Синтез и физико-химические свойства композиционных материалов на основе полидиметилсилоксана и графита тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

~Ги од

1 з т ш

замыслов Эдуард Викторович

СИНТЕЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИДИМЕТИЛСИЛОКСАНА И ГРАФИТА

Специальность 02.00.04- физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Технологическом институте (техническом университете).

Научный руководитель: ОСТРОВИДОВА Галина Укеновна

доктор химических наук

Научный консультант: КЛОЧКОВ Валерий Иванович

кандидат технических наук, доцент Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор БИБИК Ефим Ефимович доктор технических наук, профессор СИМОНОВ-ЕМЕЛЬЯНОВ

Игорь Дмитриевич

Ведущая организация:

Институт Высокомолекулярных соединений РАН

Защита диссертации состоится ¿¿./с/М " 2000., в // часов на

заседании диссертационного совета К 063.25.09 в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр.,26. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технологического института ( технического университета).

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный подписью и печатью, просим направить по указанному адресу. Автореферат разослан "

-//"» мал 2ооо.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук,

доцент , //%, - ИЗОТОВА Светлана Георгиевна

ЛзМЗ.96 г РЛ0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Создание материалов с заданными свойствами является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса. Это направление актуально для получения материалов медицинского назначения с высокой тромборезистентностыо и общими медицинскими свойствами.

В настоящее время в медицинской практике используются синтетические полимерные материалы (полипропилен, полиэтилен, полисилоксан, полиэтилентерефталат и другие), поверхность которых не обладает достаточной тормборезистентностью. Среди синтетических полимеров наиболее широкое клиническое применение в медицине, а именно, в хирургии, нашел полисилоксановый каучук, благодаря таким положительным свойствам, как высокая эластичность, химическая, гидролитическая, ферментативная, радиационная устойчивость, биоинертность и нетоксичность. Однако, недостаточные тромборезистеитные свойства полисилокасана вызвали необходимость их улучшения.

Одним из способов улучшения этого свойства полимера может быть объемное и поверхностное модифицирование, которое позволяет направленно формировать композиционный материал с заданными физико-химическими и медико-биологическими свойствами.

В ряде случаев заданные медико-биологические свойства могут быть сообщены материалу только благодаря присутствию углерода в качестве одного из компонентов. Высокая химическая устойчивость, тромборезистентность, хорошая совместимость с тканевыми и кровяными клетками позволяет успешно применять углеродные материалы в медицине. Однако, более широкому практическому использованию углерода в хирургии препятствует отсутствие технологий с помощью которых можно получить гибкие, эластичные изделия.

Перспективным методом повышения тромборезистентности является поверхностная модификация материала различного рода ферментами и антикоагулянтами, ингибирующими процесс

тромбообразования.

При выборе материалов для медицины недостаточно учитываются физико-химические характеристики поверхности (поверхностный заряд,

структура, функциональный состав, значение поверхностной энергии). В многочисленных работах отмечаются данные по корреляции какого-нибудь одного свойства поверхности с биосовместимостью материала. Однако, отсутствуют данные о влиянии комплекса физико-химических характеристик поверхности на совместимость материала. Установленные закономерности такого влияния позволили бы осуществлять предварительный прогноз его медицинских свойств.

Таким образом, создание и исследование физико-химических и медико-биологических свойств углеродсодержащих тромборезистентных композиционных материалов на основе полисилоксанового каучука с использованием биологически активных веществ, а также разработка медицинских изделий на их основе является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами НИР Санкт-Петербургского государственного технологического института ( технического университета ) по научному направлению « Создание функциональных композитов для электроники методами химии твердых веществ» на 1994-1998 гг. ( з-н 36-94 «Создание пленочных и надмолекулярных структур с применением вакуумных химических и электрохимических методов»).

Цели и задачи исследования: Целью настоящей работы является разработка углеродсодержащих композиционных материалов на основе полидиметилсилоксана и изучение влияния физико-химических характеристик поверхности на тромборезистентные свойства, а также изготовление медицинских изделий на их основе.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

-получить композиционный материал на основе полисилоксана медицинской чистоты и очищенного графита С-1;

-исследовать физико-химические, механические и медико-биологические свойства полученного композиционного материала; -сформировать на поверхности композиционного материала в электрическом поле гидрогелевые покрытия, содержащие биологически активные и лекарственные вещества;

-изучить влияние физико-химических свойств поверхности материала на его тромборезистентные свойства;

- разработать медицинские изделия на основе полученных композитов. Научная новизна Изучена структура, электрические, механические, физико-химические и антитромбогенные свойства поверхности

композиционного материала на основе полисилоксана и графита. Установлена зависимость тромборезистентных свойств от значения свободной поверхностной энергии материала, электрического заряда поверхности, ее химического состава и присутствия биологически активных веществ.

На основании результатов определения электрофизических свойств и электронно-микроскопических исследований разработанного материала установлен цепочечный характер распределения графита в объеме и равномерный мозаичный на поверхности.

Экспериментально доказана возможность адгезионного совмещения гидрофобной и гидрофильной поверхностей на примере композиционного материала и поливинилспиртовых пленок.

Показана зависимость активности фермента и антибиотика от режима иммобилизации, радиационной стерилизации, присутствия пластификатора. Предложена схема ориентации молекулы иммобилизованного фермента на поверхности композиционного материала.

Практическая ценность:Получен новый композиционный материал медицинского назначения на основе полидиметилсилоксана и графита С-1.

Сформированы в электрическом поле на поверхности композиционного материала гидрогелевые покрытия с высокой биологической и антимикробной активностью и адгезией к подложке. Разработаны новые составы покрытий, содержащих антибиотик, фермент и глицерин.

Изготовлены изделия медицинского назначения, а именно, временные шунты, прокладки для протезирования суставов фаланг пальцев верхних конечностей. Медико-биологические испытания образцов материала на свертываемость нормальной плазмы крови, эксперименты в опытах in vivo на собаках по временному шунтированию а также клинические испытания эндопротезов, проведенные на базе С-ПбГМУ им. И.П. Павлова и НИИ травматологиии и ортопедии им. P.P. Вредена (Санкт-Петербург) показали, что материалы биосовместимы и не вызывают воспалительных реакций на окружающие ткани. Получены акт проверки и об использовании.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, приложений и содержит 125" страниц машинописного текста, 34 рисунка, 16 таблиц, 160 литературных источников.

В первой главе рассмотрены общие положения и состояние проблемы создания биосовместимых материалов и зависимости тромборезистентности от физико-химических свойств поверхности; во второй - свойства основных веществ; в третьей- методические вопросы физико-химической модификации полисилоксана в процессе приготовления композиционного материала; иммобилизация Б AB; в четвертой - методы исследования полученных образцов; в пятой -физико-химические и механические свойства поверхности объемно-модифицированного полисилоксана, механизм взаимодействия отдельных его ингредиентов, характер распределения графита в объеме и на поверхности, морфология поверхности; в шестой - иммобилизация биологически активных и лекарственных веществ на поверхности композиционного материала адсорбцией, в гидрогелевый слой и электроиммобилизацией, процессы формирования полифункционального поливинилспиртового слоя на поверхности КМ; свойства полученных покрытий; в седьмой- закономерности влияния физико-химических характеристик поверхности на тромборезистентность материала . Апробация работы: Результаты работы докладывались на 5lh European Polymer Federation Symposium on Polymeric Materials, Basel, Switzerland, 1994; 1 и 2 ой Международной конференции " Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии." Июнь 1996, 1998. Санкт-Петербург; 10th Rolduc Polymer Meeting, Kerkrade, Netherlands. Май. 1997; Международный симпозиум " Лекарственные препараты на основе модифицированных полисахаридов". Октябрь, 1998. Минск; Всероссийский симпозиум " Аморфные и микрокристаллические полупроводники". Санкт-Петербург. Июль1998. 6th European Symposium on Polymeric Blends. Mainz, Germany. May. 1999, 1-ая Всероссийская конференция "Химия поверхности и нанотехнология". Санкт-Петербург-Хилово. Сентябрь 1999.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 4 статьи и тезисы 9 докладов на Всероссийских и Международных научных симпозиумах и конференциях.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являлись: полидиметилсилоксановый каучук медицинской чистоты (СКТВ-мед) и коллоидный графит марки С-1 (ОСТ 6-08-431-75), поливиниловый спирт -медицинский ( ТУ 605-0526-75).

В качестве биологически активных соединений использовали протеолитический фермент-трипсин (Ленмяскомбинат), антикоагулянт-гепарин фирмы "Гедеон-Рихтер" и антибиотик-натриевую соль бснзилпенициллина, комбинат "Красноярск-медпрепараты".

В соответствии с ГОСТ проводилась оценка физико-механических характеристик композиционного материала: предела прочности, относительного удлинения при разрыве, твердости, электрического сопротивления.

Физико-химические исследования исходных компонентов и композиционного материала проводили следующими методами: химико-аналитическими, адсорбционными, спектрофотометрическими, РФЭ- и ИК- спектроскопии, электронной микроскопии, рентгеноструктурным анализом и профилометрией.

Для оценки тромборезистентных свойств полученных материалов на основе СКТВ-мед и изделий из них, проводились испытания в Санкт-Петербургском Государственном Медицинском Университете им. акад. И.П. Павлова на свертываемость нормальной плазмы человека в опытах in vitro, in vivo , а также в НИИ травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена в клинических условиях.

^Формирование композиционного материала

С целью получения композиционного материала полидиметилсилоксановый каучук (СКТВ-мед) смешивался на лабораторных вальцах при 20°С с перекисью дихлорбензоила (ПДХБ)-сшивающего агента, аэросилом, антиструктурирующей добавкой НД-8 и очищенным графитом С-1.

С целью удаления с поверхности загрязнений и минеральных примесей графит подвергался очистке кипячением в 1н. НС1 в течение 2-х часов при температуре 70° С с последующей обработкой 20-%-ной HF, затем отмывался от фтор-ионов соляной кислотой и далее дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод и сушился до постоянного веса при температуре 110°С .

Для усиления взаимодействия графита с СКТВ-мед поверхность графита обрабатывалась следующими способами: предварительно очищенный графит выдерживался в 2 %-ном водном растворе полиэтиленимина (ПЭИ, М.=10000) в течение 30 минут при температуре 25° С. Активация поверхности графита проводилась жидкофазным окислением последнего азотной кислотой в течении 2-х часов при температуре 80° С.

Образцы композиционного материала вулканизовались в виде пластин и трубчатых изделий следующими способами:

1. В глицерине при температуре 130-140°С

2. В воздушном термостате при температуре 130-140°С

3.Прессованием при температуре 120°С и давлении 150 кгс/см"

С целью удаления остатков ПДХБ, сформированные изделия термостатировали при температуре 200°С в течение 6-8 часов.

1.1. Механические и физико-химические свойства композиционного материала

Оптимальным содержанием графита в полимере является 50 массовых частей, при котором можно формировать материалы со следующими, приемлемыми для функциональных и технологических требований, характеристиками: относительное удлинение при разрыве ер=280%, остаточное удлинение 1Р=20% и условная прочность при разрыве Гр=4,5МПа (рис.1). Электропроводность полученного вулканизата увеличивается на 7-8 порядков по сравнению с исходными СКТВ-мед.

Рис.1. Физико-механические и электропроводящие свойства композита на основе СКТВ-мед и графита С-1.1-условная прочность при разрыве Гр,МПа; 2-относительное удлинение при разрыве ер,%; 3-остаточное удлинение 1р,%; 4-удельное объемное электрическое сопротивление ^рр.

Как показали результаты изучения материала методом ИК- и РФЭ-спектроскопии, гетерогенное взаимодействие графита и полимера имеет физическую природу. Предварительная очистка и окисление графита не влияют на характер взаимодействия его с полимером.

Заметное влияние на взаимодействие между графитом и СКТВ-мед и, следовательно, на физико-механические и электропроводящие свойства оказывает обработка графита раствором ПЭИ. Образцы имеют высокие значения остаточного удлинения (13 %). Однако, величина удельного объемного сопротивления вулканизата возрастает на 1-2 порядка, что по-видимому, связано с изоляцией частиц графита в присутствии ПЭИ .

Экспериментальные данные по электропроводности материала позволили установить, что распределение графита в объеме полимера имеет цепочечный характер. Мозаичное и равномерное распределение частиц графита на поверхности композита доказано электронно-микроскопическими исследованиями. Композиционный материал обладает отрицательным поверхностным зарядом (за счет присутствия графита), гетерогенной структурой поверхности, обусловленной чередованием областей полимера и частиц графита и более высокими значениями свободной поверхностной энергией ( 28-31,2 мДж/м" ) по сравнению с исходным полимером (18-20 мДж/ м2).

Функциональный состав поверхности полимера существенно меняется при его наполнении графитом, на поверхности которого имеются карбоксильные, карбонильные и гидроксильные группы.

Способ и режим вулканизации влияет на такие физико-механические характеристики материала, как ер, 1р, Гр, электропроводность материала, морфологию поверхности. По сравнению с методом вулканизации на воздухе, материалы, сформированные в глицерине и в прессе, обладают низкой электропроводностью и механическими свойствами. Высота неровностей , характеризующая шероховатость, а также количество и размеры дефектов поверхности не превышает 2-3 мкм.

1.2.Адсорбция трипсина на поверхности композита

При контакте биологической среды с чужеродной поверхностью происходит, в первую очередь, адсорбция белков, характер которой в основном определяет биосовместимость изделия. В связи с этим детальное изучение процесса адсорбции является важным для прогнозирования активности, а значит и в оценке биосовместимости материала.

На рис.2, представлены кинетические кривые, характеризующие адсорбцию трипсина на поверхности композиционного материала ( с различным содержанием графита ) и исходного полисилоксана. Заряд поверхности материала повышается с увеличением содержания графита в полимере, и следовательно, сила электростатического взаимодействия

Рис.2. Кинетика адсорбции трипсина на поверхности КМ.

1-исх. СКТВ-мед; 2-КМ с содержанием графита 20 масс.ч.; 3-КМ с

содержанием графита 50 масс.ч.

между ферментом и поверхностью, а значит и количество адсорбированного трипсина также увеличивается. Однако, его активность сохраняется высокой. По-видимому, это можно объяснить тем,

А,% т,нг/ м2

100

50

23 30 32 Г.мДж/и2 Рис.3. Зависимость количества и активности адсорбированного трипсина от значения свободной поверхностной энергии материала. 1-количество; 2-активность;

20 мДж/м2 - СКТВ-мед; 28 мДж/м2 - КМ с содержанием графита 40 масс.ч. ; 32 мДж/м2 - КМ с содержанием графита 50 масс.ч. что композиционный материал обладает более высоким значением свободной поверхностной энергией (рис.3) и молекула адсорбированного фермента приобретает на поверхности определенную конформацию и ориентацию, которая позволяет сохранить ей наибольшее количество активных центров. По результатам исследования РФЭ-спектроп установлена схема ориентации молекулы фермента (рис.4). Однако,

возможно не все фрагменты молекулы фермента ориентированы подобным образом, поскольку последняя обладает сложной мозаичной структурой поверхностного слоя и образует с разными участками поверхности композиционного материала различные типы связей.

м-н

I

Рис. 4. Схема ориентации молекулы трипсина на поверхности КМ.

Таким образом, можно предположить, что существуют определенные корреляции между активностью адсорбированного фермента и перечисленными выше физико-химическими свойствами поверхности материала (значением свободной поверхностной энергии, зарядом поверхности) и с биосовместимостью материала.

2. Поверхностное модифицирование композиционного материала электроформнрованием полифункциональных полимерных покрытий

Формирование полимерных покрытий проводили из следующих составов: поливиниловый спирт и фермент; ПВС и гепарин; ПВС и антибиотик; ПВС, антибиотик и фермент. В качестве сшивающего агента использовали (глутаровый альдегид) ГА или борную кислоту. Для обеспечения пластичности формируемых покрытий в состав композиции добавляли глицерин.

При создании композиционных материалов медицинского назначения необходимо учитывать взаимодействие, связанное с совместимостью его компонентов с различными поверхностными свойствами (например, полимер-полимер, полимер-углерод, полимер-металл). Поэтому, рассматривался вопрос адгезионного взаимодействия гидрофобной поверхности композиционного материала на основе

полисилоксана медицинской чистоты и гидрофильного поливинилового спирта(ПВС).

С целью увеличения адгезии гидрофильного материала к гидрофобной поверхности композита проводилась предварительная обработка последнего 5 и 10 М водным раствором ЫаОН в течение 2 часов при температуре 70°С, а также водным раствором полиэтиленимина (ПЭИ). Затем образцы промывали дистиллированной водой и сушили при комнатной температуре в течение 24 часов.

Результаты исследований адгезии показали, что предварительная обработка ПЭИ и №ОН композиционного материала значительно повышает адгезию ПВС покрытия к его поверхности . С целью установления причин, способствующих увеличению совместимости гидрофобной и гидрофильной поверхностей, образцы материалов изучались методом РФЭС. РФЭ-спектры поверхности композиционного материала, обработанной 5 М раствором Ь'аОН представлены на рис.5. Для всех образцов наблюдается пик при Е=532 эВ, относящийся к =81-0-81= связи (рис.5, позиция 1). После обработки раствором ЫаОН появляются новые пики при Е=533 и 531 эВ , которые относятся к гБьОН и ^¡-О-Ха группам (рис.5, позиция 2).

534 532 531

Энергия СЕЯЗИ, эВ

Рис.5. РФЭ-спектры композиционного материала .

1 -исходный КМ; 2- после обработки №ОН; 3-е ПВС покрытием

В ходе 2-х часовой обработки композиционного материала на его

поверхности предложены следующие реакции:

=81-0-81 + ЫаОН ^¡-ОН + =8Ю-Ыа (1)

звьО-Ыа + Н20 =81-ОН + КаОН (2)

Таким образом, появление реакционноспособных гидроксильных групп на поверхности композита в результате предварительной обработки раствором МаОН и, как следствие, повышение гидрофильности, а также увеличение электропроводности материала, позволяют, не изменяя физико-мехаиических свойств подложки, обеспечить совместимость компонентов с различными поверхностными свойствами. 2.1. Полифункциональные гндрогелевые покрытия и их свойства

Данные по зависимости массы и толщины покрытия от напряженности электрического поля показали, что равномерное покрытие с прочным сцеплением с подложкой получается проведением процесса электроформирования при напряженности электрического поля Е=30 В/см и переменном знаке заряда покрываемого электрода. При Е=20 В/см покрытие тонкое и неравномерное. Тогда как при Е=40 В/см и более наблюдается интенсивное увеличение массы и толщины покрытия, сопровождающееся газовыделением, что приводит к формированию пористого и неравномерного покрытия.

Для сохранения высокой активности трипсина (90%) в пленке, процесс ее формирования следует проводить в электрическом поле инфранизкой частоты в режиме сигнала типа «меандр» при напряженности электрического поля 30 В/см. Низкая активность фермента при напряжении менее 30 В/см можно объяснить тем, что при малых значениях напряженности электрического поля молекула фермента не успевает развернуться и принять конформацию, при которой активные центры наиболее доступны. При значении напряженности электрического поля свыше 30 В/см, время адсорбции молекулы фермента на поверхности материала намного выше, чем время ее разворачивания, вследствие чего ее активные центры, по-видимому, экранированы.

Соиммобилизация с натриевой солью бензилпенициллина приводит к снижению активности трипсина , но вместе с тем увеличивается его термостабильность, вероятно, благодаря стабилизации структуры молекулы фермента за счет образования дополнительных внутри или межмолекулярных связей, что позволяет проводить процесс термообработки при 50 С и, следовательно, улучшить механические характеристики покрытия. Кроме того, использование трипсина совместно с антибиотиком является более эффективным с точки зрения устойчивости к действию микроорганизмов. Очевидно, что по сравнению с общим положительным эффектом при соиммобилизации трипсина с бензилпенициллином снижение ферментативной активности пленки на 10 % не является существенным.

Для иммобилизованных ферментов, применение которых планируется в медицинских целях, важное значение имеет устойчивость к ионизирующему облучению, поскольку такой вид стерилизации получил в последнее время широкое применение. С целью изучения

влияния радиационной стерилизации на активность как иммобилизованного в полимерном гидрогелевом покрытии , так и нативного трипсина образцы подвергали гамма-облучению (табл.1).

таблица 1

Влияние у-облучения на активность трипсина

Поглощенная доза обл., кГр Активность нативного сухого трипсина, % Активность нативного трипсина в растворе, % Активность иммобилизованного трипсина, %

0 100 100 100

5 100 4 52

10 96 0 28

25 85 0 9

100 74 0 0

Снижение активности трипсина иммобилизованного в полимерном слое ПВС (табл.1), по-видимому, связано с взаимодействием трипсина с продуктами радиолиза воды, которое приводит к конформационным изменениям., поскольку условия сушки при 40-50° С не позволяют полностью удалить влагу из материала. Однако, при стерилизующей дозе 4-5 кГр иммобилизованный фермент сохраняет до 52 % активности ,что свидетельствует о достаточно высоком уровне радиационной резистентности полученпых препаратов и возможности их применения в медицинских целях после гамма-стерилизации .

Современные требования к материалам медицинского назначения вызвали необходимость создавать материалы, которые обладают как специальными биоактивными свойствами, необходимыми для конкретного применения, так и антимикробными свойствами. С этой целью сформированы ПВС покрытия, обладающие такими свойствами (табл.2). Небольшое снижение антимикробной активности покрытий с натриевой солью бензилпенициллина, наблюдаемое после гамма-стерилизации, можно объяснить некоторой дезориентацией или частичной радиационной сшивкой функциональных групп антибиотика (табл.2.).

Для установления пролонгированности действия иммобилизованных активных веществ были проведены исследования кинетики десорбции их из полученных покрытий . Десорбция проводилась в дистиллированной воде при температуре 36-38° С .

Зависимость процентного содержания активных веществ в покрытии от времени десорбции приведены на рис.6. Характер десорбции активных

Таблица 2

Антимикробные свойства композиционного материала

Состав покрытий Метод формировали я покрытий Содерж. Антибиотика в покрытии, %вес Ширина зоны подавления роста микроорганизмов, мм

без у-облуч После у-облуч

ПВС, НзВОз , глицерин Электр.поле ЗОВ/см, 0,5мин 0 10 10

ПВС, НзВОз , антибиотик —II— 3 36,3 34,6

ПВС, н3во3 , глицерин, антибиотик —II— 3 34,7 32

ПВС, НзВОз , глицерин, антибиотик —II— 2 30,6 26,3

ПВС, н3во3 , глицерин, антибиотик Импрегнаци 120 мин. 1,5 25 22,5

Антибиотик нативный 100 >50 >50

веществ из ПВС покрытия указывает на длительность выхода антикоагулянта и фермента, что говорит о пролонгированное™ действия полученных материалов (6-8 часов). Поскольку активные вещества не выходят из покрытия полностью, то можно предположить, что в реальных условиях движения крови и размывания гидрогелевого ПВС слоя, антитромбогенная активнось материала сохранится и после десорбции основной части препаратов. Использование ГА в качестве сшивающего агента снижает степень выхода БАВ из покрытия (рис.6). Количество БАВ, иммобилизованного путем электроиммобилизации за 1 мин практически равно количеству БАВ, иммобилизованного адсорбцией

С , % от исходной

1,2-гепарин, иммобилизованный в электрическом поле ( сшивающий агент глутаровый альдегид -1; н3во3 -2 ) за 60 е.; 3-гепарин, иммобилизованный адсорбцией за 1 час.; 4-трипсин, иммобилизованный в электрическом поле за 1 час ( сшивающий агент н3во3 ) за 60 е.; 5-трипсин, иммобилизованный адсорбцией за 1 час.

за 30- 60 мин. Активность и количество фермента, иммобилизованного адсорбцией значительно ниже. Получение высокоактивных поверхностей иммобилизацией в электрическом поле обусловлено тем, что при приложении электрического поля скорость нанесения покрытия на носитель возрастает на порядок. Большее количество фрагментов молекулы фермента за счет адсорбционных, электростатических и дисперсионных сил приобретает ориентацию на поверхности композита, предложенную ранее (рис.4), при которой сохраняется наибольшее количество активных центров.

3.Физико-химические аспекты влияния характеристик поверхности материала на его тромборезистентность

Физико-химические характеристики материала существенно влияют на его взаимодействие с биологическими системами. Поэтому, было проведено исследование такого влияния поверхности полученных материалов на их тромборезистентность. На рис. 7 представлены результаты тестирования нормальной плазмой крови полученных материалов: полисилоксан ненаполненный, композиционный материал (50 масс.ч.), графит и композиционный материал с поливинилепиртовым покрытием, содержащим биологически активные вещества. Тест отражает суммарную активность ведущих факторов свертывания при введении в систему тромбопластина (аналога тромбоцита) и называется активированное парциальное тромбопластиновое время (АПТВ). Область

между пунктирными линиями соответствует нормальной плазмы крови.

значениям АПТВ

. мДж

\р

АПТВ, «к

П - полиснлоксан Д _ КОМПОЗИЦИОННЫЙ материал

Д графит О" плегагаПВС

пленка ПВС с трипсином ^^ ■ пленке ПВС с ГСП орином

Рис.7. Влияние значений свободной поверхностной энергии материала на тромборезистентные свойства.

Чем больше время АПТВ, тем более высоким уровнем тромборезистентности обладают материалы. При тестировании, в преобладающем случае получены нормальные показатели ( область между пунктирными линиями, рис.7) АПТВ для следующих материалов: композиционный материал, содержащий различные концентрации графита, графит и композиционный материал с ПВС-покрытием, содержащим различные биологически активные вещества, т.е. указанные образцы обладают тромборезистентностью.

По результатам тестирования тромборезистентными свойствами обладают материалы со значениями свободной поверхностной энергии 28-42 мДж/м2 . Высокую антитромбогенность композиционных материалов с содержанием графита (50 масс.ч.,рис.7) можно объяснить наличием отрицательного поверхностного заряда, содержанием на поверхности таких функциональных групп, как карбоксильные, гидроксильные и карбонильные, обусловленных присутствием частиц графита в полимере. Следовательно, приведенные выше характеристики имеют глубокую связь с кровосвертывающей способностью материала. Знание закономерностей влияния комплекса перечисленных выше свойств на тромборезистентность позволит делать предварительный прогноз совместимости материала с живыми тканями организма.

Использование гепарина, трипсина не' изменяют перечисленные выше физико-химические характеристики поверхности материала, но значительно замедляют процесс свертывания крови (время свертывания бесконечно долгое- практически неопределимо) (рис.7).

Таким образом, доказана возможность формирования композита с использованием графита в качестве модификатора с более высокими тромборезистентными свойствами, сохраняя уникальные механические свойства полисилоксанового каучука. Дополнительное формирование на его поверхности в электрическом поле полифункциональных гидрогелевых покрытий, содержащих БАВ обеспечивают пролонгированную тромборезистентность. Время свертывания плазмы практически неопределимо.

4. Испытания изделий в опытах in vivo и в клинических условиях

Полученный материал в виде изделий (хирургических шунтов длинной 200-400 мм и диаметром 3,6,8 мм) был апробирован в опытах in vivo для временного шунтирования брюшной аорты собаки. Тромбообразования не наблюдалось в течении 3-х и более часов.

Разработанный материал в виде прокладок был использован для протезирования суставов фаланг пальцев верхних конечностей людей на базе Российского НИИ травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена. (Am об использовании).

ВЫВОДЫ

1. Установлено влияние на тромборезистентные свойства материале свободной поверхностной энергии, знака заряда поверхности, ее химического состава. Доказано, что тромборезистентные свойства материала повышаются, если значение его свободной поверхностное энергии находится в интервале 28-42 мДж/ м2 , если его поверхностг придать отрицательный заряд. Присутствие карбоксильных гидроксильных, карбонильных групп на поверхносте композиционного материала, обусловленных равномерных распределением частиц графита на ней, также являются факторам* более высокой тромборезистентности композиционного материала Установленные физико-химические закономерности позволяют делатг предварительный прогноз тромборезистентных свойств материала

2. На основании результатов определения электрофизических i электронно-микроскопических исследований разработанной материала установлен цепочечный характер распределения графита i объеме и равномерный мозаичный на поверхности.

3. Исследован процесс адсорбции трипсина на поверхносп композиционного материала. Показана зависимость протеолитическо! активности фермента от концентрации графита в полимере и значеню поверхностной энергии. Наблюдается более высокая активност!

иммобилизованного фермента на поверхности композиционного материала, обладающего отрицательным зарядом, значением поверхностной энергии 28-42 мДж / м2. Предложена схема ориентации молекулы адсорбированного фермента на поверхности композиционного материала, при которой сохраняется до 76 % активности белка.

4. Экспериментально доказана возможность адгезионного совмещения гидрофобной и гидрофильной поверхностей на примере композиционного материала и поливинилспиртовых пленок путем предварительной обработки КМ растворами NaOH и ПЭИ.

5. Определены оптимальные режимы формирования в электрическом поле (Е= 30 В/см, т=0,5-1мин.) на поверхности КМ полимерных покрытий с высокой биологической активностью (86 %), тромборезистентностью, устойчивых к воздействию радиационной стерилизации, с пролонгированным действием биологически активных и лекарственных веществ, высокой адгезией к подложке. Разработаны новые составы, содержащие фермент, глицерин и антибиотик.

6. Разработанный композиционный материал медицинского назначения имеет следующие физико-механические характеристики: прочность при разрыве 4,5 МПа, относительное удлинение 280%, остаточное удлинение 20%, удельное объемное электрическое сопротивление 10б -107 Ом*м.

7. На основе синтезированного композиционного материала изготовлены изделия для хирургии, а именно, временные шунты различных диаметров и прокладки для протезирования суставов фаланг пальцев верхних конечностей. Медико-биологические испытания образцов материала на свертываемость нормальной плазмы крови, эксперименты в опытах in vivo на собаках по временному шунтированию а также клинические испытания эндопротезов, проведенные на базе С-ПбГМУ им. И.П, Павлова и НИИ травматологиии и ортопедии им. P.P. Вредена (Санкт-Петербург) показали, что материалы биосовместимы и не вызывают воспалительных реакций на окружающие ткани. Получены акт проверки и об использовании.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Zamyslov E.V., Klochkov V.l., Ostrovidova G.U. Properties of a Composite Material for Medical Application based on Polysiloxane Rubber // Russian Journal of Applied. Chemistry. New York. Vol.70, №7,1997,pp. 1150-1152.

2. Zamyslov E.V., Klochkov V.l., Ostrovidova G.U. Composite material for medical application// J.Macromol. Symp. 1998, Т. 127.P.P.205-209.

3. 1>уева O.A., Замыслов Э.В., Островидова Г.У. Тромборезистентные свойства нового углеродсодержащего композиционного материала.// В кн. Патофизиология микроциркуляции и гемостаза. Изд-во: СПб МГУ им. акад. И.П.Павлова ,1998.С.447-453.

4. Ostrovidova G.U. , Makeev A.V., Zamyslov E.V., Asta. Richter, Terukov E.I. Research of Properties of Polyfunctional Polymeric Films// J. Macromol. Symp.,1998.-T.136.-P.P.131-137.

5. Ostrovidova G.U., Zamyslov E.V. Physico-chemical foundations for prognostication of the properties of the materials for medical application//

/ Thesis of 5 th European Polymeric Symposium for Polymer Materials. Basel. Switzerland. Oct.l994.P.222.MMT 01.

6. Замыслов Э.В., Макеев A.B.,Клочков В.И., Островидова Г.У. Химическое конструирование композиционных материалов на основе полисилоксанов/ЛГезисы доклада 1-ой Международной конференции "Химия высокоорганизованных веществ". СПб.Июнь 1996.С.445-447.

7. Zamyslov E.V., Klochkov V.I., Ostrovidova G.U. Composite material for medical application //Thesis of 10 th Rolduc Polymer Meeting, Kerkrade. The Netherlands, 1997. C.49.

8. Makeev. A.V., Zamyslov E.V., Ostrovidova G.U. Electroformation of the ■ thromboresistant polymeric films// Thesis of 10 th Rolduc Polymer Meeting,

Kerkrade. The Netherlands,!997. C. 75.

9. Островидова Г.У., Макеев A.B., Замыслов Э.В., Аста Рихтер, Теруков Е.И. Исследование свойств полифункциональных пленочных полимерных покрытий//Тезисы доклада 2-ой Международной конференции "Химия высокоорганизованных веществ". Июнь, 1998.СПб.С. 123.

Ю.Островидова Г.У., Макеев А.В., Замыслов Э.В.ДОркштович T.JI. Исследование свойств лекарственных пленочных полимерных материалов// Тезисы доклада Международного симпозиума " Лекарственные препараты на основе модифицированных полисахаридов. Минск.Окгябрь.1998. С.58.

11 .Островидова Г.У., Теруков Е.И., Валова Т.А., Замыслов Э.В., Макеев А.В., Романовская Е.Н., Аста Рихтер. Композиционный угяеродсодержащий материал медицинского назначения // Тезисы доклада Всероссийского симпозиума " Аморфные и

микрокристаллические полупроводники. СПб. Июль.1998. С.151.

12. Ostrovidova G.U., Zamyslov E.V. Some aspects of compatibility of hydrophobic and hydrophilic materials //Thesis of 6th European Symposium on Polymeric Blends. Mainz, Germany. May. 1999.P.153.

13. Макеев A.B., Замыслов Э.В., Островидова Г.У. Электроформирование лекарственных полимерных пленок // Тезисы доклада 1-ой Всероссийской конференции "Химия поверхности и нанотехнология". Санкт-Петербург-Хилово. Сентябрь 1999.С. 143-144.

04.05.00 Зак. 82 - 60 РТП ИК "Синтез" Московский пр., 26

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.

1 Л.Основные требования к материалам медицинского назначения. . 1.2. Влияние физико-химических характеристик поверхности на ее медико-биологические свойства.

1.2.1.Поверхностная энергия материала и его тромборезистентность

1.2.2.Структура поверхности и ее тромборезистентность.

1.2.3.Тромборезистентные свойства материалов с отрицательно-заряженной поверхностью.

1.2.4. Функциональный состав поверхности.

ГЛАВА 2. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ВЕЩЕСТВ. ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ. МЕТОДЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ

2.1. Применение силиконового каучука в медицине.

2.1.1. Основные свойства силиконовых каучуков.

2.1.2.Создание композиций на основе силиконового каучука.

2.2. Углеродные материалы медицинского назначения.

2.2.1.Графит, Строение и тромборезистентность.

2.3.Иммобилизация биологически активных веществ.

2.3.1.Физические методы иммобилизации.

2.3.2.Химические методы иммобилизации.

2.3.3.Иммобштизация в гидрогелевый слой.

2.3.4.Формирование полифункциональных гидрогелевых слоев в электрическом поле.

2. 4.Трипсин.

2.5. Гепарин.

2.6.Поливиниловый спирт.

2.7.Бензилпеницилли н.

Создание материалов с заданными свойствами является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса. Это направление особенно актуально для получения материалов медицинского назначения. Причем, при создании таких материалов обычно приходится решать задачи регулирования свойств поверхности. С этой целью используются различные методы химического модифицирования, а также некоторые способы нанесения на твердые вещества функциональных покрытий, изменяющих свойства поверхности.

В зависимости от области применения медицинские материалы должны обладать определенным комплексом свойств. Для материалов, используемых в эндопротезировании, основными требованиями являются функциональность и безопасность, которые должны быть сохранены по возможности на весь последующий период жизни человека. Основным требованием для материалов, контактирующих с кровью, является антитромбогенность их поверхности. Перечисление областей использования материалов на основе полимеров в медицине говорит о том, насколько разнообразными свойствами они должны обладать.

Проблема совместимости материала с живым организмом до сих пор не решена. В настоящее время в медицине и медицинской практике используются полимерные материалы, поверхность которых не обладает достаточной тромборезистентностью. Важность разработки новых материалов, которые обладали бы этим свойством на высоком уровне, отмечается в заключениях ряда международных конференций (например, Pragua, 1992, 34-th International Sumposium on Macromolecules, IUP AC; Basel, 1994, 5-th European Polymer Federation Symposium on Polymer Materials) и в многочисленных работах ( J. M. Anderson. Journal of Biomedical Materials Research (1996): Biomaterials and medical implant science: Present and future perspectives; G. Legeay / Polymers used as biomaterials. Surface and interface in biological surroundings, Le Vide. 1996. 280. P.P. 225-231.)

Одним из способов улучшения этого свойства полимеров может быть их поверхностное и объемное модифицирование, которое позволяет направленно формировать композиционные материалы с заданными физико-химическими, механическими и медико-биологическими свойствами. Это направление более экономично, чем создание новых полимеров, так как требует меньших затрат на получение материала медицинского назначения с заданным комплексом свойств, поскольку уже есть в наличии много конструкционных полимеров, которые с успехом могут быть использованы в медицине, если их поверхности придать определенные свойства.

В ряде случаев заданные свойства (физико- химические и медико-биологические) могут быть сообщены материалам только благодаря присутствию углерода в качестве одного из компонентов поверхностного покрытия. Высокая тромборезистентность, хорошая совместимость с тканевыми и кровяными клетками позволяет успешно применять углеродные материалы в медицине. Однако, широкому практическому применению углеродных материалов в хирургии препятствуют невысокие механические свойства последних, а также отсутствие технологий, с помощью которых можно получить гибкие, эластичные изделия, например, кровеносные сосуды, трахея, бронхи, пищевод и др.

В настоящее время за рубежом исследования в этом направлении проводятся ведущими фирмами (Ethicon Corp., США; Robert Bosch, Штутгарт, ФРГ, НИИ Травматологии и ортопедии, Рига, Латвия; Gulf Oil Corp., San Giego, Калифорния, США , Chalmers University of Technology, Гетеборг , Швеция и др.).

Перспективным методом повышения тромборезистентности материала является его модифицирование биологически активными веществами (антикоагулянтами, протеолйтическими ферментами), ингибирующими процесс тромбообразования.

При выборе материалов для медицины недостаточно учитываются физико-химические характеристики поверхности (поверхностный заряд, структура, функциональный состав, значение поверхностной энергии). В многочисленных работах отмечаются данные по корреляции какого-нибудь одного свойства поверхности с биосовместимостью материала. Однако, отсутствуют данные о влиянии комплекса физико-химических характеристик поверхности на совместимость материала. Установленные закономерности такого влияния позволили бы осуществлять предварительный прогноз его медицинских свойств.

Таким образом, является актуальным ( приложение 5)создание и исследование физико-химических и медико-биологических свойств углеродсодержащих тромборезистентных композиционных материалов на основе полисилоксанового каучука с использованием биологически активных веществ, а также разработка медицинских изделий на их основе.

Целью настоящей работы является разработка углеродсодержащих композиционных материалов на основе полидиметилсилоксана и изучение влияния физико-химических характеристик поверхности на тромборезистентные свойства, а также изготовление медицинских изделий на их основе.Для этого необходимо решить следующие задачи: -получить композиционный материал на основе полисилоксана медицинской чистоты и очищенного графита С-1;

-исследовать физико-химические, механические и медико-биологические свойства полученного композиционного материала;

-сформировать на поверхности композиционного материала в электрическом поле гидрогелевые покрытия, содержащие биологически активные и лекарственные вещества;

-изучить влияние физико-химических свойств поверхности материала на его тромборезистентные свойства;

- разработать медицинские изделия на основе полученных композитов.

В соответствии с ГОСТ проводилась оценка физико-механических характеристик композиционного материала: предела прочности, относительного удлинения при разрыве, твердости, электрического сопротивления.

Физико-химические исследования исходных компонентов и композиционного материала проводили следующими методами: химико-аналитическими, адсорбционными, спектрофотометрическими, РФЭ- и ИК- спектроскопии, электронной микроскопии и реитгеноструктурным анализом, профиллометрии.

Для оценки тромборезистентных свойств полученных материалов на основе СКТВ-мед и изделий из них, проводились испытания в Санкт-Петербургском Государственном Медицинском Университете им. акад. И.П. Павлова на свертываемость нормальной плазмы человека в опытах in vitro, in vivo , а также в НИИ травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена в клинических условиях.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами НИР Санкт-Петербургского государственного технологического института ( технического университета ) по научному направлению « Создание функциональных композитов для электроники методами химии твердых веществ» на 1994-1998 гг. ( з-н 36-94 «Создание пленочных и надмолекулярных структур с применением вакуумных химических и электрохимических методов»).

Работа выполнена на кафедре химической технологии материалов и изделий электронной техники Санкт-Петербургского Государственного Технологического Института (технического университета).

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

выводы

Установлено влияние на тромборезистентные свойства материала свободной поверхностной энергии, знака заряда поверхности, ее химического состава. Доказано, что тромборезистентные свойства материала повышаются, если значение его свободной поверхностной энергии находится в интервале 28-42 мДж/ м2 , если его поверхности придать отрицательный заряд. Присутствие карбоксильных, гидроксильных, карбонильных групп на поверхности композиционного материала, обусловленных равномерным распределением частиц графита на ней, также являются факторами более высокой тромборезистентности композиционного материала. Установленные физико-химические закономерности позволяют делать 'предварительный прогноз тромборезистентных свойств материала.

На основании результатов определения электрофизических и электронно-микроскопических исследований разработанного материала установлен цепочечный характер распределения графита в объеме и равномерный мозаичный на поверхности.

Исследован процесс адсорбции трипсина на поверхности композиционного материала. Показана зависимость протеолитической активности фермента от концентрации графита в полимере и значения поверхностной энергии. Наблюдается более высокая активность иммобилизованного фермента на поверхности композиционного материала, обладающего отрицательным зарядом, значением поверхностной энергии 28-42 мДж / м2. Предложена схема ориентации молекулы адсорбированного фермента на поверхности композиционного материала, при которой сохраняется до 76 % активности белка.

Экспериментально доказано возможность адгезионного совмещения гидрофобной и гидрофильной поверхностей на примере композиционного материала и поливинилсииртовых пленок путем предварительной обработки КМ растворами NaOH и ПЭИ.

5. Определены оптимальные режимы формирования в электрическом поле (Е=

30 В/см, т=0,5-1мин.) на поверхности КМ полимерных покрытий с высокой биологической активностью (86 %), тромборезистентностью, устойчивых к воздействию радиационной стерилизации, с пролонгированным действием биологически активных и лекарственных веществ, высокой адгезией к подложке. Разработаны новые составы, содержащие фермент, глицерин и антибиотик.

6. Разработанный композиционный материал медицинского назначения имеет следующие физико-механические характеристики: прочность при разрыве 4,5 МПа, относительное удлинение 280%, остаточное удлинение 20%, удельное

Г п объемное электрическое сопротивление 10-10' Ом*м.

7. На основе синтезированного композиционного материала изготовлены изделия для хирургии, а именно, временные шунты различных диаметров и прокладки для протезирования суставов фаланг пальцев верхних конечностей. Медико-биологические' испытания образцов материала на свертываемость нормальной плазмы крови, эксперименты в опытах in vivo на собаках по временному шунтированию а также клинические испытания эндопротезов, проведенные на базе С-ПбГМУ им. И.П. Павлова и НИИ травматологиии и ортопедии им. P.P. Вредена (Санкт-Петербург) показали, что материалы биосовместимы и не вызывают воспалительных реакций на окружающие ткани. Получены акт проверки и об использовании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в этой главе мы рассмотрели методы иммобилизации биологически активных и лекарственных веществ на поверхности сформированного композиционного материала.

Высокая протеолитическая активность трипсина,, адсорбированного на поверхности КМ позволяет сделать вывод о том, что материал обладает совместимостью с биологическими средами. Большую роль в этом играют физико-химические свойства поверхности полученного материала: отрицательный заряд , свободная энергия, функциональный состав.

Доказана возможность формирования на поверхности КМ в электрическом поле полимерных многокомпонентных функциональных покрытий. Высокая биологическая активность, тромборезистентность, устойчивость к воздействию стерилизации, высокая адгезия к подложке, механические свойства и технологичность демонстрируют преимущество этого метода иммобилизации по сравнению с методом адсорбции или импрегнации в полимерный слой.

ГЛАВА 7. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

7.1. Тромборезистентные свойства

Физико-химические характеристики материала существенно влияют на его взаимодействие с биологическими системами. Поэтому, было проведено ^следование такого влияния поверхности полученных материалов на их тромборезистентность. Результаты исследований активированного :ромбопластинового времени (АПТВ) плазмы здоровых лиц после инкубирования in vitro с поверхностями полученных композиционных материалов (приложение 2,[160]) с целью изучения их тромборезистентных свойств, указывают, что поверхность ряда представленных образцов оказывает отчетливое ингибирующее действие на коагуляцию плазмы. Показатели АПТВ после инкубирования с исследуемыми материалами иллюстрирует рис.34. Область между пунктирными линиями соответствует значениям АПТВ нормальной плазмы крови. Чем выше значение АПТВ, тем более высокие свойства имеет материал.

При тестировании, в преобладающем случае получены нормальные показатели АПТВ для следующих материалов: СКТВ-мед, композиционный материал, содержащий различные концентрации графита. Более высокие показатели у композиционного материала. Ингибирующие влияние на коагуляцию плазмы композиционных материалов с гидрогелевым покрытием, содержащим биологически активные вещества было настолько выраженным, что образование сгустка не прослеживалось бесконечно долгое время.

Данные, представленные на рис.34 показывают, что чем выше значение свободной поверхностной энергии материала, тем короче период тромбообразования на его поверхности. Следовательно, можно предположить, что на поверхности твердого тела с более высокой гидрофильностью тромбообразование протекает медленно и параметр F имеет глубокую связь с кровосвертывающей способностью материала. Тем не менее, данная закономерность наблюдается в определенном интервале значений F =28-42 мДж/м и не может рассматриваться как единственное достоверное свидетельство полной антитромбогенности материала. Необходимо учитывать изменение других физико-химических свойств поверхности материала при наполнении его графитом. Таким образом , можно сделать предположение о том, что комплекс свойств (отрицательный электрический заряд, значение свободной поверхностной энергии в интервале 28-42 мДж/м2 , а также наличие кислородсодержащих групп: карбоксильных, гидроксильных и карбонильных.

Рис. 34.

В целом, использование графита в качестве модификатора СКТВ-мед способствует повышению его антитромбогенности. Дополнительное формирование на его поверхности в электрическом поле полифункциональных гидрогелевых покрытий, содержащих *БАВ, обеспечивают пролонгированность этого свойства.

7.2. Тестирование изделий в опытах in vivo, in vitro и в клинических условиях

Полученный материал в виде изделий (хирургических шунтов длинной 200-400 мм и диаметром 3,6 и 8 мм) был апробирован в опытах in vivo для временного шунтирования брюшной аорты собаки. Тромбообразования не наблюдалось в течении 3-х и более часов.

Разработанный материал в виде прокладок был использован для протезирования суставов фаланг пальцев верхних конечностей людей на базе Российского НИИ травматологии и ортопедии им. Р.Р.В.редена (Акт об использовании-приложение 4).

Опубликованная научная информация по результатам выполненной работы в отечественных и зарубежных изданиях вызвала интерес ученых, занимающихся разработками и исследованиями в данной области Приложение5.

1. Платэ, А.Е. Васильев "Физиологически активные полимеры".-М.:Химия, 1986, 296 с.

2. Kazuhiko Ishihara. Polymeric materials for obtaining blood-compatible surface. Trends in polymer science, 1997, v.5, N 12.P. 401-406.

3. Zisman W.A. Relation of the equilibrium contact angle to liquid and solid constitution, chapter 1// Advance in Chemistry, Series 43, American Chemical Society, Washington, D.C,1964.P. 222.

4. G.Legeay . Surface and interface in biological surroundings// Le Vide, № 280-April-May-June, 1996, pp.225-231.

5. М.Э. Бузоверя,А.М. Подурец, В.И. Севастьянов . Ориентация кристалла решетки монокристалла лейкосапфира и адсорбция белков// Биосовместимость, 1995, т,3.,№34.С. 125-132.

6. Andrade J.D. Hydrogels for medical and related application// Transaction of American Society for Artificial Interna Organs, 1973,19,P. 1.

7. Sawyer P.N. Biophysical mechanisms in vascular homeostasis and intravascular thrombosis// Appleton-Century Crafts, New York, 1965, pp.25-29. Z.Levine S.M. Materials in biomedical engineering //Ann. N.J. Acad. Sci., 1968, 146.P. 1.

8. Nose G. The artifical heart for total replacement // Advances in biomed. Engineering and med. Physics.V.3. Cardio-engineering., N.G. London Sydney-Toronto, 1970, pp.295-300.

9. Лаппо В.Г., Ланина С.Я., Тимохина В.И. Токсиколого-гигиенический контроль полимеров и изделий медицинского назначения II Журн. Всесоюзного Хим. Об-ва им. Д.И. Менделеева-1985. Т.30.-№ 4-С. 462-464.

10. Воскресенский Г.Л. Аллопластика ладьевидной кисти силиконовыми эндопротезами // Тез. докл. Всес. Семинара по применению полимерных материалов в травматологии и ортопедии., 15 сент. 1974. Москва, 1974. - С. 121- 133.

11. Щвецов И.Л., Колесов А.П., Кукушкин И.В. Полимерная композиция для эмболизации кровеносных сосудов // Урология и Нефрология. 1983. - №6. - С. 44 - 46.

12. Zivojnovic R., Mertens D.A.E., Baarsma J.S. Das flussige silikon in der Amotiochirurgie // Klin. МЫ. Augenheilk. 1981.-Bd.l79.-№l.-P.17-22.

13. Robert E.L. Management of the ophthalmologiç complications of facial paralyses// Transactions of the Pacific Coast Oto-ophthalmological Society-1980. Vol.61. P.85-93.

14. Алюшин M.T. «Полимеры в фармации» M.: Медицина, 1985.-254 с. .Южелевский Ю.А., Соколов C.B. Силоксановые полимеры в медицине: проблемы и перспективы // Журнал Всесоюзного Химического Общества имени Д.И. Менделеева -1985-т. 30-№4. С.445-460.

15. Соболевский М.В., Музовская О.А. Свойства и области применения кремнийорганических продуктов М.:Химия, 1975, 273с.

16. Петровский Б.В., Соловьев Г.М., Шумаков В.Ф. Протезирование клапанов сердца. М.: Медицина, 1966, 232 с.

17. Заявка 2186505 Франция, МКИ C08 G 31/09. Способ получения органо-силоксан-оксиалкиленовых блок-сополимеров. Опубл. 15.02.74. Kumaki Т., SisidoM., Imanishi J. //J. Biomed. Res.-1985.-Vol.l9.-№3.-P.785-811.

18. Севастьянов В.И. Новое поколение материалов медицинского назначения// Персп. Материалы, 1997,№4. С.56-60.

19. Доброва, Л.Д. Дроганцева, Е.В. Смурова. Использование пиролитического графита изотропного, как перспективного материала для элементов искусственных клапанов сердца// Экспериментальная хирургия, 1974, № 6.С.41.

20. Лопатто Ю.С. Углерод материал будущего. Москва, 1989, 28 с.

21. Полимеры в медицине. Под редакцией Н.А. Платэ. М. Химия, 1969.

22. Gott V.L., Whiffen J.D., Dutton R.C. The heparin bonding of the surface of the colloid graphite// Science.-1963.-v.142.-P.1297.

23. Roffman M.D., Mendes M.D., Soudry Н.Т. Carbon fiber reinforced polysulfQne hip emplant: experimental study in dogs// Compos. Biomed. Ing.: 1st International Conference. London.-4985. P. 101-103.

24. Янсон X.A., Саулгозис Ю.Ж. Биомеханические подходы к созданию эндопротезов опорных тканей организма// Журн. Всесоюзн. Химического Общества им. Д.И. Менделеева,-1985.-Т.30, №4. С.428-429.

25. Solubilization of fullerenes into water with polyvinylpyrrolidone applicable to biological tests. Y,N, Yamakoshi, T. Ygami, K. Fukuhara, S. Sueyoshi, N. Mijata. J. Chem. Soc. Chem, Communs. 1994, №4.P.517-518.

26. R. Dgani. Biological studies of unsulstituted С launched// Chem. Enginner. News. 1994. Vol. 72, № 24. PP.7-8.

27. ПД. № 93-15768, WO МКИ А К 49/00. Use of fullerenes in diagnostic and therapentic agents/ A.D. Watson, J.Klaveness, G.C.Jamieson, J.D. Fellmann, N.B. Vogt, J.R. M.Cockbain; Nycomed Salufar. Inc. -№ 92-3037 (GB). Заявлено 11.02.92. Опубл. 19.08.93.

28. Структура химии углерода и углей. Под ред. В.И. Касаточкина.М.-Наука, 1969. 307 с.

29. Ubbelode A.R. and Lewis F.A. Graphite and its Crystal compounds. Oxford: Clarendon, 1960. 256 p.

30. Аммеликс С., Делавиньет П., Хоершал М. Химические и физические свойства углерода. М.: Мир, 1969. 235 с.

31. Фейгин JI.A. Об искажениях решетки графита // Докл. АН СССР.1966.Т. 171, №2.С.374-377.хАлесковский В.Б. Стехиометрия и синтез твердых соединений. JI.: Наука, 1976.300 с.

32. Никитина С.В., Лежнев Н.И., Киеилев В.Ф. Природа активных центров на поверхности графитовых тел. Омск, 1972.С.25.

33. Фролов Ю.Г., Федосеев А.С., Авруцкая С.Г. Разработка методов исследования поверхности углеродных материалов. МХТИ. М., 1987. С.13.-Деп. ВИНИТИ 21.08.87.

34. Гринблат М.П., Васильевы Е.Б., Розова Н.И.Электропроводящие композиционные материалы на основе силоксанов, отверждаемые на воздухе// Каучук и резина, 1987,№ 5. С. 13-17.

35. Гуль В.Е., Шепофиль Л.З. Электропроводящие полимерные композиции.М. Химия. 1984. 240 с.

36. Жозефович М., Жозефонвич Ж. Гепаринсодержащие и гепаринподобные полимеры// ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1985.Т.30. Вып. 4.С.410-419. ^Введение в прикладную энзимологию. Иммобилизованные ферменты. Под. Ред. Березина И.В. М.МГУ, 1982.- С.62.

37. S.Peppas N.A., Davidson G. W.R.- In: International Symposium on Macromolecules. Strusburg. Abstract of comment. 1981. P. 1321.

38. З.Салганик Р.И., Коган А.Л., Гончар A.M., Старостина В.Г., Фомичева В.Ф.// Вопросы медицинской химии, 1982. Т.28. С.113-114.

39. I.Lopes Garcia, М. Batiston, J.H.I.Mei. Modification of polyethylene and polyurethane for biomaterials use// Mat. 5th European Polymer Federation Symposium on Polymeric Materials. Basel,. Switzerland. Oct. 9-12. 1994. P.234.

40. Friderick Grinell. Studies on the biocompatibility of materials: fibroplast reorganization of substratum-bound fibronectin on surface varying in wettability// Journal of Biomed. Mater. Res. 1996, v.30, pp.385-391

41. Немец E.A., Кульчинский Ю.Л., Севастьянов В.И.// Тез. докл. 6-го Всесоюзного научн. Симп. « Синтетические полимеры медицинского назначения.// Институтнефтехимического синтеза. АН. СССР. Институт органической химии. Киев.1989.С.96-97.

42. Синицын А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов.-М.: Изд-во МГУ, 1994. С.30-34.

43. Кильдеева Н.Р., Трусова С.П., Арионова H.H. Многокомпонентные полимерные системы, содержащие биологически активные белки и антимикробные вещества //Прикл. Биохим.и микробиол.1997,Т.ЗЗ.№5.С.488-491.

44. Вирник А.Д., Скокова И.Ф., Юданова Т.Н. Получение пленок с комбинированным биологическим действием и исследование их свойств// Прикл. Биохим. и микроб. 1997.Т,33.№4.С.428-432.

45. Иммобилизованные ферменты .Под ред. И.В.Березина.-М.: Изд-во Московского университета 1976.-Т.1-2.С.358.

46. Maeda Н. Suzuki Н. Prepararion of immobilized enzymes by radiation //Process Biochim. -1977.-V.12.P.-9-16.

47. Тривен M. Иммобилизованные ферменты // Пер.с англ.-М.: Мир.1983.С.-213. ».Торчилин В.П. Иммобилизованные ферменты в медицине. -М. Знание. Серия «Химия»,1986.С.-32.

48. Платэ H.A., Валуев Л.И., Чупов В.В. Влияние способов иммобилизации протеолитических ферментов в полимерный гидрогель на гемосовместимость//Высокомолекулярные соединения, 1980. А. Т.22. №9. С.1963-1972.

49. Леонова Т.А., Зезин А.Б., Разводовский Е.Ф. Материалы 3-го симпозиума по физиологически активным синтетическим полимерам и макромолекулярным моделям биополимеров.-Рига. 1971.С.76.

50. Макаров, Я.Д. Зытнер, В.А. Мышленникова. Электрохимические полимерные покрытия. Л.: Химия,1982. С.-128.

51. Дейнега Ю.Ф., Ульберг З.Р. Электрофорезо-электрохимическое осаждение полимеров и металлов// Успехи химии, 1988,57,№1. С.143-172. '.Полякова В.М., Жаринова Г.А. Электрофоретические покрытия на основе полимеров. Киев.: Наук. Думка, 1979. С. 146.

52. З.Ушаков C.H. Поливиниловый спирт и его производные. M. АН 1960. Т.1,2. 812с.

53. Навашин С.М., Фомина И.П. Справочник по антибиотикам. М. Медицина. 1974.-77с.

54. ОСТ 6-08-431-75. Коллоидно-графитовый препарат С-1. М.: Изд-во стандартов, 1975.

55. Тихонова A.JI., Кириллова Е.Г. Исследование поверхностных свойств водных суспензий графита//Коллоид. Журнал. 1982.Т.44. ВыпЛ.С. 163-166.

56. Лежнев H.H., Терентьев А.П., Новикова И.С. О химической природе поверхности сажи // Каучук и резина. 1961,-Вып. 11.-С.21-27.

57. Ю.Островидова, М.И. Чечот, E.H. Иванова. Иммобилизация глюкозооксидазы на графите//Прикл. Биохим. и микробиол.1990.Т.26.Вып.2.С.209-213.

58. Духин С.С., Дерягин Б.В. Электрофорез. -М.: Наука, 1976.-С.272.

59. Смирнов. Е.П., Гордеев С.К. Твердые соединения углерода. Л.: ЛТИ, 1983.-С.23.

60. Постнова A.M., Пак В.Н., Кольцов С.И. Исследование протонной кислотности титансодержащих силикагелей, полученных методом молекулярного наслаивания//Журн. физ. химии.-1981.-Т.35,№ 8.-С.2140-2142.

61. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ, (справоч. руков.)-М.: Наука,-1976.-С.26.

62. Немошкаленко Г.И. Рентгенофотоэлектронная спектроскопия,- Киев: Наукова думка, 1977.-С. 183.

63. Смит А. Прикладная ИК -спектроскопия. М.: Мир, 1982. С.327.

64. Гоулдстейн Дж., Ньютерн Д., Энглин П., Джой Д., Флори И. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ.М.: Мир, 1984,кн. 1. С.ЗОЗ.

65. Вундерлих Б. Физика макромолекул. Пер. с англ. М.: Мир, 1976.

66. Новоженец A.A. Регулирование энергетических характеристик элементооксидных слоев, синтезированных методом молекулярного наслаивания на кремнии: Дисс.канд. хим. Наук: 02.00.04. Л., ЛТИ им. Ленсовета.-1989.

67. Клочков В.И., Михайлов A.M. Физико-механические испытания резин. Лабораторный практикум. Л. 1987. 31 с.

68. ГОСТ 270-76. Резина. Метод определения упругопрочных свойств при растяжении. М. Изд-во стандартов. 1976.-40 с.

69. Warren, A. Wyschi. Assay of Heparin in circulation blood // Critiene surgery, v.44,3, 435, 1958.

70. Иванова Г.П., Зайцева Л.А., Миргородская O.A. Иммобилизация трипсина на минеральной матрице// Прикл. Биохим. и Микробиол.-1978.-Т.14.-В.4-С.543-545.

71. Веремеенко К.Н. Ферменты протеолиза и их ингибиторы в медицинской практике. -Киев: Наукова думка, 1980.

72. Ройтберг Г.И., Гришин И.Г., Мельникова Г.К. Применение полимерных материалов в травматологии и ортопедии// Мат. Всес. Семинара по применению полимерных материалов в травматологии и ортопедии. М., 1970. С.119-121.

73. Корякина М.И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. М.: Химия, 1974.С. 240.

74. Унификация условий и методов проведения коагулогических исследований// Метод. Рекоменд. Л. 1986.25с.

75. Замыслов Э.В., Клочков В.И., Островидова Г.У. Свойства композиционного материала на основе полисилоксанового каучука// ЖПХ, 1997.Т.70.Вып.7. С.1212-1214.

76. Z.Zamyslov E.V., Klochkov V.l., Ostrovidova G.U. Composite material for medical application//Macromolecular Symposia. 1998,№127. P.P.205-209.

77. З.Чечот М.И. Синтез и физико-химические свойства гетерогенных биокатализаторов на основе дисперсного графита. Дисс. на соиск. уч. степ, к.х.н. 02.00.04.-физическая химия. Л.ЛТИ. 1990.130с.

78. Немошкаленко В.В., Алешин В.Г. Электронная спектроскопия кристаллов.-Киев: Наукова думка, 1983.288 с.

79. Поздняков А.П. Исследование электропроводящих резин и датчиков на их основе в процессе деформации. Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. Л. 1973.

80. Гринблат М.П., Васильева Е.Б., Розова Н.И. Электропроводящие композиционные материалы на основе силоксанов, отверждаемых на воздухе// Каучук и резина, 1987, №5.С.13.

81. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем. Л. Изд-во ЛГУ, 1981, 171с. ^.Липатов Ю.С. Коллоидная химия полимеров. Киев. 1984, 240с.

82. Smith. Infrared spectra structure correlations for organo-silicone compounds// Spectrochim. Acta, 1960,v.16,pp.87-107.-О.Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. Изд-во ин. Литературы, 1963. С.385.

83. К.Огарев В.А., Иванова Т.К. Влияние температуры на равновесный краевой угол и скорость растекания капель полидиметилсилоксана на поверхности твердых тел// Коллоид. Журн. 1974, т.36, вып. З.С.462.

84. Schräder М.Е. Ultrahigh vacuum techniques in the measurement of contact angles water on graphite// J. Phys. Chem.1975, v.79,23, pp.2508-2512.

85. Ю.Р. Витенберг. Шероховатость поверхности и методы ее оценки. Изд-во: Судостроение, 1971. 103 с.17.0вчаренко Ф.Д., Морау В.Н. В,- потенциал водной суспензии углерода// Колл. Журн,-1980.Т.42.-Вып. 5 .С.880-885.

86. А.П. Синицын, Е.И. Райнина, В.И. Лозинский, С.Д. Спасов. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. Изд-во МГУ., 1994.-288 с.

87. Денисова О.В. и Островидова Г.У. Зависимость активности связанного трипсина от структуры и химического состава углеродных носителей// Жури. физ. химии. 1992.-Т. 66,№3.-С. 744-752.

88. Измайлова В.Н., Ямпольская Г.П., Сумм Б.Д. Поверхностные явления в белковых системах.-М.: Химия, 1988.-240 с.

89. F. Miyaji, М Iwai, Т. Kokubo and Т. Nakamura. Chemical surface treatment of silicone for inducing its bioactivity// J. of Materials Science. Materials in medicine. 1998, v.9, №2, P.P.-61-65.

90. Власюк H.B., Дейнега Ю.Ф. Катодное осаждение ПВС// Укр. Хим.Журн.,1976.Т.42,№8. С.852.

91. Платэ H.A., Валуев Л.И. Проблемы создания биоспецифических синтетических полимеров для контакта с биологическими средами// ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1985. Т.ЗО.Вып.4. С.4-410.

92. Иммобилизованные ферменты /Под ред. И.В. Березина.М. Изд-во Моск. Унта. 1976.Т. 1,2.258с.

93. Туманян М.А., Каушанский Д.А. Радиационная стерилизация. М.Медицина,1974,-77с.

94. Вольф Ф.А.,Шамолина И.И. Хохлова В.А. Получение, свойства и применение волокон с ферментативной активностью //Хим. Вол. 1979, №4,с.З-8.

95. Пикаев А.К. Современная радиационная химия . Радиолиз жидкостей и газов .-М.:Наука .1986.- 270 с.

96. Рыльцева В.В. Власова А.Г. Самойлова Т.И. Влияние у-облучения на иммобилизованный трипсин // Прикл. Биохим. И микробиолог. -1984. -Т. 20.№5.С.694-698.

97. Вирник А.Д., Скокова И.Ф. Юданова Т.Н. Получение волокнистых материалов, содержащих одновременно иммобилизованный протеолитический фермент и антимикробное вещество, и исследование их. свойств// Прикл. Биохим. и микробиолог. 1996.,Т.,32.№6, С. 615-619.

98. Вид зон подавления роста микроорганизмов

99. Содержание антибиотика в ПВС-покрытии -0%вес1.зона подавления роста микроорганизмов2.образец композиционного материала3.тест-культура

100. Вид зон подавления роста микроорганизмов

101. Содержание антибиотика в ПВС-покрытии -2%вес. А-образец не стерилизованный у-облучением Б-образец стерилизован у-облучением1.зона подавления роста микроорганизмов2.образец композиционного материала3.тест-куль тураI

102. Вид зон подавления роста микроорганизмов

103. Экспериментальная оценка тромборезистентных свойств указанных материалов проводилась определением влияния исследуемых материалов па показатели свёртывания нормальной плазмы человека 6? \ziJro .

104. Всего исследовано 48 образцов, каждый образец тестировался два,1 цы,результаты выражались в средней арифметической. Время свёртывания контрольной нормальной плазмы / без контакта с исследуемым материалом/ составляло 45+5 секунд.

105. Результаты испытаний отражены в таблице.1,986 Го/1. Состав компонентов

106. Показатели АПТВ нормальной плазмы человека /сек/.

107. До инкубации с После инкуба-мат ериалом ции

108. ПДМС, н е н а п о л н е ннып45Ии-3. Композит, содержащий графит50 м.ч. с добавлением ПЭИ , Композит, содержащий грабит /50 м.ч./ с гидрогелевкм покрытием /состав- ПВС, глицерин, трипсин, Е/ВОу/ , Композит с покрытием, состоящим из ПВС, H^BOj и гепарина

109. Д'Ю полидпмстилсилоксон; ПВС - полившпловык спирт; ^ВОу- борная кислота; ПЭИ - полиэтиленимин; * ~ непокрытаяасть пластины;Пчасть пластины с покрытием.

110. В опытах инкубирования плазмы на пластинах с гидрогелевым окрытием, состоящим из ПВС, EJ ВО3 и гепарина и имеющих частичное окрытие Ш1астин/композитов/ выявлено уменьшение контактной ак-ивации плазмы, участки без покрытия такого влияния не оказывали.