Основные пути решения

Формирование тонкопленочной элементной базы на основе многокомпонентных феррит-гранатовых систем с РЗ-замещением (R_xBi_x, Fe_yO₁₂, где R-Ce, Gd, Eu, Lu, Sm, Tb, Ho и т.д.) с помощью экологически чистой ионно-плазменной технологии осаждения. В основе работы всех устройств лежит эффект Фарадея.

7. Применение покрытий и плазменно-модифицированных поверхностей в медицинской технике

Углеродные материалы (графит, пироуглерод) широко используются в медицинской практике. Развитие ионно-плазменной техники и технологии дало толчок для создания новых углеродных пленочных материалов. Эти материалы обладают следующими характеристиками [26]:

являются диффузионным барьером для биологических сред, поскольку углерод имеет самый малый размер атома;

обладают высокой адгезией к материалу основы;

обеспечивают стойкость материалов основы (материалов, сплавы к агрессивным биологическим средам;

обеспечивают биосовместимость различных материалов с нанесенным покрытием;

методы ионно-плазменной технологии позволяют обеспечить заданные медико-биологические характеристики материалов (адгезивность для клеток и микроорганизмов, гемосовместимые свойства, бактерицидность, возможность селективного разделения материалов и др.) за счет изменения поверхностных свойств материала (заряд, рельеф и состав поверхности);

позволяет воспроизводимо заменять поверхность изделия, что обеспечивает возможность получения одноразовых изделий за счет нанесения и удаления углеродной пленки.

7.1.Основные направления применения покрытий и модифицированных поверхностей в медицинской технике

Модификация поверхности материалов с помощью ионно-плазменного нанесения углеродных пленок с конечной целью получения заданных поверхностных свойств (заряд, рельеф и состав поверхности) и, следовательно, заданных медико-биологических характеристик, биосовместимости, антибактериальной активности, адгезивности для клеток и микроорганизмов адсорбции белков и других гемосов-местимых свойств и т.д. (катетерные материалы, контактные линзы и др.) [25 - 34].

Создание новых материалов для разделения и очистки газовых и жидких сред, то есть материалов для искусственных органов: искусственная кожа, искусственное легкое, искусственная почка и печень и их компонентов - диализно-диффузионных мембран, ожоговых повязок и др. [26 - 31].

Усовершенствование методов стерилизации изделий медицинской техники [30].

7.2. Совершенствование методов стерилизации медицинских изделий

Ионно-плазменная экспресс-стерилизация на воздухе является универсальным процессом, который позволяет:

- стерилизовать изделия из различных материалов;

- проводить процесс при комнатной температуре;

- компактные установки для стерилизации могут быть расположены в любом месте медицинского учреждения вплоть до операционных;

- метод не требует камер со специальной защитой как радиационная стерилизация и позволяет в больших пределах варьировать объем стерилизации без большого увеличения расхода энергии в отличии от УФ-стерилизации. Привлекательная стерилизация инструмента с углеродным покрытием.

a) б)

Рис. 15. a) схема действия барьерного слоя на основе углерода;

б) схема бактерицидной обработки кислородом:

1 - ионы исходного материала;

2 - ионы углерода и водорода в пленке;

3 - атомы и ионы в газовой фазе (О^-; О^-2; О^-2N^-2);

4 - продукты сгорания в плазме кислорода пленки a-С:Н и других

углеводородных составляющих;

5 - микроорганизмы и другие водородные составляющие.

В настоящее время выпускается инструментарий на высококачественной и дорогостоящей основе: на основе монокристаллов алмаза, сапфира, фианита и др. Нанесение покрытия обеспечивает с одной стороны улучшение качества разреза за счет уменьшения коэффициента трения, а с другой стороны увеличивает время от заточки до заточки режущей кромки. Удаление покрытия и нанесение нового обеспечивает гарантированную стерилизацию инструмента, то есть "одноразовости" инструмента обеспечивается за счет покрытия при сохранении одной и той же основы инструмента.

Рис.16. Малогабаритная вакуумная установка

для стерилизации в клинических условиях

ПРИМЕНЕНИЕ:

· Нанесение и удаление алмазоподобных пленок. Получение "одноразового" инструмента за счет удаления покрытия и нанесения нового.

· Стерилизация изделий медицинской техники в плазме воздуха.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

· Скорость роста, мкм/мин - 0,1-1,0

· Скорость травления алмазоподобной пленки, мкм/мин - 0,05-0,01

· Рабочий объем, cм³ - 1,2×104

· Габариты установки, мм - 800 x 500 x 400

· Время экспресс стерилизации в плазме воздуха, мин - не более 10

ПРЕИМУЩЕСТВА:

· Обеспечение эффекта "одноразовости" медицинского инструмента за счет нанесения и удаления покрытий при одновременном увеличении срока службы инструмента.

· Возможность стерилизации в плазме воздуха.

7.3. Создание новых материалов для разделения

газовых и жидких сред на основе трековых мембран.

Рис.17. Основные направления применения новых материалов

для разделения газовых и жидких сред.

Основные характеристики перспективных мембран:

·биологическая совместимость;

·гемосовместимость;

·увеличение степени диализного эффекта для токсичных веществ с молекулярным весом от 30 до 3000 а.е., то есть увеличение диффузионной способности;

·повышение разрывной прочности мембран в условиях влагопоглощения по сравнении с прочностью мембран на основе целлюлозы (купрофана);

·уменьшение габаритов диализно - диффузионных мембран;

·снижение товарной стоимости готовых мембран.

Результаты предварительных исследований показали, что

полиэтилентерефталатные трековые мембраны (ПЭТФ ТМ) модифицированные плазмохимическим нанесением углеродных пленок обладают следующими гемосовместимыми свойствами:

·количество адсорбированного белка после инкубации

образца в течение 120 мин [СА]_t=120, мкг/см² - не более 1,25;

·относительный показатель адсорбции тромбоцитов, ОПАТ - не более 0,51;

·относительная константа скорости индуцированной

системы комплемента К_инд. (относительно купрофана) - не более 0,33.

Рис. 18. Зарядовые характеристики полимерных материалов,

модифицированных нанесением углеродных пленок.

Рис.19. Протяженные полимерные медицинские изделия

с углеродными пленками.

Применение

Искусственное питание, декомпрессия, дренирование различных органов, забор проб и др.

Технические характеристики:

Толщина покрытия, нм, не более 300

Диаметр наружный, мм 2,0-5,0

Диаметр внутренний, мм 1,0-1,5

Преимущества:

Химическая стойкость; антибактериальная активность.

Углеродные покрытия обеспечивают выполнение всей гаммы изделий при взаимодействии с биологическими средами.

Таблица 4.

Адгезивность для клеток соединительной ткани углеродных пленок,

нанесенных на ПЭТФ различными ионно-плазменными методами

№ п.п	Подложка	Метод нане-сения	Условия нанесения	Среднее число клеток на S=0,6 мм2	Содержание слабо рас-пластанных клеток, %	(j),V, ± 25 %
1	Стекло (контроль)	-	-	300,0	5	-
2	ПЭТФ ТМ	2	С6Н12	11,0	51,6	1200
3	ПЭТФ	2	С6Н12 дc=0,5 мкм	13,2	27,2	1300
4	ПЭТФ ТМ	2	С6Н12	15,2	75,9	1500
5	ПЭТФ	1	С6Н12+N2 3 1	34,6	13,6	30
6	ПЭТФ (контроль)	-	-	46,5	14,6	10
7	ПЭТФ	1	С6Н12	82,7	76,7	5
8	ПЭТФ	1	С6Н12+N2 1 1	92,4	29,6	0
9	ПЭТФ	1	С6Н12	189,4	35,3	5
10	ПЭТФ	2	С6Н12 дс>3 мкм	196,7	12,2	~100