Номер части:
Журнал

РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ХИРУРГИЧЕСКИХ МОНОНИТЕЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ГАЗОВЫМ РАЗРЯДОМ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:


Современный синтетический хирургический шовный материал – это высокотехнологичный фармацевтический продукт, который подразделяется на абсорбируемый (рассасываемый) и неабсорбируемый (нерассасываемый), монофиламентный и мультифиламентный. Основными характеристиками этих нитей являются физико-механические и биологические свойства. [1-3] .

 Монофиламентные шовные нити в настоящее время более востребованы в хиругической практике по сравнению с мультифиламентными, так как  мононити, как правило, монолитны,  биоинертны, для них не характерен «фитильный» эффект и они способны удерживать края разреза в течение не менее шести недель [4,5].  Наиболее широко востребованными неабсорбируемыми материалами  являются нейлон и  полипропилен.  Хирургическим нитям  на их основе  присуща наилучшая комбинация биосовместимости и механических свойств по сравнению с другими синтетическими материалами. Последние достижения химического производства и текстильной промышленности России позволяют разрабатывать новые биологически активные шовные материалы:  хирургические нити  с различными видами оболочек  и с использованием нового поколения высокомолекулярных соединений [6]. Однако,  несмотря на достигнутые успехи в области синтетических  хирургических нитей и их широкого ассортимента, до настоящего момента в хирургической практике не существует    универсального шовного материала. Недостатки мононитей, по мнению многих исследователей, связаны с состоянием ее поверхности.

 Для оптимизации эксплуатационных свойств хирургических шовных материалов и повышения биосовместимости используются различные способы их поверхностной модификации [7]. Среди многообразия методов выделяются плазменные, приводящие к изменению   состояния  приповерхностного слоя и его структуры [7,8].

Исследованию подвергались образцы исходных и плазменно- модифицированных полипропиленовых (ПП) мононитей условного номера 1, согласно формокопее США, у которых изучали поверхностную структуру и механические свойства. Внешний вид  исходных ПП мононитей, полученный на электронном микроскопе марки OLS 4100LEX, представлен на рис.1.

Рисунок 1.  Внешний вид (а) и 3D изображение (б) исходного образца ПП мононити

 

Поверхность  образца ПП монони, как следует из  рисунка 1,  имеет явно выраженную ориентационную структуру в направлении оси волокна. При этом  структура поверхности представляет систему  с переходом высот и впадин, которая  типична для высоко ориентированных полимеров. В дополнение вдоль оси волокон наблюдаются различные мелкие включения неправильной формы.

Значения параметров шероховатости образцов исследуемой мононити представлены в таблице 1.

                                                                                                                Таблица 1

    Значения параметров шероховатости поверхности исходной ПП мононити

Образец

Параметры шероховатости

высота неровностей профиля по девяти точкам, Rz, мкмсреднее арифметическое отклонение профиля, Ra, мкмсреднее квадратическое отклонение профиля, Rq, мкм
10,2000,0520,061
20,1980,0500,060
30,1910,0490,059
40,1880,0480,058
50,1890,0510,060
60,1820,0490,058
70,1940,0520,061
80,1900,0490,058
90,1890,0470,057
Ср. значение0,19120,04960,0591

Представленные экспериментальные данные свидетельствуют о разбросе значений для высоты неровностей профиля по девяти точкам (Rz) – 0,1912±0,0054 мкм, для среднего арифметического отклонения профиля (Ra) – 0,0496±0,0017 мкм, для среднего квадратичного отклонения профиля (Rq) — 0,0591±0,0015 мкм.

С целью выравнивания поверхности ПП нитей проводили модификацию поверхности исходных образцов поливинилиденфторидом (ПВДФ) марки DS201 (Россия, «Русская химическая компания»)  с помощью  низкотемпературной плазмы  на экспериментальной высокочастотной емкостной (ВЧЕ) плазменной установке, сконструированной в КНИТУ. .

Модификацию  ПП мононитей проводили в плазмообразующем газе – аргон. Рабочее давление в разрядной камере составляло 13-26 Па,  расход плазмообразующего газа – в пределах 0,04-0,08 г/с. Режим плазменной обработки регулировали путем изменения мощности ВЧЕ разряда и продолжительности обработки  мононитей.

 Изображения поверхностей ПП мононитей при различных параметрах обработки представлены на рис.3,4.  При плазмохимической обработке на поверхности образца ПП мононити формируется слой ПВДФ толщиной в десятки и сотни нанометров, т.е. примерно на 2-3 порядка меньше толщины моноволокна. При различной длительности процесса на поверхности ПП мононити наблюдаются изменения: от фрагментарного до формирования неравномерного слоя ПВДФ, что свидетельствует о коагуляции  аэрозоля присадки (ПВДФ) в виде глобул около поверхности..

Рисунок 3 – Внешний вид (а) и 3D изображение (б) образца  мононити с нанесенным покрытием из ПВДФ в ВЧЕ плазме при длительности – 4 мин.

Значения параметров шероховатости поверхности модифицированных образцов приведены в таблице 2.

Рисунок 4.Внешний вид (а) и  3D изображение (б)  образца  мононити с нанесенным покрытием из ПВДФ в ВЧЕ плазме  при длительности – 10 мин.

Адгезию слоев из ПВДФ на опытных образцах полипропиленовой мононити определяли по отрыву липкой адгезионной ленты Scotch 810, фиксируя, какое количество покрытия удаляется с поверхности мононити, согласно стандарту ASTM D3359-02.

Экспериментальными исследованиями установлен достаточный уровень адгезии сформированного ПВДФ покрытия к ПП мононити, отрыв во всех случаях проходил по границе раздела адгезионная лента – покрытие,  не зафиксировано отслоений или осыпания покрытия.

Фрикционные испытания  образцов хирургической мононити до и после плазменной обработки проводили путем регистрирования усилия, необходимого для протягивания  нити по мокрой поверхности образца замшевой кожи как имитатору биоткани. Скорость нагружения составляла 10мм./мин. Виды типовых кривых нагружения представлены на рис. 5, которые

свидетельствуют, что усилия протягивания на имитаторе биологической ткани

                                                                                                Таблица 2

 Значения параметров шероховатости поверхностей образцов  

ПП  мононити в зависимости от режимов плазменной обработки

Условия   плазмообработки

Параметры шероховатости

W, кВтt, минRz, мкмRa, мкмRq, мкм
0,2320,0560,059
130,4980,0850,106
1100,2480,0550,072
1151,1480,1960,252
3,530,6280,1400,176
3,5100,4540,1030,127
3,5150,9560,1530,290

до и после плазмохимической обработки практически идентичны и обладают одинаковыми трибологическими свойствами. Усилие страгивания образцов ПП   мононитей, модифицированных ПВДФ в ВЧЕ плазме, незначительно превышает усилие страгивания не обработанных образцов, однако разница между этими значениями незначительна и  попадает в область ошибки эксперимента.

Усилие протягивания  образцов ПП мононити, модифицированных ПВДФ в ВЧЕ плазме, наоборот, несколько меньше  усилия протягивания не обработанных образцов, но различие также незначительно. Существенно различаются виды кривых нагружения. Кривая для опытных образцов ПП мононити, модифицированной в ВЧЕ плазме  ПВДФ, равномернее, участок, характеризующий момент протягивания образца, более прямолинейный, без рывков и перегибов. Кривая   нагружения   для  образцов  ПП  мононити  без обработки имеет ломаный вид.

Рисунок 5 – Фрикционное сопротивление протяжке модифицированных в ВЧЕ плазме с ПВДФ (1) и исходных (2)  образцов ПП мононити

 После достижения пика нагрузки  (момент страгивания образца) усилие снижается, начинается участок скольжения мононити, затем нагрузка вновь возрастает, т.е. скольжение затрудняется. В целом, участок кривой, характеризующий момент протягивания, для необработанных образцов — неравномерный.

Таким образом, несмотря на то, что после плазмохимической обработки шероховатость опытных образцов незначительно увеличивается (Ra на 0,009 мкм и Rz на 0,057 мкм), усилия страгивания и протягивания нитей через имитатор биоткани существенно не различаются. Напротив полученные данные показывают, что после плазмохимической обработки морфология поверхности полипропиленовых мононитей выравнивается, скрываются дефекты поверхности, о чем свидетельствует характер полученных кривых нагружения для образцов до и после обработки.

Механические характеристики опытных образцов полипропиленовой мононити без обработки и после плазменной обработки с ПВДФ представлены в таблице 3.

Плазмохимическая обработка, как следует из таблицы 3, не снижает механические характеристики исходной ПП мононити, а механические свойства в простом узле модифицированной  ПВДФ стерильной нити соответствуют требованиям нормативных документов.

                                                                                                       

                                                                                                           Таблица 3.

        Механические свойства образцов ПП мононити

НаименованиеЕд. изм.Диапазон допустимых значенийЗначения механических характеристик
 исходной мононитимодифицированной мононити  ПВДФ
Условный номер111
Метрический размер444
Диаметрмм0,400-0,4990,4760,479
Разрывная нагрузка в простом узле стерильной нити, не менееН31,051,350,7
Удлинение при разрыве нити в простом узле, не более%34,016,916,8

Таким образом проведенные исследования  свидетельствуют, что ВЧЕ плазменная модификация  мононитей улучшает их поверхностные свойства, а физико-механические характеристики соответствуют требованиям ГОСТ Р 53005-2008.

 Список литературы

  1. Бонцевич Д. Н. Хирургический шовный материал.  Мн.: Интеграция, 2005. — 118 с.
  2.  Третьяк С.И. Хирургический шовный материал.  Мн.: БГМУ, 2011.-56с.
  3. Хирургическая шовная нить и способ ее получения//Шилько С.В., Гракович П.Н., Аничкин В.В., Бонцевич Д.Н., Хиженок В.Ф., Паркалов С.В., Глазырин Н.П./ Пат. России № 2275210, опубл. 27.04.2006
  4. Пат. № 4911165 США, МПК7 А 61 L 017/00. Эластичные хирургические нити из полипропилена Текст. / Lennard; David J.; Menezes etal.; заявитель Ethicon, Inc, № 285317; заявл. 12.12.1988; опубл. 27.03.1990.
  5. Гриднева А.В. Разработка технологии получения и исследование свойств нерассасывающихся хирургических нитей на основе синтетических полимеров: дис. канд. техн. наук. СПб., 2010.- 243с.
  6. Жуковский В.А. Хирургические шовные материалы с полимерными покрытиями. — М.: ГУ Институт хир. им. А.В. Вишневского,  1998. — С. 158-160.
  7. Кузьмин С.М. Обеспечение плазмохимического модифицирования текстильных материалов при атмосферном давлении. — М.: Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. — 2006. Т.49. — Вып.8. — С.66-70.
  8.   Рыбкин В.В. Низкотемпературная плазма как инструмент модификации поверхности полимерных материалов. М.: Химия,  2000. — № 3. — С.58–63.
    РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ХИРУРГИЧЕСКИХ МОНОНИТЕЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ГАЗОВЫМ РАЗРЯДОМ
    Written by: Гришанова Ирина Александровна, Зенитова Любовь Андреевна, Спиридонова Регина Романовна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 03/27/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)
    Available in:Ebook
Записи созданы 6765

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх