RU2738307C1 - Method for producing thromboresistant medical products - Google Patents
Method for producing thromboresistant medical products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738307C1 RU2738307C1 RU2020117237A RU2020117237A RU2738307C1 RU 2738307 C1 RU2738307 C1 RU 2738307C1 RU 2020117237 A RU2020117237 A RU 2020117237A RU 2020117237 A RU2020117237 A RU 2020117237A RU 2738307 C1 RU2738307 C1 RU 2738307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sio
- film
- titanium
- thromboresistant
- article
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract 3
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 title abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 polyphenylmethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 210000001772 blood platelet Anatomy 0.000 abstract description 15
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 abstract description 5
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 9
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 9
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010062506 Heparin-induced thrombocytopenia Diseases 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N acryloyl chloride Chemical class ClC(=O)C=C HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007675 cardiac surgery Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 210000003709 heart valve Anatomy 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 1
- 206010014523 Embolism and thrombosis Diseases 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007625 Hirudins Human genes 0.000 description 1
- 108010007267 Hirudins Proteins 0.000 description 1
- 108010064983 Ovomucin Proteins 0.000 description 1
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000001435 Thromboembolism Diseases 0.000 description 1
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 241000245032 Trillium Species 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002769 anti-restenotic effect Effects 0.000 description 1
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 description 1
- 229960004676 antithrombotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- WQPDUTSPKFMPDP-OUMQNGNKSA-N hirudin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(OS(O)(=O)=O)=CC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H]1NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H]([C@@H](C)CC)NC(=O)[C@@H]2CSSC[C@@H](C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@H](C(NCC(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N2)=O)CSSC1)C(C)C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H]1NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H]([C@@H](C)O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@@H](N)C(C)C)C(C)C)[C@@H](C)O)CSSC1)C(C)C)[C@@H](C)O)[C@@H](C)O)C1=CC=CC=C1 WQPDUTSPKFMPDP-OUMQNGNKSA-N 0.000 description 1
- 229940006607 hirudin Drugs 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 210000004925 microvascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 210000002433 mononuclear leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 210000004623 platelet-rich plasma Anatomy 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 210000001243 pseudopodia Anatomy 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 208000037803 restenosis Diseases 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 208000037804 stenosis Diseases 0.000 description 1
- 230000036262 stenosis Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000001732 thrombotic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/06—Titanium or titanium alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/34—Macromolecular materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
- C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно, к созданию тромборезистентных медицинских изделий из титана и его сплавов, которые применяются в медицинской промышленности и контактируют с кровью, например, механические клапаны сердца, насосы для механической поддержки работы сердца, кардиостимуляторов и т.д.The invention relates to medicine, namely, to the creation of thromboresistant medical products made of titanium and its alloys, which are used in the medical industry and come into contact with blood, for example, mechanical heart valves, pumps for mechanical support of the heart, pacemakers, etc.
Известно, что взаимодействие имплантатов с биологической средой организма во многом зависит от их поверхностных свойств, которые играют непосредственную роль в различных постимплантационных биологических реакциях, включая преципитацию различных минералов, адсорбцию белка, адгезию и пролиферацию клеток [1]. В приложении к приборам (механические насосы) и стентам для хирургического лечения ишемической болезни сердца избыточность воспалительных клеточно-молекулярных реакций на границе раздела "искусственная поверхность/ткань" повышает риск тромбоза.It is known that the interaction of implants with the biological environment of the body largely depends on their surface properties, which play a direct role in various post-implantation biological reactions, including the precipitation of various minerals, protein adsorption, adhesion and cell proliferation [1]. When applied to devices (mechanical pumps) and stents for the surgical treatment of coronary artery disease, redundancy of inflammatory cell-molecular reactions at the artificial surface / tissue interface increases the risk of thrombosis.
Для профилактики и терапии различных тромбоэмболических заболеваний и их осложнений, при тромбозах и эмболиях магистральных вен и артерий, сосудов мозга, глаза, при операциях на сердце и кровеносных сосудах [2] используют покрытия на основе гепарина, в частности белково-гепариновое покрытие «Bioline» [3], биоактивное гепариновое покрытие «Carmeda» и биопассивное гепариновое покрытие «Trillium» [4].For the prevention and treatment of various thromboembolic diseases and their complications, for thrombosis and embolism of the great veins and arteries, vessels of the brain, eyes, during operations on the heart and blood vessels [2], heparin-based coatings are used, in particular, the protein-heparin coating "Bioline" [3], bioactive heparin coating “Carmeda” and biopassive heparin coating “Trillium” [4].
Тем не менее, покрытия на основе гепарина могут быть противопоказаны для определенной группы пациентов с гепарин-индуцированной тромбоцитопенией [5]. Кроме этого, серьезным недостатком использования гепарина заключается в том, что он не может нормально сосуществовать со средствами, которые предотвращают рестеноз (повторное сужение артерии, возникшее в том месте, где ранее хирургическим путем стеноз был устранен) [6]. Например, если смешать гепарин с антитромботическим средством в полимерном покрытии, гепарин, благодаря своей гидрофильной природе, будет мешать получению желаемого профиля элюирования антирестенозного средства. Например, терапевтическое средство включают в матрицу полимерного покрытия с помощью обработки растворителем. Если антикоагулянт также включен в полимерную матрицу, он будет неуправляемым образом притягивать воду. Это может случиться во время формирования покрытия или когда покрытое устройство имплантировано, и окажет неблагоприятное воздействие на стабильность или эффективность средства и/или помешает получению желаемого профиля элюирования [6].However, heparin-based coatings may be contraindicated in a certain group of patients with heparin-induced thrombocytopenia [5]. In addition, a serious disadvantage of using heparin is that it cannot coexist normally with agents that prevent restenosis (re-narrowing of an artery that has arisen in the place where stenosis was previously surgically removed) [6]. For example, if heparin is mixed with a polymer-coated antithrombotic agent, heparin, due to its hydrophilic nature, will interfere with the desired elution profile of the anti-restenotic agent. For example, a therapeutic agent is incorporated into a polymer coating matrix by treatment with a solvent. If the anticoagulant is also included in the polymer matrix, it will attract water in an uncontrolled manner. This can occur during coating formation or when the coated device is implanted and will adversely affect the stability or efficacy of the agent and / or interfere with the desired elution profile [6].
Известен способ получения тромборезистентного полимерного материала путем радиационной привитой сополимеризации смеси гидрофильного мономера и ненасыщенного биологически активного соединения при массовом соотношении гидрофильный мономер ненасыщенное биологически активное соединение 1:0,2 - 1:1, где в качестве ненасыщенного биологически активного соединения используют смесь ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты гирудина и ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты овомукоида из белка утиных яиц при массовом соотношении 1:0,8-1:2 [7].A known method of producing thromboresistant polymer material by radiation grafted copolymerization of a mixture of a hydrophilic monomer and an unsaturated biologically active compound at a weight ratio of a hydrophilic monomer unsaturated biologically active compound 1: 0.2 - 1: 1, where a mixture of acylated acrylic acid chloride is used as an unsaturated biologically active compound hirudin and ovomucoid acylated with acrylic acid chloride from duck egg protein at a mass ratio of 1: 0.8-1: 2 [7].
Данный способ применим для изделий, выполненных из полимера. Проблема тромборезистентности остается нерешенной для металлических изделий медицинского назначения.This method is applicable for products made of polymer. The problem of thromboresistance remains unresolved for metal medical devices.
Известен способ снижения адгезии тромбоцитов на титановых материалах и сплавах [8], взятый нами за прототип. Способ осуществляется в следующей последовательности: 1. Электронно-пучковая обработка изделия с использованием обратной полярности 28 кВ (изделие находится под потенциал анода); 2. Электронно-пучковая обработка прямой полярности 17 кВ (изделие находится под потенциалом анода); 3. Электронно-пучковая обработка прямой полярности 25 кВ (изделие находится под потенциалом анода); 4. Нанесение алмазоподобного углеродного покрытия (DLC).A known method of reducing platelet adhesion on titanium materials and alloys [8], taken by us as a prototype. The method is carried out in the following sequence: 1. Electron-beam processing of the product using reverse polarity of 28 kV (the product is under the anode potential); 2. Electron-beam processing of direct polarity 17 kV (the product is at the anode potential); 3. Electron beam processing of direct polarity 25 kV (the product is at the anode potential); 4. Application of diamond-like carbon coating (DLC).
Недостатком этого технического решения - прототипа является то, что технологический процесс усложнен количеством производимых операций для достижения эффекта тромборезистентности. Кроме этого, для повышения износостойкости используется алмазоподобный углерод (DLC), характеризуемый высокими внутренними напряжениями, что приводит к низкой адгезионной прочности покрытия и, соответственно, снижает долговечность и срок эксплуатации изделий.The disadvantage of this technical solution - the prototype is that the technological process is complicated by the number of operations performed to achieve the effect of thromboresistance. In addition, diamond-like carbon (DLC) is used to increase wear resistance, which is characterized by high internal stresses, which leads to a low adhesive strength of the coating and, accordingly, reduces the durability and service life of products.
Задачей предлагаемого изобретения является создание тромборезистентных медицинских изделий из титана и его сплавов.The objective of the present invention is to create thromboresistant medical products made of titanium and its alloys.
Техническим результатом является:The technical result is:
- снижение количества адгезированных тромбоцитов на поверхности изделий медицинского назначения;- a decrease in the number of adhered platelets on the surface of medical devices;
- улучшение медико-биологических свойств изделий, проявляющееся в отсутствии цитотоксичности по отношению к клеткам крови.- improvement of medico-biological properties of products, manifested in the absence of cytotoxicity in relation to blood cells.
Другим техническим результатом является также придание поверхности изделий повышенной износостойкости, вследствие высокой твердости и низкого коэффициента трения.Another technical result is also giving the surface of products increased wear resistance due to high hardness and low coefficient of friction.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения - способа получения тромборезистентных изделий медицинского назначения, выполненных из титана и сплавов на его основе, достигается тем, что в известном способе, включающем электронно-пучковую обработку изделия под катодным потенциалом с последующим нанесением биосовместимого покрытия на основе углерода, согласно изобретению, в качестве покрытия применяется a-C:H:SiOx пленка, нанесенная на поверхность изделия.The specified technical result in the implementation of the invention - a method of obtaining thromboresistant medical products made of titanium and alloys based on it, is achieved by the fact that in the known method, including electron-beam treatment of the product under cathodic potential followed by the application of a biocompatible coating based on carbon, according to According to the invention, an aC: H: SiO x film applied to the surface of the product is used as a coating.
Нанесение a-C:H:SiOx пленки производят из кремнийорганической жидкости полифенилметилсилоксан ПФМС-2/5Л. Полученные a-C:H:SiOx пленки на титановых изделиях обладают высокой совместимостью с биологической средой человека, обладают тромборезистентностью, а также имеют низкие внутренние напряжения, по сравнению с алмазоподобными углеродными пленками (DLC), за счет наличия Si-C связей, которые длиннее связей С-С (длина связей Si - C составляет 1,89 , а длина связей С-С - 1,54 ).Deposition of aC: H: SiO x films are produced from organosilicon liquid polyphenylmethylsiloxane PFMS-2 / 5L. The obtained aC: H: SiO x films on titanium articles have high compatibility with the human biological environment, have thrombotic resistance, and also have low internal stresses, compared to diamond-like carbon films (DLC), due to the presence of Si-C bonds, which are longer than bonds C-C (the length of the Si - C bonds is 1.89 , and the length of the C-C bonds is 1.54 ).
Целесообразно нанесение a-C:H:SiOx пленки осуществлять на поверхность изделия, предварительно нагретую ионным потоком из аргоновой плазмы до температуры 170±20°С для обеспечения высокой подвижности адсорбированных атомов и получения структуры с заданными свойствами.It is advisable to apply the aC: H: SiO x film to the surface of the article, preheated by an ion flow from an argon plasma to a temperature of 170 ± 20 ° C to ensure high mobility of adsorbed atoms and obtain a structure with desired properties.
Кроме того, электронно-пучковая обработка поверхности изделий осуществляется с использованием импульсного широкоапертурного низкоэнергетического сильноточного электронного пучка, находящихся под катодным потенциалом с плотностью энергии 3-10 Дж/см и количеством импульсов 5-10 раз.In addition, the electron-beam processing of the surface of products is carried out using a pulsed wide-aperture low-energy high-current electron beam under the cathode potential with an energy density of 3-10 J / cm and the number of pulses 5-10 times.
Для удобства проведения медико-биологических исследований нами выбран образец в форме пластины размером 40×40×1 мм3 из титана марки ВТ6, широко используемого в медицинской практике. Технология получения тромборезистентных изделий также осуществлялась и на других марках титана ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ6С.For the convenience of biomedical research, we have selected a sample in the form of a plate with a size of 40 × 40 × 1 mm 3 made of VT6 titanium, which is widely used in medical practice. The technology of obtaining thromboresistant products was also carried out on other grades of titanium VT1-0, VT1-00, VT6S.
Способ реализуется в несколько стадий.The method is implemented in several stages.
1. Осуществляется очистка образца в ультразвуковой ванне, наполненной сначала изопропиловым спиртом, затем ацетоном и дистиллированной водой в течение 10 минут в каждой жидкости. После этого образцы высушиваются.1. The sample is cleaned in an ultrasonic bath filled first with isopropyl alcohol, then with acetone and distilled water for 10 minutes in each liquid. After that, the samples are dried.
2. Образцы загружаются в вакуумную камеру, где осуществляется обработка поверхности образца с помощью низкоэнергетического сильноточного электронного пучка с плотностью энергии 3-10 Дж/см2 и количеством импульсов 5-10 раз в условиях низкого вакуума, остаточное давление 10-4 Па.2. The samples are loaded into a vacuum chamber, where the surface of the sample is processed using a low-energy high-current electron beam with an energy density of 3-10 J / cm 2 and a number of pulses 5-10 times in a low vacuum, a residual pressure of 10 -4 Pa.
3. Производится нанесение a-C:H:SiOx пленки. В качестве плазмообразующего прекурсора для формирования a-C:H:SiOx пленок использовался полифенилметилсилоксан. Обеспечивалось остаточное давление в камере порядка 10-2 Па. Перед нанесением пленки производилась очистка поверхности подложек ионным потоком в аргоновой плазме, обеспечивающая удаление оксидных соединений с поверхности и нагрев поверхности с целью обеспечения высокой подвижности адсорбированных атомов. В этом случае давление аргона составляло 0,3 Па, а к подложкодержателю прикладывалось импульсное биполярное напряжение смещения амплитудой отрицательного импульса 1000±50 В, частотой следования импульсов 100 кГц и коэффициентом заполнения 60%. Ток накала составлял 45±5 А, а ток разряда 7±0,5 А при напряжении горения 100±10 В. Температура изделий контролировалась термопарой К-типа и составляла 170±20°С. После этого производилось нанесение a-C:H:SiOx пленки в смеси аргона и полифенилметилсилоксана при давлении 0,1 Па. В этом случае ток разряда составлял 5±1 А при напряжении горения 140±10 В, а к подложкодержателю прикладывалось импульсное биполярное напряжение смещения с амплитудой отрицательного импульса 500±50 В, частотой следования импульсов 100 кГц и коэффициентом заполнения 60%. Амплитуда смещения, прикладываемого к подложкодержателю, оказывает влияние на изменение механических и трибологических свойств. Оптимальной величиной амплитуды отрицательного импульса смещения с точки зрения максимальной износостойкости является 500±50 В [9]. Исследование адгезии тромбоцитов.3. The aC: H: SiO x film is applied. Polyphenylmethylsiloxane was used as a plasma-forming precursor for the formation of aC: H: SiO x films. Provided a residual pressure in the chamber of the order of 10 -2 Pa. Before film deposition, the surface of the substrates was cleaned with an ion flow in an argon plasma, which removed oxide compounds from the surface and heated the surface in order to ensure high mobility of adsorbed atoms. In this case, the argon pressure was 0.3 Pa, and a pulsed bipolar bias voltage was applied to the substrate holder with a negative pulse amplitude of 1000 ± 50 V, a pulse repetition rate of 100 kHz, and a duty cycle of 60%. The heating current was 45 ± 5 A, and the discharge current was 7 ± 0.5 A at a combustion voltage of 100 ± 10 V. The temperature of the products was controlled by a K-type thermocouple and was 170 ± 20 ° C. After that, the aC: H: SiO x film was deposited in a mixture of argon and polyphenylmethylsiloxane at a pressure of 0.1 Pa. In this case, the discharge current was 5 ± 1 A at a combustion voltage of 140 ± 10 V, and a pulsed bipolar bias voltage was applied to the substrate holder with a negative pulse amplitude of 500 ± 50 V, a pulse repetition rate of 100 kHz, and a duty cycle of 60%. The amplitude of the bias applied to the substrate holder affects the change in mechanical and tribological properties. The optimal amplitude of the negative displacement pulse from the point of view of maximum wear resistance is 500 ± 50 V [9]. Study of platelet adhesion.
Для исследования адгезии тромбоцитов образцов из крови здорового взрослого донора получали 50 мл плазмы, обогащенной тромбоцитами, с помощью центрифугирования и сепарации форменных элементов крови. Полученную плазму разводили 0,9% раствором хлорида натрия в соотношении 1:1. Образцы материала погружали в полученный раствор тромбоцитов и инкубировали при температуре 37°С в течение 30 минут. Затем образцы промывали дистиллированной водой для удаления слабо адгезированных тромбоцитов. Оставшиеся на поверхности тромбоциты фиксировали в 2% растворе глутаральдегида при комнатной температуре в течение 1 часа и высушивали в термостате при температуре 37°С. После этого образцы покрывали слоем хрома толщиной 5 нм и производили исследование поверхности методом растровой электронной микроскопии. Расчет площади, занятой тромбоцитами, производился с помощью программы ImageJ. Кроме этого, оценивалась морфология адгезированных тромбоцитов, а именно выраженность образовываемых псевдоподий и площадь адгезии, как маркер степени тромбогенности покрытий.To study platelet adhesion of samples from the blood of a healthy adult donor, 50 ml of platelet-rich plasma was obtained by centrifugation and separation of blood cells. The resulting plasma was diluted with 0.9% sodium chloride solution in a 1: 1 ratio. Samples of the material were immersed in the obtained platelet solution and incubated at 37 ° C for 30 minutes. Then the samples were washed with distilled water to remove poorly adhered platelets. The platelets remaining on the surface were fixed in a 2% glutaraldehyde solution at room temperature for 1 hour and dried in a thermostat at 37 ° C. After that, the samples were covered with a 5 nm layer of chromium and the surface was examined by scanning electron microscopy. The area occupied by platelets was calculated using the ImageJ software. In addition, the morphology of adhered platelets was assessed, namely the severity of the formed pseudopodia and the adhesion area as a marker of the degree of thrombogenicity of the coatings.
На Фиг. 1 приведены изображения адгезированных тромбоцитов на поверхности образца из титана марки ВТ6 до (а) и после (б) нанесения a-C:H:SiOx пленки, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Показано, что после реализации предложенного способа количество адгезированных тромбоцитов существенно снижается. Так, на образцах (а) без реализации предложенного способа на участке размером 300×300 мкм2 площадь, занятая тромбоцитами, составляет 80-85%.FIG. Figure 1 shows images of adhered platelets on the surface of a VT6 titanium sample before (a) and after (b) deposition of aC: H: SiO x films obtained by scanning electron microscopy (SEM). It is shown that after the implementation of the proposed method, the number of adhered platelets is significantly reduced. So, on samples (a) without the implementation of the proposed method in an area of 300 × 300 μm 2, the area occupied by platelets is 80-85%.
После реализации способа на аналогичном участке площадь, занятая тромбоцитами, снижается до 5-10%.After the implementation of the method in a similar area, the area occupied by platelets is reduced to 5-10%.
ЦитотоксичностьCytotoxicity
Исследование in vitro цитотоксичности при прямом 24-ч контакте с образцами (титан и титан с нанесенной a-C:H:SiOx пленкой) показало, что доля жизнеспособных клеток в исследуемых группах образцов составляет около 80%. Согласно международному стандарту ISO 10993-5-2009 это свидетельствует в пользу отсутствия цитотоксичности образцов в отношении мононуклеарных лейкоцитов крови человека.An in vitro study of cytotoxicity upon direct 24-h contact with samples (titanium and titanium with a coated aC: H: SiO x film) showed that the proportion of viable cells in the studied groups of samples is about 80%. According to the international standard ISO 10993-5-2009, this testifies in favor of the absence of cytotoxicity of the samples against human mononuclear leukocytes.
Таким образом, показано, что при реализации данного способа удается кардинально снизить адгезию тромбоцитов к поверхности изделий совместимых с биологической средой человека, выполненных из титана и сплавов на его основе, что очень важно для использования в медицине. Кроме этого, нанесенная a-C:H:SiOx пленка обеспечивает придание поверхности изделий повышенной износостойкости, вследствие высокой твердости и низкого коэффициента трения [9].Thus, it has been shown that when implementing this method, it is possible to drastically reduce the adhesion of platelets to the surface of products compatible with the human biological environment, made of titanium and alloys based on titanium, which is very important for use in medicine. In addition, the deposited aC: H: SiO x film provides the surface of products with increased wear resistance due to high hardness and low coefficient of friction [9].
Источники информации, принятые к рассмотрениюSources of information accepted for consideration
1. Ali N., Kousar Y., Okpalugo Т. I., Singh V., Pease М., Ogwu A.A., Jackson М.J. / Human micro-vascular endothelial cell seeding on Cr-DLC thin films for mechanical heart valve applications // Thin solid films. - 2006. - V. 515. - No. 1. - P. 59-65.1. Ali N., Kousar Y., Okpalugo T. I., Singh V., Pease M., Ogwu A.A., Jackson M.J. / Human micro-vascular endothelial cell seeding on Cr-DLC thin films for mechanical heart valve applications // Thin solid films. - 2006. - V. 515. - No. 1. - P. 59-65.
2. Машковский А.Д. Лекарственные средства. M. Медицина. 1993. Т. 2. С. 79-81.2. Mashkovsky A.D. Medicines. M. Medicine. 1993. T. 2.S. 79-81.
3. Пономаренко И.В., Шипулин В.М., Огуркова О.Н., Суслова Т.Е. / Эффекты применения биосовместимого покрытия экстракорпорального контура «Bioline» у кардиохирургических пациентов // Патология кровообращения и кардиохирургия. - 2013. - №17(2). - С. 51-56.3. Ponomarenko IV, Shipulin VM, Ogurkova ON, Suslova TE / Effects of application of the biocompatible coating of the extracorporeal contour "Bioline" in cardiac surgery patients // Circulatory pathology and cardiac surgery. - 2013. - No. 17 (2). - S. 51-56.
4. Севастьянов В.И., Бондаренко П.В., Немец Е.А. / Гемосовместимое гепаринсодержащее покрытие для обработки систем вспомогательного кровообращения и оксигенации крови // Перспективные материалы. - 2009. - №4. - С. 58-64.4. Sevastianov V.I., Bondarenko P.V., Nemets E.A. / Hemocompatible heparin-containing coating for treatment of auxiliary circulatory systems and blood oxygenation // Perspective materials. - 2009. - No. 4. - S. 58-64.
5. Дударенко С.В., Ежова О.А. / Гепарининдуцированная тромбоцитопения // Неотложная кардиология и кардиоваскулярные риски. - 2018. - Т. 2. - №1. - С. 252-257.5. Dudarenko S.V., Yezhova O.A. / Heparin-induced thrombocytopenia // Emergency cardiology and cardiovascular risks. - 2018. - T. 2. - No. 1. - S. 252-257.
6. RU 2472529, 20.01.2013 г.6. RU 2472529, 20.01.2013
7. RU 2556996 С1, 06.03.2014 г.7.RU 2556996 C1, 06.03.2014
8. US 2013/0230422 А1, 05.09.2013 г.8.US 2013/0230422 A1, 05.09.2013
9. RU 2718028 С1, 30.03.2020 г.9.RU 2718028 C1, March 30, 2020
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117237A RU2738307C1 (en) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | Method for producing thromboresistant medical products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117237A RU2738307C1 (en) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | Method for producing thromboresistant medical products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738307C1 true RU2738307C1 (en) | 2020-12-11 |
Family
ID=73835050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020117237A RU2738307C1 (en) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | Method for producing thromboresistant medical products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738307C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5605714A (en) * | 1994-03-29 | 1997-02-25 | Southwest Research Institute | Treatments to reduce thrombogeneticity in heart valves made from titanium and its alloys |
US20130230422A1 (en) * | 2010-09-17 | 2013-09-05 | Nagata Seiki Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for medical equipment for reducing platelet adhesion on a surface in contact with blood |
JP5296416B2 (en) * | 2008-05-23 | 2013-09-25 | 学校法人東海大学 | Antithrombotic material |
RU2503741C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Method of titanium surface modification |
RU2713210C1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-02-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Ставропольский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СтГМУ Минздрава России) | Method for making implants of different configuration from bt-6 alloy with diamond-like dielectric protective nanocoating |
-
2020
- 2020-05-12 RU RU2020117237A patent/RU2738307C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5605714A (en) * | 1994-03-29 | 1997-02-25 | Southwest Research Institute | Treatments to reduce thrombogeneticity in heart valves made from titanium and its alloys |
JP5296416B2 (en) * | 2008-05-23 | 2013-09-25 | 学校法人東海大学 | Antithrombotic material |
US20130230422A1 (en) * | 2010-09-17 | 2013-09-05 | Nagata Seiki Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for medical equipment for reducing platelet adhesion on a surface in contact with blood |
RU2503741C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Method of titanium surface modification |
RU2713210C1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-02-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Ставропольский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СтГМУ Минздрава России) | Method for making implants of different configuration from bt-6 alloy with diamond-like dielectric protective nanocoating |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Гренадеров А.С. Формирование a-C:H:SiOx плёнок методом плазмохимического осаждения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск 2018. 142 с.. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5840387A (en) | Sulfonated multiblock copolymer and uses therefor | |
Manivasagam et al. | Surface modification strategies to improve titanium hemocompatibility: a comprehensive review | |
US6387379B1 (en) | Biofunctional surface modified ocular implants, surgical instruments, medical devices, prostheses, contact lenses and the like | |
Montgomerie et al. | Improved hemocompatibility and reduced bacterial adhesion on superhydrophobic titania nanoflower surfaces | |
JP3485264B2 (en) | Biocompatible medical metal material to which a physiologically active substance is bound and method for producing the same | |
JP5619416B2 (en) | Substrate having an electron donating surface having metal particles containing palladium on the surface | |
US9603978B2 (en) | Plasma modified medical devices and methods | |
US4879135A (en) | Drug bonded prosthesis and process for producing same | |
JP2806510B2 (en) | Artificial organ membrane or medical device | |
Ma et al. | Multifunctional 3D micro-nanostructures fabricated through temporally shaped femtosecond laser processing for preventing thrombosis and bacterial infection | |
WO1996007444A1 (en) | Method of making fibrin coated substrates | |
JP2003047645A (en) | Sterilization method | |
JPH10249277A (en) | Biologically active coating on surface | |
JP2004520088A (en) | Drug admixture matrix | |
RU2738307C1 (en) | Method for producing thromboresistant medical products | |
CN116236614A (en) | TiO for catalyzing and releasing CO 2 Nanotube material, preparation method and application thereof | |
KR102131101B1 (en) | Method for preparation of ePTFE-based artificial vessels with enhanced hemocompatibility via selective plasma etching | |
Okpalugo et al. | DLC thin films for implantable medical devices | |
WO2018193779A1 (en) | Article used in contact with living body or biological sample, medical instrument, and artificial joint | |
EP1178851A1 (en) | Surface modification of substrates | |
Kitching et al. | Biomedical applications of plasma-deposited thin films | |
Wu | Bioinspired Design for Medical Applications | |
RU2354409C2 (en) | Method of manufacturing medication-releasing medical devices and device obtained with its application | |
Ghosh | Hemocompatibility of Titania Nanotube Arrays under Static and Dynamic Conditions | |
Sabino | Development of Surface Modifications on Titanium for Biomedical Applications |