреннего отражения показано, что значения степени необратимой адсорбции альбумина тесно связаны с физико-химическими свойствами исследуемых поверхностей.

его необратимой адсорбции, что уменьшает вероятность отрицательных эффектов взаимодействия чужеродных поверхностей с ферментными системами крови.

6) Показано, что инициированная вакуумным ультрафиолетовым излучением посг-привитая полимеризация моноа1фнлата полиэтиленоксида приводит к уменьшению как общего числа тромбоцитов, так и количества сильно активированных клеток (распластанных тромбоцитов и агрегатов) по сравнению с исходными поверхностями гидрофобных полимеров.

Практические рекомендации

Разработанный способ фотохимического модифицирования с пост-привитой

полимеризацией моноакрилата полиэтиленоксида на поверхности гидрофобных

полимерных материалов может быть использован для:

1) гидрофилизации поверхности медицинских изделий с целью повышения их имплантационных характеристик (искусственные хрусталики глаза и другие силиконовые имплантаты);

2) снижения адсорбции белков с целью улучшения функциональных свойств биосенсоров;

3) создания амфифильных структур на поверхности гидрофобных медицинских полимеров с целью имитации гидрофильно-гидрофобной наноструктуры поверхности нативных тканей.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1) Полухина О.С., Тетушкин H.A., Розанова И.Б., Подурец A.M., Бузоверя М.Э., Баранов В.К., Севастьянов В.И. Взаимодействие монокристалов лейкосапфира, предназначенных для изготовления интраокулярных линз, с белками плазмы крови. // Вестник трансплантологии и искусственных органов. - 2000. - №4. - с. 50-53.

2) Buzoverya М.Б., Podurets A.M., Sidorkin M.Yu., Kareiskaya T.V., Poluhina O.S., Titushkin I.A., Rozanova I.B., Sevastianov V.l. Crystalline orientation influence on physical-chemical and bio-compatible properties of leukosapphire intraocular lenses // European Congress on Medicine Physics and Clinical Engineering in Belfast, UK. -September 12-15.-2001. - c. 97.

3) Севастьянов В.И., Василец B.H., Кузнецов A.B., Полухпна О.С. Использование вакуумного ультрафиолетового излучения для модифицирования поверхности полимеров биомедицинского назначения. // В материалах IX научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника», М., МИЭМ. - 2002. - с. 260-262.

4) Розанова И.Б., Немец Е.А., Полухина О.С., Титушкин И.А., Подурец A.M., Бузоверя М.Э., Сидоркин М.Ю., Загорский Д.Л., Севастьянов В.И. Влияние технологических этапов на физико-химические и биосовместимые свойства интраокулярных линз из лейкосапфира. // Перспективные материалы. - 2002. - №1. -с. 53-60.

5) Немец Е.А., Полухина О.С., Егорова В.А., Кузнецов А.В., Василец В.Н., Севастьянов В.И. Современные подходы к созданию биосовместимых материалов для искусственных органов. // Вестник трансплантологии и искусственных органов. -2002.-№3.-с,116.

6) Полухина О.С., Василец В.Н., Севастьянов В.И. Модифицирование физико-химических свойств поверхности полиэтиленов медицинского назначения методом прививочной полимеризации моноакрилата поли(этилен оксида), инициированной вакуумным ультрафиолетом. // Перспективные материалы. - 2003. - № 5. - с. 58-65.

7) Poluhina O.S., Vasilets V.N., Sevastianov V.I. Vacuum ultraviolet - initiated graft polymerization of polyethylene glycol) monoacrylate onto polyethylene surface to reduce protein adsorption. // The International Journal of Artificial Organs. - 2003. - Vol. 26. -№7.- p. 639.

Заказ №342. Объем 1 пл. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ООО «Петроруш». Г. Москва, ул. Палиха-2а, тел. 250-92-06 ivww.postator.ru

РНБ Русский фонд

2007-4 18209

Оглавление диссертации Полухина, Ольга Сергеевна :: 2004 :: Москва

Введение

Оглавление

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Физико-химические и гемосовместимые свойства поверхности материалов.

1.2. Влияние вакуумного ультрафиолетового облучения на физико-химические и гемосовместимые свойства полимерных поверхностей.

1.3. Прививка полиэтиленоксида для повышения гемосовместимости полимерных материалов.

1.3.1. Способы прививки полиэтиленоксида на поверхность полимерных материалов.

1.3.2. Гемосовместимые свойства покрытий из полиэтиленоксида.

Глава 2. Материалы и методы.

2.1. Исходные реагенты.

2.2. Исследуемые образцы.

2.3. Методы исследования физико-химических свойств поверхностей.

2.3.1. Исследование морфологии поверхности а—лейкосапфира.

2.3.2. Определение энергетических свойств поверхностей.

2.3.3. Исследование химической структуры поверхностного слоя.

2.4. Методы исследования биологических свойств поверхностей.

2.4.1. Основы метода флуоресценции полного внутреннего отражения.

2.4.2. Методикамечения белка.

2.4.3. Исследование процессов адсорбции белка методом флуоресценции полного внутреннего отражения.

2.4.4. Калибровка сигнала флуоресценции радиоизотопным методом.

2.4.5. Исследование адгезии тромбоцитов.

2.4. б. Определение относительной величины гемолиза.

Глава 3. Результаты и обсуждение.

3.1. Влияние физико-химических свойств поверхности а - лейкосапфира на адсорбцию сывороточного альбумина человека.

3.2. Физико-химическое модифицирование поверхности полимеров.

3.2.1. Воздействие вакуумного ультрафиолетового излучения.

3.2.2. Привитая полимеризация моноакрилата полиэтиленоксида.

3.3. Исследование физико-химических и биологических свойств модифицированных поверхностей полимеров.

3.3.1. Химическая структура поверхностного слоя.

3.3.2. Гидрофильность поверхности.

3.3.3. Адсорбция сывороточного альбумина человека.

3.3.4. Количество и морфология адгезированных тромбоцитов.

3.3.5. Относительная величина гемолиза.

Введение диссертации по теме "Трансплантология и искусственные органы", Полухина, Ольга Сергеевна, автореферат

Актуальность и практическая значимость. Проблема улучшения медико-биологических свойств медицинских изделий остается актуальной и 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 [1].

Особое внимание исследователей привлекает ПЭО, благодаря его хорошей растворимости в водных и органических растворителях, отсутствию токсичности и иммуногенности [3]. 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

4].

Существует много способов фиксации ПЭО и его производных на поверхности полимерных материалов: физическая адсорбция [5, 6], фото-инициируемая и химическая иммобилизация [7, 8], привитая полимеризация [9, 10], захват ПЭО поверхностными структурами, осаждение в плазме газового разряда [11], ковалентное связывание блок-сополимера полипропиленоксида с ПЭО под воздействием плазмы газового разряда [12] 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 [13]. 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), 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».

Основными задачами были:

Научная новизна

2) Впервые показано, что фотохимическое модифицирование и последующая пост-привитая 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.

Метод фотохимический 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.

Заключение диссертационного исследования на тему "Регулирование биологических свойств материалов медицинского назначения фотохимической обработкой их поверхности"

Выводы

Результаты проведенных комплексных исследований позволили сделать следующие выводы:

5) Доказано, что фотохимическое модифицирование с пост-привитой полимеризацией моноакрилата полиэтиленоксида на поверхности гидрофобных полимеров сопровождается снижением общего количества адсорбированного белка и степени его необратимой адсорбции, что уменьшает вероятность отрицательных эффектов взаимодействия чужеродных поверхностей с ферментными системами крови.

6) Показано, что инициированная вакуумным ультрафиолетовым излучением пост-привитая полимеризация моноакрилата полиэтиленоксида приводит к уменьшению как общего числа тромбоцитов, так и количества сильно активированных клеток (распластанных тромбоцитов и агрегатов) по сравнению с исходными поверхностями гидрофобных полимеров.

Практические рекомендации

Разработанный способ фотохимического модифицирования с постпривитой полимеризацией моноакрилата полиэтиленоксида на поверхности гидрофобных полимерных материалов может быть использован для:

2) снижения адсорбции белков с целью улучшения функциональных свойств биосенсоров;

Список использованной литературы по медицине, диссертация 2004 года, Полухина, Ольга Сергеевна

1. Севастьянов В.И., Немец Е.А. Пути повышения гемосовместимости медицинских изделий, в кн,: Биосовместимость, под ред. Севастьянова В.И., М.: ГУЛ «Информационный центр ВНИИгеосистем», 1999, с. 295352.

2. Zhang F., Kang Е.Т., Neoh K.G., Wang P., Tan K.L. Modification of Si(100) surface by the grafting of poly(ethylene glycol) for reduction in protein adsorption and platelet adhesion. J. Biomed. Mater. Res., 2001, v.56, №3, p. 324-332.

3. Harris J.M., Zalipsky S. Poly(ethylene glycol): Chemistry and Biological Application. ACS Symposium Series, 1997, April 13-17, p. 16-57.

4. Harris J.M. (ed.). Poly(ethylene glycol) Chemistry: Biotechnical and Biomedical Application, Plenum Press, New York, 1992.

5. Lee J., Kopecek J., and Andrade J.D. Protein resistant surfaces prepared by PEO - containing block copolymer surfactants, J. Biomed. Mater. Res., 1989, v.23, №3, p.351-386.

6. O'Mullane J.E., Davison C.J., Petrak K., Tomlinson E. Adsorption of fibrinogen on to polystyrene latex coated with the non-ionic surfactant, poloxamer 338. Biomaterials, 1988, v. 9, №2, p. 203-204.

7. Sugawara Т., Matsuda T. Synthesis of phenylazido-derivatized substances and photochemical surface modification to immobilize functional groups. J. Biomed. Mater. Res., 1996, v.32, p. 157-164.

8. Desai N.P., Hubbell J.A. Biological responses to polyethylene oxide modified polyethylene terephthalate surfaces. J. Biomed. Mater. Res., 1991, v. 25, p. 829843.

9. Jeong B.J., Lee J.H. and Lee H.B. Preparation and Characterization of Comblike PEO Gradient Surfaces. J. of Colloid and Interface Sci., 1996, v. 178, p. 757-763.

10. Lee J.H., Jeong B.J., Lee H.B. Plasma protein adsorption and platelet adhesion onto comb-like PEO gradient surfaces. J. Biomed. Mater. Res., 1997, v. 34, №1, p. 105-114.

11. Lopez G.P., Ratner B.D., Tidwell C.D., Haycox C.L., Rapoza R.J., Horbett T.A. Glow discharge plasma deposition of tetraethylene glycol dimethyl ether for rouling-resistant biomaterial surfaces. J. Biomed. Mater. Res., 1992, v. 26, p. 415-439.

12. Sheu M.S., Hoffman A.S., Feijen J. A glow discharge treatment to immobilize poly(ethylene oxide)/poly(propylene oxide) surfactants for wettable and non-fouling biomaterials. J. Adhesion Sci. Technol., 1992, v. 6, №9, p. 9951009.

13. Vasilets V.N., Hirata I., Iwata H., Ikada Y. Photolysis of a Fluorinated Polymer Film by Vacuum Ultraviolet Radiation. J. of Polymer Sci.: Part A: Polymer Chemistry, 1998, v.36, p. 2215-2222.

14. Севастьянов В.И. Адсорбция белков и гемосовместимость медицинских изделий, в кн.: Биосовместимость, Под ред.: В.И. Севастьянова. М., 1999, с.88-196.

15. Современные гемосовместимые материалы для сердечно-сосудистой хирургии. Под ред. В.И. Шумакова, (медицина и здравоохранение, серия хирургия, вып. 2), М., ВНИИМИ, 1987.

16. Colman R.W. Mehanisms of thrombus formation and dissolution. Cardiovasc. Pathol., 1993, v.2,23S-31S.

17. Зубаиров Д.М. Биохимия свертывания крови. М., Медицина, 1978.

18. Hakim R.M. Complement activation by biomaterials. Cardiovascular Pathology, 2 (Suppl.), 1993, 187S-197S.

19. Buijs J., Hlady V. Adsorption kinetics, conformation, and mobility of the growth hormone and lysozyme on solid surfaces, studied with TIRF. J, Colloid Interface Sci., 1997, v. 190, p. 171-181

20. Искусственные органы. Под ред. Шумакова. М., Медицина, 1990.

21. Полимеры медицинского назначения. Под ред. Сэноо Манабу. М., Медицина, 1981.

22. Ito Y., Imanishi Y. Blood compatibility of polyurethanes. Critical Rev. in Biocompat, CRC Press, Boca Raton, 1989, v.5, p. 45-104.

23. Norde W., Lyklema J. Why proteins prefer interfaces. J. Biomater. Sci. Polymer Edn., 1991, v.2, p. 183-202.

24. Sevastianov V.I. Role of protein adsorption in blood compatbility of polymers. Critical Rev. In Biocompatibility, CRC Press, Boca Raton, 1988, v.4, p. 109-154.

25. Биодеструктируемые полимеры/Пхакадзе Г.А.; Отв. ред. Лебедев Е.В.; АН УССР. Ин-т орган, химии.- Киев: Наук, думка, 1990, с. 33-88.

26. Энциклопедия полимеров,- Под ред. В .А. Кабанова М., "Советская энциклопедия", 1977, т.З, с. 512-514.

27. Lelah M.D., Cooper S.L. Polyurethanes in Medicine. CRC Press, Boca Raton, 1986.

28. Proteins at Interfaces II. Fundamentals and Applications. Horbett T.A. and Brash J.L., eds. ASC Symposium Ser. 602, ACS, Washington, DC, 1995.

29. Sevastianov V.I., Eberhard R.C., Kim S.W. Influence of mold proteins on surface structure of polyurethane-siloxane block copolymer implications for blood compatibility. ASAIO J., 1988, v.34, p. 10-18.-J

30. Sevastianov V.I., Laksina O.V. Adsorption-desorption processes of proteins at solid/blood interfaces. J. Colloid Interface Sci., 1986, v. 112,279-289.

31. Васильев K.A., Беликов Л.В., Дорофеев Ю.И., Скурат В.Е. Фототравление полиметилметакрилата в присутствии воздуха светом 123,6 нм. Газообразные продукты и возможный механизм их образования. Химия высоких энергий, 1988, т. 22, №4, с. 352-358.

32. Вайнер А.Я., Валиев К.А., Беликов Л.В., Дорофеев Ю.И., Дюмаев К.М., Лиманова В.Ф., Скурат В.Е., Тальрозе В.Л. Механизм фотолиза сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты светом 147 нм. Химия высоких энергий, 1986, т. 20, №3, с. 252-257.

33. Kang Е.Т., Ma Z.H., Tan K.L., Zhu B.R., Uyama Y., IkadaY. Surface Modification and Functionalization of Electroactive Polymer Films. Polymers for Advanced Technologies, 1999, v. 10, №7, p. 421-428.

34. Биосовместимость. Под ред. Севастьянова В.И., М.: ГУЛ «Информационный центр ВНИИгеосистем», 1999.

35. Wertheimer M.R., Fozza А.С., Hollander A. Industrial Processing of Polymers by Low-pressure Plasmas: the Role of yUV radiation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1999, №151, p. 72.

36. Niino H., Yabe A. Excimer laser ablation of polyethersulfone derivatives: periodic morphological micro-modification on ablated surface. J. Photobiol. A: Chem., 1992, №65, p. 303-312.

37. Briggs D. and Seah M.P., Wiley J. Surface Analysis of Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy, Chichaster, 1983, Chapter 9, p. 383-391.

38. Gerenser L.J., Elman J.F., Mason M.G. and Pochan J.M. E.s.c.a. studies of corona-discharge-treated polyethylene surfaces by use of gas-phase derivatiration. Polymer, 1985, v.26, p. 1162-1166.

39. Kato K., Vasilets V.N., Fursa M.N., Meguro M., Ikada Y., Nakamae K. Surface Oxidation of Cellulose Fibers by Vacuum Ultraviolet Radiation. J. of Polymer Sci.: Part A: Polymer Chemistry, 1999, v.37, p. 357.

40. Севастьянов В.И., Василец B.H., Кузнецов A.B., Полухина О.С. Использование вакуумного ультрафиолетового излучения для модифицирования поверхности полимеров биомедицинского назначения. Вакуумная техника, сентябрь, 2002.

41. Lin Y.S., Hlady V., Golander C.-G. The surface density gradient of grafted poly(ethylene glycol): preparation, characterization and protein adsorption. Colloids and Surfaces B: Biointerface, 1994, № 3, p. 49-62.

42. Lee J.H., Kopeckova P., Kopecek J. and Andrade J.D. Surface properties of polymers of alkyl methacrylates with methoxy (polyethylene oxide) methacrylates and their application as protein-resistant coatings. Biomaterials, 1990, v. 11, p. 455-464.

43. Lee J., Martic P.A. and Tan J.S. Protein Adsorption On Pluronic Copolymer-Coated Polystyrene Particles. J. of Colloid and Interface Sci., 1989, v. 131, p. 252-266.

44. Owens N.F., Gingell D. and Rutter P.R. Inhibition of cell adhesion by a synthetic polymer adsorbed to glass shown under defined hydrodynamic stress. J. of Cell Sci., 1987, v. 87, p. 667-675.

45. Amiji M. and Park K. Prevention of protein adsorption and platelet adhesion on surfaces by PEO/PPO/PEO triblock copolymer. Biomaterials, 1992, v. 13, p. 682-692.

46. Hansen R.H. and Schonhorn H. A new technique for preparing low surface energy polymers for adhesive bonding. J. Polym. Sci. B. Polym. Lett. Ed., 1966, v. 4, p. 203-209.

47. Allmer K., Hilborn J., Larsson P.H., Hult A. and Ranby B. Surface modification of polymers. V. Biomaterial applications. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 1990, v. 28, p. 173-183.

48. Shafer S.G., Harris J.M. Preparation of cyanuric chlorid activated poly(ethylene glycol). J. of Polym. Sci. Part A: Polym.Chem., 1986, v. 24, p. 375-378.

49. Gombotz W.R., Guanghui W., Horbett T.A. and Hoffman A.S. Protein adsorption to poly(ethylene oxide) surfaces. J. Biomed. Mater. Res., 1991, v. 25, рЛ547-1562.

50. Kiss E., Samu J., Toth A., and Bertoti I. Novel ways of covalent attachment of poly(ethylene oxide) onto Polyethylene: surface modification and characterization by XPS and contact angle measurements. Langmuir, 1996, 12, p. 1651-1657.

51. Wang P., Tan K.L., Kang E.T. Surface modification of poly(tetrafluoroethylene) films via grafting of poly(ethylene glycol) for reduction in protein adsorption. J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 2000, v.l 1, №2, p. 169-186.

52. Desai N.P. and Hubbell J.A. Solution technique to incorporate polyethylene oxide and other water-soluble polymers into surfaces of polymeric biomaterials. Biomaterials, 1991,v.l2,p. 144-153.

53. Ruckenstein E. and Chung D.B. Surface modification by a two-liquid process deposition of A-B block copolymers. J. Colloid Interface Sci., 1988, v.l23,p. 170-185.

54. Chen J.H. and Ruckenstein E. Surface modification by a 2-phase deposition of a surfactant. J. Colloid Interface Sci., 1991, v. 142, p. 545-555.

55. Tseng Y.C. and Park K. Synthesis of photoreactive poly(ethylene glycol) and application to theprevention of surface induced platelet activation, J. Biomed. Mater. Res., 1992, v. 26, № 3, p. 373-391.

56. Beyer D., Knoll W., Ringsdorf H., Wang J.-H., Timmons R.B., Sluka P. Reduced protein adsorption on plastics via direct plasma deposition of triethylene glycol monoallyl ether. J. Biomed. Mater. Res., 1997, v.36, №2, p. 181-189.

57. Инфракрасная отражательно-адсорбционная спектроскопия, Методы анализа поверхностей. Под ред. А. Зандерны. Изд. "Мир". М., 1979, Глава 4, с. 542-570.

58. Анализ поверхности методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Методы анализа поверхностей. Под ред. А. Зандерны. Изд. "Мир", М., 1979, Гл. 4, с. 137-199.

59. Golander C.-G. and Kiss Е. Protein Adsorption on Functionalized and ESCA-Characterized Polymer Films Studied by Ellipsometry. J. of Colloid and Interface Sci., 1988, v.121, №1, p. 240-253.

60. Llanos G.R. and Sefton M.V. Immobilization of poly(ehtylene glycol) onto apoly(vinyl alcohol) hydrogel: Evaluation of thrombogenicity. J. of Biomed.i

61. Mater. Res., 1993,v.27,p. 1383-1391.

62. Tiberg F., Brink C., Hellsten M. and Holmberg K. Immobilization of protein to surface-grafted PEO/PPO block copolymers, Colloid Polym. Sci., 1992, v.270,p. 1188-1193.

63. Park K.D., Suzuki K., Lee W.K., Lee J.E., Kim Y.H, Sakurai Y. and Okano T. Platelet adhesion and activation on polyethylene glycol modified polyurethane surfaces. Measurement of cytoplasmic calcium. ASAIO, 1996, v. 42, №5, p. M876-M881.

64. Han D.K., Jeong S.Y., Kim Y.H., Min B.G., and Cho H.I. Negative cilia concept for tromboresistance: Synergistic effect of PEO and sulfonate groups grafted onto polyurethanes. J, Biomed. Mater. Res., 1991, v.25, №5, p. 561-575.

65. Han D.K., Park K.D., Ryu G.H., Kim U.Y., Min B.G., Kim Y.H. Plasma protein adsorption to sulfonated poly(ethylene oxide) grafted polyurethane surface. J. Biomed. Mater. Res., 1996, v.30, №1, p. 23-30.

66. Wu S. "Polymer Interfaces and Adhesion" N.Y.: Marcel Dekker, 1982, p. 314.

67. Gendreau R.M. Spectroscopy in the biomedical sciences. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, 1986.

68. Pokidesheva E.N., Maklakova I.A., Belomestnaya Z.M., Perova N.V, Bagrov S.N., Sevastianov V.I. Comparative analysis of human serum albumin adsorption and complement activation for intraocular lenses. Artificial Organs, 2001, v. 25, p. 453-458.

69. Goldman: Fluorescent Antibody Techniques. New-York, Academic Press, 1988.

70. Lassen В., Malmsten. Competitive protein adsorption at plasma polymer surfaces. J. of Colloid Interface Sci., 1997, v. 186, p. 9-16.

71. Титушкин И.А., Васин С.Л., Алехин А.П., Розанова И.Б., Исаев В.И., Севастьянов В.И. Влияние структурных и энергетических свойств углеродных покрытий на адгезию тромбоцитов человека. Медицинская техника, 1999, №5, с. 43-51.

72. Titushkin I.A., Vasin S.L., Rozanova I.B. et al. Carboncoated polyethylene: effect of surface energetic and topography on human platelet adhesion. ASAIO Journal, 2001, v. 47, p. 11-17.

73. Goodman S.L. Sheep, pig, and human platelet-material interactions with model cardiovascular biomaterials. J. Biomed. Mater. Res., 1999, v. 45, №3, p. 240-250.

74. Sheppard J.I., McClung W.G., Feurstein I.A. Adherent platelet morphology on adsorbed fibrinogen: effects of protein incubation time and albumin addition. J. Biomed. Mater. Res., 1994, v. 28, p. 1175-1186.

75. Сборник методических рекомендаций по оценке биосовместимых свойств искусственных материалов контактирующих с кровью, Ред. Кол.: д.м.н. Н.Б. Доброва и др., Москва, 1990.

76. Vasilets V.N., Kuznetsov A.V., Sevastianov V.I. Vacuum ultraviolet treatment of polyethylene to change surface properties and characteristics of protein adsorption. J. Biomed. Mater. Res., 2004, v. 69A(3), p. 428-435.

77. Дехант И., Данц P., Киммер В., Шмольке Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров. М. "Химия", 1976.

78. Hudis М., Prescott L.E. Surface crosslinking of polyethylene produced by the ultraviolet radiation from a hydrogen glow discharge. Polym. Lett. Polym. Lett., 1972, v. 10, p. 179-183.

79. Дорофеев Ю.И., Городецкий И.Г., Скурат B.E., Тальрозе В.Л. Образование двойных связей в полиэтилене под действием света 1470А. Химия высоких энергий, 1976, т. 10, № 5, с. 456-458.

80. Дорофеев Ю.И., Скурат В.Е. Температурный эффект в фотолизе полиэтилена светом 1470 и 1235А. ДАН СССР, Физическая химия, 1978, т. 227, №3, с. 652-655.

81. Дорофеев Ю.И., Скурат В.Е. Сшивание некоторых полимеров при действии света 147 и 123.6 нм. Изменение доз гелеобразования. ДАН СССР, Физическая химия, 1979, с. 1142-1146.

82. Ozaki С. K., Contreras M., Phaneuf M. et al. Platelet activation by healing ePTFE grafts. J. Biomed. Mater. Res., 1995, v.29, №5, p. 647-653.

Автореферат диссертации по медицине на тему Регулирование биологических свойств материалов медицинского назначения фотохимической обработкой их поверхности

Оглавление диссертации Полухина, Ольга Сергеевна :: 2004 :: Москва

Введение диссертации по теме "Трансплантология и искусственные органы", Полухина, Ольга Сергеевна, автореферат

Список использованной литературы по медицине, диссертация 2004 года, Полухина, Ольга Сергеевна

Похожие научные работы

Каталог диссертаций