Modifikacija površin biokompatibilnih polimerov Ita Junkar, Miran Mozetič CO PoliMaT [email protected] Ljubljana, 7. in 8. september 2011 Kazalo Bolezni srca in ožilja Biokompatibilnost Eksperimentalno delo Rezultati – vpliv plazemske obdelave na lastnosti površine PET polimera • Rezultati – vpliv plazemske obdelave na biološki odziv • Zaključki • • • • Bolezni srca in ožilja V razvitem svetu so bolezni srca in ožilja najpogostejši vzrok obolevnosti in umrljivosti prebivalstva ter predstavljajo enega največjih zdravstvenih problemov. Po svetu za tovrstnimi obolenji letno umre 17,1 miljona ljudi. Samo v Evropi stroški zdravljenja bolnikov s to boleznijo presežejo 200 milijard evrov letno. arteriosklerozna obolenja bolezni srca Umetne žile Umetne žile najpogosteje narejene iz vlaken PET polimera 100μm Zadovoljiva biokompatibilnost, mehanske lastnosti PROBLEM: umetne žile manjših premerov (< 6 mm) predeli žil z nižjim pretokom krvi infekcije, vnetne reakcije, tromboza Biokompatibilnost “Biokompatibilnost je sposobnost pravilnega odziva materiala v odnosu do gostitelja v specifičnih aplikacijah.” Celice Proteini Površina Omočljivost Obdelava v plazmi kemijska struktura topografija kristaliničnost Izboljšanje biokompatibilnosti • povečanje proliferacije endotelijskih celic • zmanjšanje adhezije trombocitov Eksperimentalno delo RF plazma Tlak = 75 Pa Moč = 200 W Temperatura elektronov = 4 eV Gostota ionov = 2·1015m-3 Gostota nevtralnih kisikovih atomov = 4·1021m-3 Gostota nevtralnih dušikovih atomov = 1·1021m-3 Kisikova in dušikova plazma PET Modificirana površina PET polimera Analiza površine Biološki odziv Proliferacija endotelijskih celic (MTS) Adhezija trombocitov (SEM) Morfologija AFM, SEM Kemijska sestava (XPS) Omočljivost (WCA) Materialne lastnosti PET polimer Du Pont (semikristaliničen) Umetne žile iz PET vlaken (semikristaliničen) Analiza površine z AFM in SEM mikroskopom AFM analiza: • morfologija površine • hrapavost površine SEM analiza: • morfologija površine 200 nm MORFOLOGIJA POVRŠINE PET polimera - AFM 7min 3min Bohinj, 4.-5. junij 2009 Ra (nm) Sa (nm) HRAPAVOST POVRŠINE PET polimeraAFM 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 oxygen plasma Kisikova plazma treated nitrogen plazma plasma treated Dušikova Neobdelan PET foil untreated PET 0 20 40 60 80 100 120 140 Plasma treatment time (s) t (s) 160 180 Analiza površine z rentgenskim elektronskim spektrometrom (XPS) in z merjenjem kontaktnega kota vodne kaplice XPS: • zazna sestavo površine ~ 5 nm v globino • elementarna sestavo površine • prisotnost funkcionalnih skupin na površini Merjenje kontaktnega kota: • analiza vrhnjih monoplasti površine • Hidrofilnost/hidrofobnost površine • Mobilnost polarnih skupin na površini Kemijska sestava površine Obdelava PET v dušikovi plazmi Čas obdelave C (at%) O (at%) N (at%) O/C N/C 0s 79.2 20.8 0 0.26 0 3s 63.5 24.3 12.2 0.38 0.19 10 s 62.8 25.2 12.0 0.40 0.19 30 s 60.2 26.1 13.7 0.43 0.23 60 s 61.7 23.0 15.3 0.37 0.25 90 s 60.1 26.2 13.6 0.44 0.23 Dosežemo nasičenje površine z dušikom že po 3s obdelave Obdelava PET v kisikovi plazmi Čas obdelave C (at%) O (at%) O/C 0s 79.2 20.8 0.26 3s 62.0 38.0 0.61 10 s 63.8 36.2 0.57 30 s 57.8 42.2 0.73 60 s 57.5 42.5 0.74 90 s 55.8 44.2 0.79 Dosežemo nasičenje površine s kisikom po 30s obdelave Merjenje kontaktnega kota na PET polimeru Nasičenje z dušikom (XPS) 80 Water WCA contact angle (deg) Water contact angle WCA (deg) 70 60 50 40 treatment in oxygen Kisikova plazmaplasma 30 25 Dušikova plazma treatment in nitrogen plasma 20 Neobdelan untreated 15 10 Logaritmično (treatment in nitrogen plasma) Logaritmično (treatment in oxygen plasma) 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 PET 55 t (s) Plasma treatment time (s) 30 Nasičenje s kisikom (XPS) 20 10 0 0 50 100 Kapljica se popolnoma razlije 150 200 250 t (s) treatment time (s) Plasma 300 350 400 Biološki odziv na plazemsko obdelane površine Trombociti SEM, AFM analiza MTS test Zmanjšanje števila trombocitov na površini pomeni boljšo hemokompatibilnost površine Adhezija trombocitov na površino PET polimera neobdelan 120 0.26 100 80 60 0.67 40 0.65 0.72 20 0.74 0.79 0 0,9 PET PET 3s PET 10s PET 30s PET 60s PET 90s 0,8 0,7 0,6 O/C Število per 1000 μm 2 cells na of celic Number Vpliv časa plazemske obdelave na adhezijo trombocitov 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 20 40 60 80 Number of platelets Število celic 100 120 Adhezija trombocitov na umetne žile Neobdelane umetne žile umetne žile obdelane v kisikovi plazmi 30 s Zaključki Z vrsto plina uporabljenega za plazmo in s spreminjanjem časa obdelave lahko dosežemo različno modifikacijo površine (povečamo hrapavost, ustvarimo nove funkcionalne skupine, povečamo omočljivost). Kisikova plazma zmanjša adhezijo trombocitov na PET polimerih, kot tudi na umetnih žilah. Dušikova plazma poveča adhezijo trombocitov na PET polimerih. Obdelava umetnih žil s kisikovo plazmo je perspektivna metoda za izboljšanje biokompatibilnih/hemokompatibilnih lastnosti umetnih žil. Hvala. CO PoliMaT, Tehnološki park 24, 1000 Ljubljana, Slovenia T: +386 (0) 59081273, F: +386 (0) 59081279 E: [email protected], I: http://www.polimat.si
© Copyright 2024