Учебное пособие 1900

ся уже на 2 – 3 сутки.

Краевая эпиталезация у больных основной группы отмечалась преимущественно на 5 сутки, у больных же контрольной группы – на 6- 7 сутки. Купирование гнойно-воспалительных явлений в ранах у больных основной группы наступало на 2-3 дня раньше, чем у больных контрольной группы. Процесс заживления ран и соответственно нахождения больных основной группы в стационаре составил в среднем 9-10 дней, в отличие от больных контрольной группы, где процесс заживления длился в среднем 13-14 дней.

Таким образом, применение разработанного метода в комплексном лечении больных с ранами мягких тканей позволило достоверно ускорить сроки формирования грануляционной ткани и эпителизации, что позволило сократить длительность пребывания больных в стационаре, что соответственно уменьшило затраты на лечение больных.

Литература 1.Блатун Л.А. Местное медикаментозное лечение ран. Проблемы и

новые возможности их решения / Л.А. Блатун // Хирургия. - 2007. - Т. 9, № 2.

2.Глухов А.А. Опыт применения программного дренирования у больных с флегмонами и абсцессами мягких тканей / А.А.Глухов, В.А.Сергеев, В.М.Иванов // Вестник экспериментальной и клинической хирургии, 2009. - Т. 2, №1. - С.11-15.

3.Гостищев В.К. Инфекция в хирургии: Руководство для врачей / В.К. Гостищев. –

М.: Гоэтар-Медиа, 2007. - 761 с.

4.Гостищев В.К. Пути и возможности профилактики инфекционных осложнений в хирургии / В.К. Гостищев, В.В. Омельяновский // Хирургия. - 1997. - № 8. - С. 11-15.

Местное лечение гнойных ран / Б.М. Даценко [ и др.] //Хирургия. – 1984.–№1.–С. 136–141.

5.Костюченок Б.М. Местное лечение гнойных ран / Б.М. Костюченок, В.А. Карлов // Раны и раневая инфекция / под ред. М.И. Кузина, Б.М. Костюченка. – М., 1990. –С.223-293.

6.Кошелев П.И. Регенерация при хирургических вмешательствах / П.И.Кошелев / Материалы региональной научно-практической конференции «Стимуляция регенерации в хирургии». – Воронеж, 2005. – С.37-43.

7.Кайнзос Мигуэль. Президентская программа Европейского общества хирургических инфекций. Инфекционный контроль в хирургии

131

/ Мигуэль Кайнзос // Инфекции в хирургии. – 2008. - Т. 6, № 3. - С. 6-12. Сепсис в начале XXI века. Практическое руководство. Савельев В.С., Гельфанд Б.Р. (ред.). М : Литера, 2006. - 176с.Стручков В. И. Гнойная инфекция в хирургии (состояние вопроса и очередные задачи) / В.И. Стручков // Хирургия. – 1981. – № 12. – С.12-16.

8.A new principle for cleansing of infected wounds / S. Jacobson et al. // Scand. J. Plast. Reconstr. Surg. – 1976. – № 10. – P.65–72.

9.Altemeier W.A. Perspectives in surgical infections / W.A. Altemeier // Sung. Clin.N. Amer. - 1980.- Vol.60, N 9l.- P.5-13.

10.Nichols R.L., Florman S. Clinical presentations of soft-tissue and surgical site infections // Clinical Infectious Disease. – 2001. – 33 (Suppl.). – P.84-93.

УДК 616-08-035

КОНТРАСТНОЕ ТЕМПЕРАТУРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ РАН

Высоцкий Е.Ю., Хренова А.Е.

Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко

E-mail: odyvanchik-92@mail.ru

В настоящее время количество пациентов, поступающих в стационары с различными видами ран, составляет около 7 млн. человек со средними сроками госпитализации около 20 суток. Антибиотикорезистентность, увеличение пациентов с иммунодепрессией и сопутствующими заболеваниями приводит к увеличению сроков пребывания пациентов в стационарах в некоторых группах в 1,5 раза и более.

Цель исследования – улучшение результатов качества лечения больных с ранами мягких тканей, путем включения в комплексное лечение метода контрастного температурного воздействия.

Задачи исследования: проведение стендовых исследований, включающих отработку температурных режимов, расчет и анализ возможных погрешностей; изучение влияния гетеротемпературных режимов на течение ран мягких тканей; включение метода контрастного температурного воздействия в комплексное лечение пациентов с гнойными ранами.

Метод контрастного температурного воздействия основан на изменение и поддержания температуры раневой поверхности в за-

132

висимости от фазы раневого процесса. Для реализации предложенного метода будет разработано специальное устройство, состоящее их пяти блоков: элемента Пельтье, который служит для создания и поддержания заданной температуры; алюминиевой подложки с интактным напылением, обеспечивающей проведение температуры по всей поверхности раны, радиатора, вентилятора, термодатчика, соединенных посредством коммуникаций с центральным блоком, позволяющим устанавливать, контролировать и поддерживать необходимую температуру на поверхности раневой поверхности.

Данная работа предусматривает три блока исследования.

Цель первого блока исследования - изучение влияния низкотемпературных режимов на течение раневого процесса у опытных животных. Исследования планируется провести в контрольной и 4 опытных группах животных. В контрольной группе планируется, что комплексное лечение больных будет дополнено расположением в ране термопары без дополнительного температурного воздействия. В 1-й опытной группе над раневой поверхностью будет под-

держиваться +100C; во 2-й - +300C; в 3-й - +500C; в 4-й - 00C. Пла-

нируется, что проведение исследований в данном блоке позволит определить оптимальные низкотемпературные режимы для различных фаз раневого процесса, время воздействия установленными температурами.

Целью второго блока исследования будет являться изучение влияния высокотемпературных режимов на микрофлору в ране. Для проведения исследования планируется взять контрольную группу и 4 опытных группы животных. На 1-ую группу будет оказано воздействие температурой +450С; на 2-ую - +500С; на 3-ю -

+550С; на 4-ую - +600С.

С помощью исследований в данном блоке должны быть установлены: оптимальные высокотемпературные температурные режимы для замедления жизнедеятельности микроорганизмов в ране, время воздействия установленными температурами.

Цель третьего блока исследований – комбинирование низкотемпературных и высокотемпературных режимов для воздействия на гнойную рану.

Состояние работы в настоящее время: разработан опытный образец прибора для контрастного температурного воздействия на гнойную рану; проведены стендовые исследования.

В ходе проведения исследований в течение первого года пла-

133

нируется осуществить патентный поиск, провести исследования в первом и втором блоках исследования, начать клинические испытания разработанного метода.

По завершении второго года финансирования планируется окончание экспериментального раздела исследований.

5. ХИМИЯ, НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 54.03

БИОАКТИВНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИАПАТИТА ДЛЯ ВНУТРИКОСТНЫХ ИМПЛАНТАТОВ

Костюченко А.В.

Воронежский государственный университет

E-mail: av-kostuchenko@mail.ru

Гидроксиапатит (ГА) Са10(РО4)6(ОН)2 является основной минеральной составляющей костных тканей и служит базовым компонентом синтетических материалов для ортопедии и стоматологии. Пленочные покрытия на основе ГА в ортопедическом и зубном протезировании наносят на биологически инертные материалы, например Ti, Ti6Al4V, обеспечивающие необходимую механическую прочность имплантата.

Большинство предложенных способов получения покрытий на основе ГА не обеспечивают достаточную воспроизводимость элементного и фазового состава, его однородность, существует проблема загрязнения покрытий компонентами растворов, недостаточной адгезии покрытий вследствие загрязнения поверхности металла. Для получения плотных прочных компактных покрытий на основе ГА толщиной в несколько мкм, характеризующихся высокой фазовой и структурной однородностью, наиболее перспективны методы ионного распыления: высокочастотное магнетронное распыление (ВЧМР) и ионно-лучевое распыление (ИЛР).

В работе методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, ИК-спектрометрии, ожеэлектронной спектроскопии, ультрамягкой рентгено-эмиссионной спектроскопии, резерфордовского обратного рассеяния, растровой

134

электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии исследованы фазовый и элементный состав, субструктура и морфология поверхности, а методами наноиндентирования и скрэтчтестирования ‒ твердость и адгезионная прочность пленок толщиной до 2,0 мкм, полученных методами высокочастотного магнетронного и ионно-лучевого распыления мишени гидроксиапатита (ГА).

Установлено влияние пространственной неоднородности плазмы ВЧ магнетронного разряда на фазовый состав, субструктуру и морфологию поверхности пленок. Определены режимы формирования компактных, однофазных нанокристаллических пленок [1]. Установлено, что элементный состав пленок близок к составу стехиометрического ГА; восстановление гидроксильной группы в структуре пленок происходит при контакте с атмосферой воздуха. Исследование методом ПЭМ высокого разрешения показало, что нанокристаллические пленки не содержат дислокации внутри зерен [2]. Высокая твердость нанокристаллических пленок (до 12 ГПа), соответствующая твердости микрокристаллов ГА, связывается с невозможностью реализации дислокационного механизма пластической деформации. Показана возможность увеличения адгезии пленок ГА на титане вследствие твердофазной реакции на межфазной границе, активируемой фотонной обработкой излучением ксеноновых ламп.

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 09-08-12097-офи-м) и грантом Президента РФ «Поддержка ведущих научных школ».

По результатам исследований разработаны технологические регламенты нанесения покрытий из ГА методами ВЧМР и ИЛР.

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 09-08-12097-офи-м) и грантом Президента РФ по поддержке ведущих научных школ (НШ-4828.2010.3).

Литература

1. Патент RU № 2372101 C1 / Иевлев В.М., Белоногов Е.К., Костюченко А.В. Опубл. 10.11.2009.

2. Стpуктуpа и механические свойства пленок гидpоксиапатита на титане / Иевлев В.М., Баpинов С.М., Костюченко А.В., Белоногов Е.К. // Материаловедение. 2010.- №6.- С. 22-26.

135

УДК 539.23:53.06

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СВЕТА И НИЗКОЭНЕРГОЕМКИЕ ЛАЗЕРЫ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОСОГЛАСОВАННЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР C НАНОДОМЕНАМИ И СВЕРХСТРУКТУРНЫМИ ФАЗАМИ

Глотов А.В.

Воронежский государственный университет

E-mail: antglotov@gmail.com

Цель проекта – разработка физико-химических основ получения эпитаксиальных гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами обладающих высоким квантовым выходом высокоэффективных солнечных фотопреобразователей и низкоэнергоемких лазеров на полупроводниковых квантовых точках.

Эти структуры лежат в основе целого ряда устройств, имеющих широкие области применения. Так, например, наиболее перспективно использование исследуемых эпитаксиальных многослойных гетероструктур на основе твердых растворов

GaAs/AlGaAs/AlInAs/InGaAs в следующих областях:

волоконно-оптических линиях связи на основе флюоритных и других волокон;

автомобильные и железнодорожные светофорах; оградительные огнях на высоких зданиях и в аэропортах; полноцветных табло для стадионов, вокзалов и аэропортов,

реклама; пультах дистанционного управления;

системах атмосферной оптической связи; охранные системах, системах автоматики, оптопарах, оптореле

и т.п.

Известно, что прогресс в технологических методах выращивания и диагностики наноструктур различного типа, достигнутый в последнее время, продолжает преображать информационный мир. В настоящее время большой интерес привлекают исследования ростовых процессов и свойств эпитаксиальных гетероструктур на полупроводниковых квантовых точках. Это объясняется, в первую очередь, перспективными применениями их в различных областях микроэлектроники, оптоэлектроники, наномеханики и нанобиотехнологии. На их основе можно создавать полевые и гетеробиполяр-

136

ные транзисторы, светоизлучающие устройства со сверхнизким энергопотреблением, различные типы сенсоров, туннельные диоды, одноэлектронные транзисторы, однофотонные излучатели и т. д.

Ансамбли полупроводниковых квантовых точек представляют собой уникальный объект для проведения фундаментальных исследований процессов роста и свойств одномерных наноструктур. Уникальные транспортные, электрические, оптические, адсорбционные и иные характеристики ансамбля наноструктур определяются их размером и морфологией. Наличие нетривиальной связи между физическими характеристиками частиц и их геометрией делает актуальной задачу контролируемого выращивания

Все это позволит создавать новые приборы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям. Все это делает актуальной задачу моделирования процессов роста и физических свойств гетероструктур с квантово-размерными неоднородностями.

Однако, решение всех этих задач несомненно представляющих большой практический интерес за счет огромных возможностей для опто- и микроэлектроники, в значительной степени сдерживается технологическими трудностями изготовления многокомпонентных и многослойных материалов, микро- и наноструктур.

Поэтому моделирование физических процессов в полупроводниковой технологии позволяет выявлять оптимальные режимы получения полупроводниковых наноструктур, необходимых для практических применений.

Полупроводниковые твердые растворы, в которых можно управлять шириной запрещенной зоны путем изменения состава, получать сверхструктурные фазы и доменную структуру, представляют для полупроводниковой оптоэлектроники огромнейший интерес. Эти соединения имеют положительную энтальпию образования, что создает возможность спонтанного распада твердого раствора при определенных температурах. В результате распада твердого раствора могут самопроизвольно возникать наноструктуры, представляющие сверхструктурные фазы упорядочения с образованием доменной структуры.

Преимуществом предлагаемого нами в Проекте подхода является использование процесса самоорганизации для получения упо-

137

рядоченной доменной структуры в матрице твердого раствора. Состав, структура и оптические свойства доменов отличаются от соответствующих характеристик матрицы – твердого раствора. В результате возникающие домены являются ансамблем подобным ансамблю квантовых точек.

Однако, механизм образования доменов существенно отличается от механизма образования квантовых точек, поскольку обусловлен распадом всего ―объема‖ твердого раствора. При этом, как показывает наш опыт, домены и сверхструктурные фазы упорядочения возникают не латерально, как квантовые точки, но зарождаются в объеме слоя распавшегося твердого раствора, образуя ―3D‖ структуры, а затем уже выходят на поверхность.

Кроме того, наши предварительные исследования по теме предлагаемого Проекта показали, что термодинамические условия эпитаксиального роста полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками при пониженной температуре и минимальном соотношения элементов 5 и 3 групп, приводят к тому, что при концентрациях атомов алюминия 0<x<1 происходит образование твердого раствора AlxGa1-x-yAs1-y –типа. Формирование такого типа твердого раствора при высоких концентрациях углеродного акцептора, ведет к тому, что не атомы последнего концентрируются на дефектах кристаллической решетки твердого раствора AlxGa1-x-yAs1- y с образованием нанокластеров углерода.

Использование этого типа твердого раствора при росте эпитаксиальных гетероструктур на основе полупроводников A3B5 может позволить получать не только полностью самосогласованные структуры, за счет формирования слоев с одинаковыми, но противоположными отклонениями параметра решетки пленки относительно параметра подложки, в результате чего внутренние напряжения будут сведены к нулю, но и в результате использования процесса самоорганизации для получения упорядоченной структуры кластерных включений, на основе легирующей примеси в матрице твердого раствора.

Научных работ по управляемому и воспроизводимому формированию эпитаксиальных гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами за счет управляемой самоорганизации, низкотемпературных твердых растворов AlxGa1-x-yAs1-y – типа, а также использования их для создания на их основе низкоэнергоемких лазеров практически нет. Проведенные нами предварительные иссле-

138

дования и сравнение их с аналогичными зарубежными результатами показывают, что на данный момент получить твердые растворы вычитания полупроводников A3B5, а в частности в системе AlAs – GaAs удалось лишь нашей исследовательской группе.

Интенсивные усилия, направленные в последние годы на получение полупроводниковых лазеров, работающих в среднем инфракрасном 3-7 мкм при комнатной температуре, выявили основные типы материалов и гетероструктур. В их числе квантовые ямы W-типа и квантовые точки, которые широко используются в антимонидных системах, где большинство комбинаций твердых растворов образуют гетеропереходы II-рода. Это позволило повысить рабочую температуру для непрерывного режима накачки лазеров. Данные об использовании квантовых W-типа и квантовых точек на основе сверхструктурных фаз упорядочения для создания оптоэлектронных приборов в других материальных системах в литературе отсутствуют. Вместе с тем такие квантовые ямы и квантовые точки могли бы быть использованы для диапазона излучения в длинноволновую область и в тех системах твердых растворов, в которых не стоит проблемы II-рода. Так, по нашим расчетам, в системе Ga-In-As-P возможно получение КЯ W-типа и систем на квантовых точках с хорошей локализацией электронов и дырок. Поэтому представляется интересным и актуальным исследование излучательных характеристик новых гетерооструктур и в других материальных системах с целью создания эффективных оптоэлектронных приборов.

Для компенсации напряжений во избежание возникновения дефектов в лазерную структуру могут быть введены примыкающие к активной области слои твердого раствора вычитания A3B5 с противоположным по знаку напряжением.

Эти слои создают барьеры для носителей заряда на границе квантовая яма/волновод, что ведет к возрастанию токов. Использование квантовых ям W-типа может позволить не только увеличить длину волны излучения, но и уменьшить напряжения в самой активной области, тем самым снизить потери и улучшить параметры. Поэтому изучение излучательных характеристик квантовых ям W- типа, представляющих собой комбинацию слоев твердых растворов в системе Ga-In-As-P, является актуальным в плане фундаментальных исследований и с практической точки зрения.

Поэтому, настоящий проект направлен на исследование воз-

139

можностей:

–получения эпитаксиальных гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами, обладающих высоким квантовым выходом;

–разработку новых типов гетероструктур и устройств, а именно высокоэффективных фотопреобразователей солнечной энергии и низкоэнергоемких лезеров с использованием доменной структуры фаз упорядочения; управление свойствами полупроводниковых соединений по средствам контролируемой эффективной релаксации упругих напряжений;

Тема предлагаемого проекта непосредственно связана с работой в рамках Федеральной целевой программы "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 - 2013 годы" и реализации ее в ГОУ ВПО Воронежский государственный университет и Учреждении РАН ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Научная и практическая значимость проблемы исследования заключается в том, что настоящий проект направлен на исследование возможностей управления свойствами полупроводниковых соединений, разработку новых типов гетероструктур и устройств с использованием твердого сверхструктурных фаз упорядочения и нанодоменов, образующимися в результате спинодального распада тройных и четверных твердых растворов, модификацию фундаментальных свойств соединений, возникающих при спинодальном распаде твердых растворов,

Решение этих задач представляет большой практический интерес, поскольку в настоящее время реализация огромных возможностей опто- и микроэлектроники, связанных с использованием новых многокомпонентных и многослойных материалов, микро- и наноструктур, в значительной степени сдерживается технологическими трудностями их изготовления. С другой стороны, многие из этих задач интересны с точки зрения фундаментальной физики, а развитые к настоящему времени технологические и экспериментальные методы позволяют проверять справедливость тех или иных теоретических моделей.

Выполнение целей проекта будет проводиться по следующей методике:

1. Получение образцов гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами, гетероструктур на основе твердых растворов вычитания, образцов квантовых ям W-типа на основе

140