ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ В СТРУКТУРЕ БЕЛКОВОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ БИОБЕЗОПАСНОГО МАТЕРИАЛА

Исследование структуры и способов модификации натуральных коллагеновых материалов является актуальным направлением современной науки, поскольку коллаген - это основной белок многих материалов, используемых в медицине. В том числе, одним из перспективных и доступных материалов, применяемых довольно обширно, является перикардиальная ткань крупного рогатого скота (КРС).[2] Одними из важнейших, после биологической совместимости, свойств коллагенсодержащих медицинских материалов, являются прочность и упругость. Эти свойства напрямую зависят от структуры ткани.[1]

Поскольку материалы, применяемые в медицине достаточно дорогостоящие, в качестве экспериментального объекта исследования использовалась натуральная кожа, состав и свойства которой практически полностью повторяют соединительные ткани, используемые в хирургии.

Для проведения экспериментальных исследований по установлению изменений структуры натурального коллаген содержащего материала проведена плазменная модификация натуральной кожи хромового и растительного дубления по ГОСТ 3674-74. Для предания биологически активных свойств натуральной коже проведено нанесение наноструктурированных покрытий с доказанной биологической активностью (Cu, Ti, Hf) на поверхность натурального биополимера методом конденсации из плазменной фазы (КИБ). Ряд образцов был подвергнут высокочастотной емкостной плазменной модификации (ВЧЕ). Режимы обработки образцов представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Обозначение образцов и режимы их обработки

Для определения гидрофильных свойств поверхности определили время впитывания капли модифицированной поверхности. Для этого использовался экспресс-метод определения. В таблице 1.2 приведено время впитывания воды материалом в секундах. На рисунке 1.2 приведен график измерений.

Таблица 1.2 – Результаты измерений времени впитывания капли поверхностью

Провели исследование пористости образцов с покрытиями пикнометрическим методом и с использованием поромера.

У кожевенных материалов с покрытием на поверхности объем пор меньше, чем у контрольного образца. Пористость кожевенных материалов с покрытием в основном больше пористости контрольного образца (кроме образца с ВЧЕ-покрытием и образца, покрытого с обеих сторон гафнием и титаном). Это можно объяснить тем, что условия нанесения покрытий – вакуум и температура, отрицательно воздействуют на пористость натуральных материалов. Часть пор ссыхается, слипается. Часть пор забивается капельной фазой. Для снижения данного эффекта проводят емкостную высокочастотную обработку объемно-пористого материала.

Целью данного эксперимента было изучение изменения структуры белковой составляющей. Для этого исследовали структурные характеристики материала при помощи рентгеновских лучей (рентгеноструктурный анализ)

На рисунках 1.4 и 1.5 представлены диаграммы образцов.

По дифрактограммам видно, что структура белковой составляющей совсем не изменилась. Это можно наблюдать по схожести пиков на рисунках. Острый пик при 11.29° указывает на расстояние между молекулярными цепями a-спирали, в то время как широкий рефлекс (размытый максимум) при 4,6° (0,45 нм) соответствует аморфному рассеянию вследствие неупорядоченности компонентов коллагеновых волокон. Пик небольшой интенсивности (0,29 нм) соответствует периодичности между аминокислотными остатками вдоль коллагеновых молекул тройных спиралей, то есть межвитковому расстоянию в a-спирали. Так же можно отметить, что образцы с ВЧЕ обработкой имеют покрытие лучше, чем образцы обработанные ВЧЕ, подтверждением этому является пики указанные на рисунке 4.6 2,8°.

Проведено исследование гидрофобных и гидрофильных свойств поверхностей образцов. Результаты измерений времени впитывания капли поверхностью представлены в таблице 1.2. По результатам видно, что высокую степень гидрофобности показали образцы кожи хромового и хромрастительного дубления с покрытием. Наиболее гидрофильна – кожа вет-блю без покрытия и обработки.

Провели исследование пористости образцов. Пористость кожевенных материалов с покрытием в основном больше пористости контрольного образца.

Для оценки изменения укладки волокон провели микроскопию срезов. Установлено, что нанесение металлического покрытия на коллагенсодержащий материал методом КИБ приводит к уплотнению волокон кожи хромового дубления.

ВЧЕ обработка наносилась на образцы для лучшего сцепления покрытия с материалом. Выяснилось, что обработка ВЧЕ и нанесение покрытия методом КИБ никак не влияет на структуру образцов. Было установлено, что образцы обработанные ВЧЕ имеют лучшее покрытие, чем образцы не подвергшиеся обработки. Это хорошо заметно на дифрактограммах (рисунки 4.6 и 4.7). Можно сделать вывод, что при нанесении покрытия на кожу, допускает обработку ВЧЕ.

Список литературы

1.   Мазуров В. И. Биохимия коллагеновых белков. – Москва.: «Медицина», 1974. – 248 с.

2.   Райх Г. Коллаген (Проблемы, методы, исследования, результаты)/ Г. Райх; Перевод с немецкого О.О. Баблоян, Л.П. Истранов. – М.: Легкая индустрия, 1969. – 328 с.