[go: up one dir, main page]

RU2738307C1 - Method for producing thromboresistant medical products - Google Patents

Method for producing thromboresistant medical products Download PDF

Info

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
Application number
RU2020117237A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Гренадёров
Андрей Александрович Соловьев
Сергей Викторович Работкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН)
Priority to RU2020117237A priority Critical patent/RU2738307C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738307C1 publication Critical patent/RU2738307C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/04Metals or alloys
    • A61L27/06Titanium or titanium alloys
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28Materials for coating prostheses
    • A61L27/34Macromolecular materials
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L31/00Materials 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating 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

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to developing thromboresistant medical products, and discloses a method for producing thromboresistant medical products made from titanium and based alloys. According to the invention, the articles are treated with a pulsed low-energy high-current wide-aperture electron beam of direct polarity, the article is under potential of the cathode. Thereafter, a-C:H:SiOx film is applied with preliminary cleaning of article surface by ion flow in argon plasma, which provides removal of oxide compounds from surface and heating of surface to temperature of 170±20°C. Application of a-C:H:SiOx film is carried out in a mixture of argon and polyphenylmethyl siloxane at pressure 0.1 Pa. Method can be used in medical industry.
EFFECT: method enables reducing the amount of adherent thrombocytes on the surface of medical devices, and also improves the biomedical properties of the articles, manifested in the absence of cytotoxicity to blood cells; applied a-C:H:SiOx film also ensures imparting high wear resistance to articles due to high hardness and low friction coefficient.
4 cl, 1 dwg

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

Figure 00000001
, а длина связей С-С - 1,54
Figure 00000002
).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
Figure 00000001
, and the length of the C-C bonds is 1.54
Figure 00000002
).

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)

1. Способ получения тромборезистентных изделий медицинского назначения, выполненных из титана и сплавов на его основе, включающий электронно-пучковую обработку изделия под катодным потенциалом с последующим нанесением биосовместимого покрытия на основе углерода, отличающийся тем, что в качестве покрытия применяется a-C:H:SiOx пленка.1. A method for producing thromboresistant medical devices made of titanium and alloys based on titanium, including electron-beam treatment of the article under cathodic potential, followed by the application of a biocompatible coating based on carbon, characterized in that aC: H: SiO x is used as a coating film. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение a-C:H:SiOx пленки осуществляется в смеси аргона и полифенилметилсилоксана при давлении 0,1 Па.2. The method according to claim 1, characterized in that the aC: H: SiO x film is deposited in a mixture of argon and polyphenylmethylsiloxane at a pressure of 0.1 Pa. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение a-C:H:SiOx пленки осуществляется на поверхность изделия, нагретую ионным потоком из аргоновой плазмы до температуры 170±20°С.3. The method according to claim 1, characterized in that the application of the aC: H: SiO x film is carried out on the surface of the article heated by the ion flow from the argon plasma to a temperature of 170 ± 20 ° C. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электронно-пучковая обработка изделия осуществляется с использованием импульсного низкоэнергетического сильноточного широкоапертурного электронного пучка.4. The method according to claim 1, characterized in that the electron-beam processing of the article is carried out using a pulsed low-energy high-current wide-aperture electron beam.
RU2020117237A 2020-05-12 2020-05-12 Method for producing thromboresistant medical products RU2738307C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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