Особенности коррелирования морфологических и адгезивных свойств полимерных пленчатых имплантатов

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Курский Государственный Медицинский Университет

Особенности коррелирования морфологических и адгезивных свойств полимерных пленчатых имплантатов

Ярмамедов Дмитрий Муталифович

Д.М. Ярмамедов, В.А. Липатов, М.А. Инархов,

А.Ю. Курашова, О.В. Яковлев, Н.А. Емельянов

Аннотация

Применение полимерных пленчатых имплантатов является одним из способов профилактики спаечной болезни брюшины. Интраоперационное применение образцов предполагает наличие высокой степени адгезии. В ходе работы был определён микрорельеф имплантатов, а также степень адгезии с точностью до нм., нН., затем определен коэффициент корреляции между двумя величинами в двух состояниях.

Ключевые слова: медицина; нанотехнологии; имплантология; полимеры; СЗМ; NT-MDT; шероховатость; адгезия

Abstract

The use of polymeric filmy implants is one of the ways to prevent disease of the peritoneum. Intraoperative samples requires a high degree of adhesion. The work was defined microtopography of implants, as well as the degree of adhesion to the nearest nm., nN., then determined the correlation coefficient between the two values in the two states.

Keywords: medicine; nanotechnology; implantology; polymers; SPM; NT-MDT; roughness; adhesion

1. Особенности коррелирования морфологических и адгезивных свойств полимерных пленчатых имплантатов

Имплантаты на современном этапе развития медицины и техники представляют большой пласт не изученных факторов, как со стороны медицины, так и со стороны морфологических особенностей имплантатов, которые в первую очередь определяет способ изготовления и химической обработки исследуемого образца. Высокая адгезивность является одним из ключевых факторов выбора имплантатов для дальнейшего применения в оперативных вмешательствах. [2]

Одним из перспективных направлений импланталогии является разработка новых полимерных пленчатых имплантатов, которые при оперативных вмешательствах создают барьер, оптимизируют условия заживления поврежденных тканей, улучшают качество сопоставления швов. [1,3] В Курском государственном медицинском университете на кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии им. профессора А.Д. Мясникова проводятся исследования по направлению "экспериментальная импланталогия". Основным предметом изучения стали полимерные рассасывающиеся имплантаты в виде полимерных пленчатых мембран (результат совместной работы с ООО "Линтекс", г. Санкт-Петербург). С помощью которых создается барьер между оперированным органом и окружающими тканями, результатом чего служит снижение выраженности или возникновения послеоперационных осложнений.

Цель исследования.

Изучить особенности коррелирования морфологических и адгезивных свойств полимерных пленчатых имплантатов

Материалы и методы.

Материалом для данного исследования послужила серия опытных образцов (N 70 MH R, N 71 MH R, N 74 MH R, N 75 MH R, N 76 MH R, N 77 MH R, N 78 MH R, N 79 MH R, N 80 MH R), изготовленных ООО Линтекс г. Санкт-Петербург на основе полимера целлюлозы, которые отличались друг от друга различными технологиями обработки.

Изображения поверхности образцов получены в нативном состоянии и через 30 мин. после контакта с NaCl 0,9% методами полуконтактной и контактной атомно-силовой микроскопии при комнатной температуре на воздухе с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver Next (NT-MDT, Москва). Были использованы кремниевые кантилеверы CSG-10A (NT-MDT, Москва) с радиусом кривизны острия менее 30 нм, с типичным значением жёсткости 0,11 Н/м для контактных методов исследования и кремниевые кантилеверы NSG-01A (NT-MDT, Москва) с радиусом кривизны острия менее 30 нм с резонансными частотами 87-230 кГц для исследований полуконтактными методами. На основании полученных данных была определена сила адгезии, степень шероховатости и их корреляционная взаимосвязь.

Результаты.

Исследование рельефа.

Полученные изображения поверхности полимерных мембран (рис. 1, рис. 2) были проанализированы путем определения степени отклонения отдельных точек рельефа от изолинии. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты оценки характера рельефа в нм.

Рис. 1 Скан образца 79 МН R в режиме латеральных сил

Рис. 2 Скан образца 70 МН R в режиме латеральных сил

Сила Адгезии.

Оценка силы адгезии, возникающие между зондом и образцом были оценены по кривым спектроскопии "подвод-отвод" (рис. 3). Их величина может быть оценена с помощью закона Гука, согласно которому:

F=kДz

где k - жесткость кантилевера, Дz - величина изгиба кантилевера.

По виду кривых подвода и отвода можно предположить, что значительный вклад во взаимодействие вносят пластичный и капиллярный эффекты. При исследовании некоторых образцов возник эффект "залипания" (рис. 4) что свидетельствует о наиболее высокой степени адгезии.

Оценки величины сил взаимодействия приведены в таблице 2.

Рис. 3 Кривая спектроскопии "подвод-отвод" для образца 76 МН R. Красная линия - подвод, синяя - отвод

Рис. 4 Кривая спектроскопии "подвод-отвод" для образца 79 МН R. Эффект залипания

Таблица 2 Результаты исследования силы адгезии

Корреляционная взаимосвязь

По результатам проведенных исследований был определен коэффициент корреляции между величиной шероховатости и адгезии каждого образца (рис. 5).На графике наглядно проиллюстрировано увеличение степени корреляции между шероховатостью и силой адгезии у образцов, обработанных NaCl 0,9%, по сравнению с нативными образцами.

Рис. 5 График изменения коэффициента корреляции

пленчатый имплантат брюшина адгезия

Выводы

· В нативном состоянии чем выше шероховатость, тем выше сила адгезии образцов полимерных имплантатов;

· При чрезмерной шероховатости (отклонение от изолинии >250 нм.) сила адгезии существенно снижается;

· Наблюдается увеличение шероховатости и соответственно увеличение степени адгезии изученных образцов после контакта с изотоническим растоворм NaCl.

Библиографический список

1. Бойко В.В., Евтушенко Д.А. Способ профилактики спайкообразования у ранее оперированных больных на органах брюшной полости // Инновации в науке. 2013. №25. С. 177-181;

2. Jablin, M.S., Dubey M., Zhernenkov. M, Toomey R., Majewski J. Influence of lipid membrane rigidity on properties of supporting polymer // Biophys journal. 2011. №101. С. 128-133;

3. Burns S.A., Hard R., Hicks W.L., Cohan P., Sigurfson L., Gardella J.A. Determining the protein drug release characteristics and cell adhesion to a PLLA or PLGA biodegradable polymer membrane // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2010. №94A. С. 27-37.

Размещено на Allbest.ru