Изучение динамики деградации полимерных пленчатых имплантатов методами растровой электронной микроскопии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курский Государственный Медицинский Университет

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ДЕГРАДАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНЧАТЫХ ИМПЛАНТАТОВ МЕТОДАМИ РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

Студент

Д.М. Ярмамедов

Аннотация

Применение полимерных пленчатых имплантатов является одним из перспективных способов профилактики спаечной болезни брюшины. Динамика деградации - одна из важных характеристик имплантата. В работе исследованы изменения микропор мембран с течением деградации при увеличении до 40 000 х.

Ключевые слова: медицина; нанотехнологии; имплантология; полимеры; РЭМ; FEI; микропоры; деградация

Abstract

The use of polymeric implants filmy is one of the promising ways to prevent disease of the peritoneum. The dynamics of the degradation of - one of the most important characteristics of the implant. We studied the changes in membrane micropores over degradation with increasing up to 40 000 x.

Keywords: medicine; nanotechnology; implantology; polymers; SEM; FEI; micropores; degradation

Полимерные мембраны являются перспективными материалами для использования в качестве барьера при профилактике рубцов и связанных с ними осложнений.[1] В связи с этим значительный интерес представляет изучение их адгезионных свойств.[3] Поскольку структура поверхности мембран является важным фактором их адгезии, её изучение актуальной проблемой.[2] Целью работы является изучение структуры поверхности образцов полимерных мембран, а также темпов её деградации методами растровой электронной микроскопии.

Образцы полимерных мембран были разработаны на кафедре Оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета совместно с ООО "Линтекс" (г. Санкт-Петербург).

Изучение темпов деградации полимерных мембран проводилось путем наблюдения изменений структуры их поверхности. Морфология поверхности образцов мембран 36 МН, 62 МН, 65 МН и 74 МН была исследована методами растровой электронной микроскопии на микроскопе FEI Quanta 650 FEG в режиме высокого вакуума (10-3 Па) и при давлении паров дистиллированной воды 70 Па. Образцы мембран фиксировались на предметном столике в камере микроскопа пружинным проводящим контактом. Величина ускоряющего напряжения составила 2-5 кВ, диаметр пучка электронов в относительных единицах - 3, что позволило оценить ток пучка значениями 0,1 нА (2 кВ) - 1 нА (5 кВ). Изображения поверхности в режиме вторичных электронов регистрировались детектором Эверхарта-Торнли и газовым детектором вторичных электронов соответственно.

Было установлено, что в сравнении с образцом 36 МН, поверхность мембран 62 МН, 65 МН и 74 МН имеет более сложную структуру и содержит области с различной поверхностной структурой (рис. 1).

рубец полимерный мембрана имплантат

Рис. 1 Поверхность образцов 36 МН и 74 МН

На поверхности образцов 62 МН, 65 МН и 74 МН обнаружены области с гранулярной структурой, между которыми имеются разрывы. Наибольшую площадь такая структура поверхности имела на образце 65 МН. Гранулы в структуре имели преимущественно прямоугольную форму с размерами сторон 1-3 мкм. На поверхности образца 36 МН подобных гранул обнаружено не было (рис. 2).

Исследования изменений поверхности образцов в процессе деградации мембраны производились путем наблюдения временной зависимости трансформации структуры при нанесении на неё раствора хлорида натрия с концентрацией 0,9%. Изображения структуры поверхности были получены через 1 час, 3 часа, 48 часов, 120, 168 часов после нанесения раствора методом растровой электронной микроскопии в высоком вакууме (при давлении 10-3 Па).

Рис. 2. Гранулярная структура поверхности образцов. 62 МН и 74 МН

На всех образцах, имевших в сухом состоянии гранулярную структуру поверхности, через 1 час после нанесения раствора было зафиксировано её исчезновение, что, вероятно, обусловлено её растворением. Обнаружено образование пор на поверхности образца 65 MH в областях и расслаивание мембран 62 МН, 65 МН и 74 МН (рис. 3).

Рис. 3. Поры на поверхности образца 65 МН и расслаивание мембраны на образце 74 МН

Через 3 часа после нанесения раствора на образцах обнаружено образование разрывов на краях поверхности, и в центре мембраны образца 65 МН, а также складок для образцов 62 МН, 65 МН и 74 МН (рис. 4).

Рис. 4. Разрывы на крае поверхностобразца 74 MH и в центре образца 65MH.

Также на поверхности образца 65 MH обнаружены дефекты, связанные с расслаиванием пленки и образованием пустот, увеличивающихся в размерах при фокусировке на них электронного пучка (рис. 5).

Рис. 5. Пустоты в толщине мембраны образца 65 MH

Дальнейшие изменения в структуре поверхности образцов были связаны с расслаиванием мембран и образованием внутренних пустот, дальнейшим развитием описанных выше процессов в образцах. Следует отметить, что скорость деградации поверхности образцов по данным электронной микроскопии существенно различается. Образец 62 МН полностью был растворен через 120 часов после начала наблюдений. Образец 65 МН также значительно изменил структуру своей поверхности. Наблюдалось исчезновение гранулярного слоя, разрывы на краях и в центре мембраны, расслаивание мембраны, образование отложений хлорида натрия на поверхности, образование внутренних пустот в толщине мембраны. Поверхность образца МН 74 также подверглась деградации. Были выявлены исчезновение гранулярного слоя, расслаивание мембраны, разрывы на краях и отложение хлорида натрия. Образец 36 МН претерпел наименьшие изменения за время наблюдений. На его поверхности было обнаружены отложения хлорида натрия, а также разрывы краев мембраны.

Подводя итоги работы, можно сделать следующие выводы:

1) Поверхность образцов имеет различную структуру, что может влиять на различную степень адгезивных свойств исследованных мембран.

2) На поверхности образцов 62 МН, 65 МН и 74 МН обнаружены области с гранулярной структурой, исчезающей после контакта с раствором хлорида натрия.

3) Исследуемые образцы имеют различные темпы деградации поверхности. Наибольшей скоростью деградации обладает образец 62 МН, который был полностью растворен через 120 часов после начала наблюдений. Наименьшие темпы деградации наблюдались у образца 36 МН.

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.ur