Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
21
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ
Іващенко Олена Андріївна
УДК 678.6.126:616.74:678.026
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ МОДИФІКОВАНИХ ПОЛІКАПРОАМІДНИХ ХІРУРГІЧНИХ НИТОК
ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
05.17.15 - Технологія хімічних волокон
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ - 2001
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано в Інституті проблем матеріалознавства імені І.М.Францевича НАН України.
Науковий керівник: кандидат технічних наук Сергєєв Володимир Петрович, директор Науково-дослідної лабораторії базальтових волокон Інституту проблем матеріалознавства імені І.М.Францевича НАН України
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Ступа Володимир Іванович, директор ВАТ "Хімтекстильмаш" Мінпромполітики України;
кандидат технічних наук Забава Луція Казимирівна, заступник генерального директора Науково-виробничого товариства "БІКМ" ("Базальтові ізоляційні композиційні матеріали").
Провідна установа: Київський національний університет імені Тараса Шевченка
(кафедра хімії високомолекулярних сполук).
Захист відбудеться 19 грудня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.102.04 при Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01601, м.Київ, вул. Немировича-Данченко, 2; тел.290-53-25.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01601, м.Київ, вул. Немировича-Данченко, 2.
Автореферат розіслано 5 листопада 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Т.С.Шостак
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Створення найбільш досконалого хірургічного шовного матеріалу є однією з невирішених і гостроактуальних проблем сучасної медицини. В останні десятиліття з’явилися нові види хірургічних шовних ниток, що розсмоктуються (на основі полігліколіда, полілактида та їх сополімерів; полідіоксанонові, поліпептидні, поліуретанові, хітинові та ін.), і їх властивості постійно вдосконалюються. В той же час виробництво шовних ниток, що не розсмоктуються, продовжує зростати. Такий стан речей пояснюється рядом обставин:
В Україні відчувається гострий дефіцит хірургічних ниток. В деякій кількості виробляються кетгут та полікапроамідні (ПКА) мононитки; найбільш розгорнутим є виробництво ПКА кручених та плетених хірургічних ниток. ПКА хірургічні комплексні нитки вітчизняного виробництва поряд із перевагами мають і недоліки, основний з яких –висока капілярність. Вважають, що капілярність шовного матеріалу є однією з причин розповсюдження патогенних мікроорганізмів в зоні хірургічного втручання. Розробка технології модифікованих (шляхом нанесення покриттів) ПКА хірургічних ниток з метою усунення капілярного ефекту та надання біологічно активних (антимікробних та фунгіцидних) властивостей є простим і найбільш дешевим шляхом створення якісного вітчизняного шовного матеріалу. Впровадження у виробництво розробленої технології дозволить наситити ринок України доступними по ціні хірургічними нитками. Створення біологічно активної хірургічної нитки з антимікробними і фунгіцидними властивостями є особливо важливим для України, при наявній високій частоті післяопераційних ускладнень.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно тематичної карти “Атравматика. 4/247“, постанова ДКНТ України від 27.07.1992 №19 (номер державної реєстрації 0193U0264).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи була розробка технології модифікованих ПКА хірургічних ниток, за допомогою якої можливо усунути капілярний ефект та надати біологічно активні (антимікробні та фунгіцидні) властивості крученим та плетеним ПКА хірургічним ниткам.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:
Об’єкт дослідження - технологія хірургічних ПКА ниток.
Предмет дослідження –розробка технології модифікованих ПКА хірургічних ниток та дослідження їх властивостей.
Наукова новизна одержаних результатів:
Розроблено фізико-хімічні закономірності процесів одержання нової хірургічної псевдомононитки зниженої капілярності з антимікробними і фунгіцидними властивостями:
Практичне значення одержаних результатів. Розроблено технологію модифікованих ПКА хірургічних ниток, за допомогою якої можливо усунути капілярний ефект та надати біологічно активні (антимікробні та фунгіцидні) властивості крученим та плетеним ПКА хірургічним ниткам. Розроблено три види модифікуючих композицій на основі біосумісних речовин і способи їх нанесення на кручені та плетені ПКА нитки. Технологія дозволяє в одностадійному процесі надати нитці біологічно активні (антимікробні і фунгіцидні) властивості та суттєво знизити капілярний ефект ниток, і не потребує значних капітальних вкладень при реалізації в умовах промисловості. На модифіковані нитки розроблені і затверджені технічні умови ТУ 024.088-96 “Нитки хірургічні поліамідні модифіковані” та технологічний регламент ВТР 024.050 “Виробництво ниток хірургічних полікапроамідних модифікованих”. Отримано реєстраційне посвідчення МОЗ України №243/96 на дозвіл використання модифікованих ниток в медичній практиці в Україні, наказ МОЗ України від 01.03.96 №48.
Особистий внесок автора. Виконані у співавторстві дослідження, вміщені в дисертації, здійснено за безпосередньої участі автора на всіх етапах роботи. Автором виготовлено та досліджено зразки модифікованих хірургічних ниток, обрано методи дослідження, здійснено експерименти, проведено патентний та літературний пошук, при участі автора розроблено технічну документацію. Аналіз результатів, підготовка публікацій, доповідей, заявок на винаходи здійснено у творчій співпраці з колегами.
Апробація результатів дисертації. Результати були оприлюднені на міжнародній конференції “Хімволокна - 2000”(м.Твєрь, Росія, 2000 р.) та на VI українській науково-методичній конференції “Людина та навколишнє середовище” (м. Одеса, 1999 р.).
Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 4 статті в фахових журналах, 2 доповіді та 2 заявки на винахід.
Структура і розмір дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 6 розділів, заключного розділу, загальних висновків та додатків. Повний обсяг дисертації становить 180 сторінок, робота містить 57 ілюстрацій, 37 таблиць, 10 додатків та список використаних літературних джерел (244 джерела).
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі дослідження, визначено наукову новизну роботи, наведені відомості про апробацію результатів дослідження та їх практичне значення.
У першому розділі подано узагальнення та аналіз наукової та патентної літератури, в якому наведені медичні вимоги до хірургічних ниток та способи оцінки їх властивостей; розглянуто способи створення хірургічних ниток з оптимальними властивостями та способи надання ниткам біологічної активності; обгрунтовано необхідність модифікації вітчизняних ПКА комплексних (кручених та плетених) ниток - для усунення капілярності та надання біологічної активності; обрано метод модифікації - нанесення покриттів; визначено перспективні речовини-модифікатори та біологічно актину речовину.
У другому розділі охарактеризовано основні матеріали і методи дослідження, обгрунтовано їх вибір. Досліджено об’єкти модифікації (нитки хірургічні поліамідні кручені нестерильні та нитки хірургічні поліамідні плетені нестерильні) і описано метод модифікації за допомогою спеціально змонтованої дослідної установки, де нитка протягується через ванночку з модифікуючою композицією, калібрується через фільєру, проходить через трубчасту сушильну піч і намотується на приймальний пристрій. При проведенні досліджень по модифікації хірургічних ниток застосовували методи фізико-механічних випробувань, фотоколориметричний метод, скануючу електронну мікроскопію, інфрачервону спектроскопію, метод електронного парамагнітного резонансу. Капілярність хірургічних ниток оцінювали по висоті підйому водного розчину еозину по нитці (у мм), зануреній у формі петлі, через певні проміжки часу (від 10 хв до 24 год). В кожному досліді по визначенню капілярності ниток з покриттями, паралельно визначали капілярність вихідної нитки (без покриття) для визначення зниження капілярності ниток відносно нитки без покриття (в %).
У третьому розділі наведено результати робіт по модифікації ПКА хірургічних ниток з метою усунення капілярного ефекту.
При дослідженні необхідності попередньої обробки хірургічної нитки перед модифікацією було встановлено, що замаслювач, який наносять на нитку в процесі виробництва, не заважає обробці ниток модифікуючими розчинами, а навпаки, сприяє утворенню рівномірного покриття. Для вибору речовин-модифікаторів хірургічних ниток було випробувано ряд речовин, що належать до різних класів: поліуретани, кремнійорганічні речовини, плівкоутворююча фенолополівінілацетальна композиція, поліамідний лак та ізопреновий каучук. Розроблені з речовин-модифікаторів композиції наносили на хірургічні нитки на спеціально змонтованій дослідній установці. При виборі речовин-модифікаторів основну увагу приділяли відомостям про токсичність речовини та її розчинників, величинам капілярності і органолептичним властивостям модифікованих ниток, впливу на фізико-механічні властивості нитки та технологічним факторам модифікації. При розробці технології важливо також, щоб застосовані речовини-модифікатори вироблялись в Україні або країнах СНД. Усім перерахованим вимогам до речовин-модифікаторів найбільше відповідали кремнійорганічний каучук СКТН-Г і фенолополівінілацетальна плівкоутворююча композиція, які і були відібрані для подальших розробок.
При виборі режимів нанесення каучуку СКТН-Г виявлено, що для надання нитці некапілярних властивостей достатньо використовувати розчини 10-15 мас.% концентрації в етилацетаті і наносити два шари покриття в динамічних умовах на дослідній установці. Низька в’язкість таких розчинів дає можливість обробляти нитку шляхом змочування, що значно підвищує швидкість обробки. Для визначення оптимальної концентрації розчину СКТН-Г нитку обробляли розчинами 1,5-15 мас.% концентрації. Із зростанням концентрації розчинів експоненціально зростає привіс нитки і знижується її капілярність.
Кремнійорганічний каучук СКТН-Г являє собою низькомолекулярний лінійний олігомер і при нанесенні на хірургічну нитку змащує кожне елементарне волокно комплексної нитки, не змінюючи при цьому її текстильну структуру. Дослідження кінетики зміни капілярності протягом доби дає певне уявлення про утворене покриття (рис.1).
Встановлено, що чим менша концентрація розчину при обробці ниток, тим менше потрібно часу для виявлення капілярного ефекту, тобто для усунення капілярності має значення саме кількість каучуку на елементарних волокнах. Той факт, що обробка 15 мас.% розчином СКТН-Г усуває капілярність комплексної хірургічної нитки, свідчить про те, що на кожному елементарному волокні комплексної нитки утворився суцільний шар каучуку. Таким чином, в результаті випробувань виявлено, що каучук СКТН-Г можна наносити на хірургічні плетені та кручені нитки як динамічним способом (на дослідній установці), так і шляхом змочування у розчині каучуку в етилацетаті, що значно прискорює і спрощує технологічний процес. Для отримання практично некапілярних ниток (капілярність яких через добу не перевищує 1-2 мм) достатньо використовувати розчин СКТН-Г концентрації 15 мас.% в етилацетаті.
При виявленні впливу на фізико-механічні властивості ниток виявлено, що обробка ниток у розчинах СКТН-Г незначно впливає на фізико-механічні властивості ниток: розривне навантаження зменшується на 4,4 %, подовження зменшується на 7,8 %, розривне навантаження у вузлі зменшується на 6,7 %, а подовження при розриві у вузлі, модуль пружності при 1% подовженні і абсолютна пружна деформація залишаються практично без змін.
Покриття з кремнійорганічного каучуку СКТН-Г покращує атравматичні і органолептичні властивості хірургічної нитки, однак випробування нитки із покриттям СКТН-Г у хірургічних вузлах показали, що для зав'язування необхідно вибирати вузли складної конфігурації щоб уникнути сковзання вузла. Найкращі результати отримано для вузла 2=4, де навантаження сковзання близьке до розривного навантаження у вузлі. Хірурги, що проводили клінічні випробування, рекомендують вузол 1=1=1=1.
У зв’язку з тим, що каучук СКТН-Г не надає комплексній нитці структуру псевдомононитки, тобто не усуває розволокнення при протягуванні в хірургічну голку та при багатократному прошиванні, для подальших робіт було вирішено використовувати фенолополівінілацетальну (ФПВА) плівкоутворюючу композицію, яка застосовується в медицині.
З метою вибору оптимальних режимів нанесення покриття з ФПВА композиції на ПКА кручені та плетені хірургічні нитки застосовували розчини в етанолі з різними концентраціями ФПВА композиції; обробку нитки здійснювали на дослідній установці шарами (n = 16). Залежність привісу (П) від кількості шарів є лінійною і в загальному вигляді описується рівнянням П = α + β n, значення коефіцієнтів α і β змінюються в залежності від концентрації розчину ФПВА; коефіцієнт α знаходиться в межах 1,615, коефіцієнт β - в межах 1,96,7. Лінійне збільшення привісу в залежності від кількості шарів говорить про хороше змочування розчинами композиції ФПВА плівки попереднього шару.
Найбільш функційним є перший шар ФПВА композиції, де відбувається взаємодія “нитка ФПВА композиція”. Залежність привісу першого шару покриття нитки від концентрації ФПВА композиції є лінійною, що свідчить про хороші просочувальні властивості розчинів ФПВА композиції та про досить високу адгезію між ниткою та ФПВА композицією.
Основним критерієм вибору концентрації плівкоутворюючої ФПВА композиції була капілярність оброблених ниток. Результати вимірювання добової капілярності в залежності від концентрації розчину і кількості шарів подано на рис.2. З графіку видно, що нанесення лише одного шару будь-якої концентрації не дає істотного зниження капілярності; нанесення другого шару суттєво знижує капілярність.
Подальше нарощування шарів для 10 і 20 мас.% розчинів хоча і знижує капілярність, однак не набагато, причому з кожним шаром ефект зменшується. Зниження капілярності (К) при обробці нитки 3,5 і 5 мас.% розчинами підлягає лінійній залежності від кількості шарів (n) і описується загальним рівнянням К = в + в n, коефіцієнти в і в змінюються залежно від концентрації ФПВА композиції; коефіцієнт в змінюється в межах 109112, коефіцієнт в - в межах (-19)(-23).
Зниження капілярності при обробці ниток 10 і 20 мас.% розчинами ФПВА підлягає експоненціальній залежності від кількості шарів.
З проведених досліджень витікає, що для усунення капілярності привіс на нитці може бути в межах від 16 до 51% при обробці розчинами концентрації від 3,5 до 20 мас.% ФПВА композиції. Однак високий привіс на нитці небажаний, оскільки може збільшити реакцію організму на імплантант. Використання розчинів низької концентрації потребує нанесення значної кількості шарів, що не технологічно. Тому для усунення капілярності доцільно обробляти нитку в два шари розчинами 10-20 мас.% концентрації ФПВА композиції. Для нанесення першого шару покриття з ФПВА композиції обрали розчин з меншою концентрацією (10 мас.%), який завдяки нижчій в’язкості краще просочує комплексні хірургічні нитки, ніж розчин з більшою концентрацією композиції. Першим просочуванням (10 мас.% розчином ФПВА композиції) досягається помітне зниження капілярності і у порівнянні з 20 мас.% розчином –менший привіс на нитці, що важливо саме для хірургічних ниток (менша маса імплантанту); а нанесення другого шару покриття з 20 мас.% розчину ФПВА композиції усуває капілярний ефект комплексної хірургічної нитки і утворює гладку плівку на поверхні хірургічної нитки.
ФПВА композиція є речовиною полімерною і нанесення її на комплексну нитку призводить до зміни текстильної структури кручених та плетених хірургічних ниток: комплексні нитки перетворюються в псевдомононитки. Те, що досягнути одного рівня капілярності можна різними кількостями привісу, а також нестандартний характер зміни капілярності говорить про те, що для зниження капілярності найбільше значення має цілісність плівки, утвореної на поверхні нитки. Нестандартний характер (значні розбіжності величин) зміни капілярності зразків ниток через добу можна пояснити дефектами покриття. Тому значну увагу було надано підбору технологічних режимів нанесення покриття.
Проведення термообробки з метою ущільнення покриття призводить до зворотнього ефекту - виникнення дефектів у покритті (тріщин чи пор), внаслідок чого зростає капілярність: нитка починає зволожуватись практично зразу після занурення.
Встановлено, що для отримання покриття, яке забезпечує майже повне усунення капілярності, необхідно забезпечити 3-5 % (від розривного подовження) натяг нитки при обробці та фільєру з діаметром, більшим на 0,01-0,03 мм за діаметр вихідної нитки.
При виборі оптимальних параметрів нанесення покриття (температури сушіння і швидкості обробки), основним критерієм оцінки рівномірності покриття було обрано кінетику зміни капілярності. Оптимальними вважали такі параметри нанесення покриття, при яких капілярність нитки протягом двох годин дорівнювала нулю, а через добу не перевищувала одного міліметра. Із проведенних досліджень витікає, що нанесення покриття з ФПВА композиції на ПКА хірургічні нитки доцільно здійснювати в два шари в динамічному режимі на дослідній установці при швидкості обробки 0,18-0,36 м/хв, тривалості сушки –,84-1,7 хв. Температура сушіння першого шару покриття - 50-65 оС, другого - 50-60 оС.
Покриття з ФПВА композиції спричиняє певні зміни фізико-механічних властивостей нитки (рис.3). Збільшення абсолютної міцності і подовження нитки спричинене, вірогідно, фізико-механічними властивостями плівки ФПВА композиції. Розбіжність у величинах розривного подовження кручених і плетених ниток пояснюється їх текстильною структурою.
Нанесене при оптимальних технологічних режимах покриття з ФПВА композиції зменшує капілярність нитки на 97-100 %. Дослідження здатності ниток умовного номеру 1 з покриттям із ФПВА композиції до в'язання хірургічних вузлів 12 типів показало, що таке покриття не погіршує здатності нитки до в'язання хірургічних вузлів, і надійно в'язати нитку можна досить простими вузлами.
В четвертому розділі наведено результати досліджень по модифікації ПКА хірургічних ниток з метою надання антимікробних та фунгіцидних властивостей. Для надання хірургічним ниткам біологічно активних властивостей було випробувано ряд біологічно активних речовин, у тому числі 5 антибіотиків та 3 бісчетвертинних аммонієвих з'єднання. Препарати наносили на нитку у складі композицій на основі кремнійорганічних низькомолекулярних речовин та полімерних плівкоутворюючих композицій. По результатам мікробіологічних досліджень (методом розведень) було виявлено високу активність декаметоксину, що узгоджується з даними літератури, які свідчать про яскраво виражені антибактеріальні і фунгіцидні властивості цього препарату. Тому завдяки високій активності і широкому спектру дії для подальших розробок було обрано декаметоксин.
З метою подовження біологічно активної дії нитки та максимального збереження її фізико-механічних властивостей був випробуваний шлях хімічного закріплення біологічно активної речовини в об’ємі покриття з кремнійорганічного каучуку. Негативні результати по біологічній активності ниток з хімічно закріпленими в покритті аналогами біологічно активних речовин (декаметоксину та етонію) змусили в подальших розробках звернутись до методу мікродозації біологічно активної речовини з плівкоутворюючого покриття. В якості плівкоутворюючої речовини було обрано ФПВА композицію, нанесення якої при певних технологічних режимах дозволяє усунути капілярний ефект та надати нитці структуру псевдомононитки.
Для визначення необхідної кількості препарату в модифікуючій композиції, яка б забезпечувала біологічну активність нитки у перші дві години перебування в рані, здійснювали обробку нитки композиціями з різними концентраціями декаметоксину (ДМО) (табл.1). Як видно з таблиці, біологічна активність зростає в міру збільшення концентрації ДМО і подовження експозиції нитки. Зростання біологічної активності стосовно золотистого стафілококу та кишкової палички має залежність першого порядку від концентрації ДМО в модифікуючій композиції і тривалості екстракції модифікованої нитки. Фунгіцидна активність стосовно дріжджоподібних грибів після 2 год експозиції зростає експоненціально, а після 24 годин має лінійну залежність від концентрації ДМО в модифікуючій композиції. Нанесення третього шару покриття з водорозчинного біосумісного полімеру з додатком 10 мас.% ДМО збільшує антимікробну і фунгіцидну активність у середньому в 3 –разів. Для прояву противомікробного і фунгіцидного ефекту у відношенні взятих в досліді тест-культур достатньо вмісту ДМО в модифікуючій композиції на рівні 10 мас.% (від сухої частки ФПВА).
При виборі технологічних режимів нанесення покриття ФПВА з ДМО основним критерієм оцінки рівномірності покриття також було обрано кінетику зміни капілярності модифікованих ниток: оптимальними вважали такі режими нанесення покриття, при яких капілярність нитки протягом двох годин дорівнювала нулю. Із проведенних досліджень витікає, що нанесення покриття з модифікуючої композиції на основі ФПВА з додатком ДМО краще здійснювати в динамічному режимі на дослідній установці в два шари, при цьому перший шар покриття краще сушити при температурі 60-65 оС протягом 0,84-1,7 хв; другий шар покриття - при температурі 50-55 оС протягом 1,7 хв. Додаток ДМО збільшує в’язкість композиції і, відповідно, потребує м’якших умов сушіння.
Дослідження фізико-механічних властивостей ниток, оброблених композицією ФПВА з 10 мас.% ДМО в обраних технологічних умовах, показали, що нанесення такого покриття веде до змін фізико-механічних показників нитки, подібних до змін, спричинених нанесенням покриття в ФПВА композиції. Капілярність знижується на 89 % у кручених і плетених ниток. Те, що модифіковані нитки відзначаються зниженою капілярністю, зменшить вірогідність інфікування рани, і, тим самим, також пришвидшить процес загоєння. Таким чином, модифікація хірургічних ниток для надання їм антимікробних і фунгіцидних властивостей не погіршує фізико-механічні властивості хірургічних ниток; крім того, суттєво (на 89 %) знижує капілярний ефект комплексних ниток.
Проведено вивчення кінетики виділення декаметоксину з модифікованих ниток. Це дослідження необхідне для визначення доз препарату, що потрапляє в організм з часом, оскільки надто великі дози в локальній зоні шва можуть викликати небажані побічні ефекти, а замалі дози малоефективні. Важливо також знати, як довго нитка має біологічно активну дію при знаходженні в зоні хірургічного шва.
Дослідження кінетики виділення ДМО з ниток проводили двома методами - екстракційно-фотометричним і розрахунком по втраті маси. Перший метод –екстракційно-фотометричний, полягає у кількісному фотометричному визначенні ДМО, що виділяється з ниток при їх безпосередньому контакті з водним середовищем; другий –розрахунок по втраті маси, полягає у визначенні втрати маси ниток після перебування у водному середовищі та інтегральному обчисленні кількості ДМО, що виділився з нитки. Дослідження кінетики виділення біологічно активної речовини з модифікованих ниток проводили на проміжку часу від 1,5 год до 13 діб. Нижня границя –,5 год - встановлена із-за обмеженої чутливості вимірювальних приладів, а верхня –діб - є середньою тривалістю перебування шовного матеріалу в зоні післяопераційного шва.
На рис.4 наведено характерну криву кінетики виділення ДМО з модифікованої нитки, одержану методом екстракційно фотометричним і розрахунком по втраті маси. Деяке розходження результатів, отриманих різними методами, пояснюється особливостями методів.
Кількість ДМО в нитці розраховували також по привісу, базуючись на співвідношенні сухої частки ФПВА речовини до ДМО в модифікуючій композиції. Для ниток кручених умовних номерів 1 і 2 і плетених умовного номеру 1 результати, отримані трьома методами, досить подібні. Подібність отриманих результатів говорить про те, що кожен з трьох методів можна використовувати для розрахунку кількості ДМО в нитці. Порівнюючи результати, розраховані по привісу з методами екстракційними, або, інакше кажучи, кількість ДМО, що введена в нитку і що екстрагувалась з нитки, очевидно, що за 13 діб виділяється 70-100 % ДМО, що є в нитці. Це опосередковано свідчить про те, що ДМО не утворює хімічних зв’язків ні з ФПВА композицією, ні з ПКА; а полімерне покриття виступає в якості мікродозатора біологічно активної речовини речовини. Дослідження зразків ниток методом електронної скануючої мікроскопії показали, що через добу перебування нитки у водному середовищі на покритті з’являються поперечні тріщини і пори. Через 13 діб експозиції вся поверхня нитки всіяна порами різноманітного діаметру від виходу декаметоксину, помітно також набухання країв пор.
Узагальнюючи результати досліджень, можна сказати, що виділення ДМО по механізму молекулярної дифузії проходить з різною інтенсивністю на різних часових проміжках і описується експоненціальною залежністю: на першій стадії (до 30 год) відбувається вихід ДМО з поверхневого шару, при цьому утворюються мікроскопічні пори. Через ці пори вода проникає вглиб покриття, утворюючи розгалужені канали. В цей же період утворюються поперечні тріщини на покритті. Швидкість виходу ДМО на цій стадії максимальна.
На другій стадії (до 48 год), перехідній, швидкість виходу ДМО знижується, однак ще досить висока. На третій стадії (до 312 год) вода проникає вглиб нитки, утворюючи канали, які оголюють навіть елементарні волокна. На цій стадії швидкість виходу ДМО найменша. Швидкість виходу ДМО з ниток з часом зменшується; при цьому за обома методами швидкість виділення ДМО відбувається за експоненціальним законом. 50 % всього ДМО виділяється з нитки: за екстракційно-фотометричним методом –за 30 год, а за методом втрати маси –за 14 год. Вірогідно, що максимальна концентрація ДМО в зоні шва буде впродовж 2 діб (за обома методами), коли швидкість виділення ДМО з нитки найбільша. Дослідження біологічної активності нитки показали, що за період з 2 до 24 год активність нитки збільшилася в 4 рази відносно кишкової палички і у 8 разів відносно золотистого стафілококу і дріжджоподібних грибів, що також говорить про активний “вихід”ДМО з нитки в цей період.
У п’ятому розділі наведено результати дослідження стійкості модифікованих хірургічних ниток до стерилізації γ-опроміненням. Радіаційно-хімічні перетворення в речовинах модифікаторах –кремнійорганічному каучуку СКТН-Г, ФПВА композиції і ДМО вивчали методами електронного парамагнітного резонансу і інфрачервоної спектроскопії, досліджували також зміни фізико-механічних властивостей ниток. Виявлено, що при радіаційному опроміненні в 2,5 Мрад деструктивних процесів у речовинах-модифікаторах не спостерігається. Фізико-механічні властивості модифікованих ниток після стерилізації залишаються на рівні цих властивостей ниток до стерилізації. Тому немає необхідності знижувати дозу стерилізуючого опромінення, і оптимальною дозою стерилізації модифікованих хірургічних ниток доцільно вважати дозу в 2,5 Мрад, яка рекомендована Державною Фармакопеєю України для стерилізації медичних виробів.
У шостому розділі наведено результати перевірки стійкості модифікованих хірургічних ниток до біологічного середовища та тривалого зберігання. Однією із специфічних вимог до хірургічних шовних ниток, як імплантованих об’єктів з власною біологічною поведінкою в організмі, є стійкість до впливу біологічного середовища. Вплив рідин організму на модифіковані шовні нитки моделювали шляхом десятиденного витримування в розчині гідролізину. Результати випробувань показали, що міцність нитки знижується лише на 1-3 %, що є гарантією надійного утримання країв рани до повного заживлення (рис.6).
Результати перевірки стійкості модифікованих хірургічних ниток до тривалого зберігання (у поліетиленових пакетах при 255 оС) показали, що зберігання модифікованих ниток протягом двох років призводить до таких змін у фізико-механічних показниках: втрати міцності за два роки у всіх модифікованих ниток не перевищують 5 %, подовження зростає на 12-20 %, що можна пояснити релаксацією ПКА ниток після орієнтаційного витягування. Капілярність ниток після зберігання практично не змінюється. Такі зміни у фізико-механічних показниках модифікованих хірургічних ниток свідчать про можливість їх зберігання протягом двох років.
Проведені комплексні токсикологічні дослідження модифікованих ниток показали, що модифіковані нитки відповідають вимогам до хірургічних шовних ниток. В ході клінічних випробувань модифікованих хірургічних ниток хірурги відзначали високу міцність, атравматичність, зручність в роботі з ними та хорошу здатність ниток до в’язання хірургічних вузлів. Нитка з біологічною активністю прискорює загоєння ран.
ВИСНОВКИ
СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Іващенко О.А. Розробка технології модифікованих полікапроамідних хірургічних ниток та дослідження їх властивостей. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.15 –технологія хімічних волокон. Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2001.
Дисертація присвячена створенню модифікованих ПКА хірургічних ниток з покриттями, що надають нитці некапілярних та біологічно активних властивостей (антимікробних і фунгіцидних) та розробці технології їх виготовлення. Визначені оптимальні технологічні параметри модифікації, вплив нанесення покриття на фізико-механічні, капілярні властивості ниток та на здатність до в’язання хірургічних вузлів. Для нитки з біологічно активними властивостями встановлено залежність між вмістом біологічно активної речовини в модифікуючій композиції та біологічною активністю нитки та досліджено тривалість біологічнї дії. Визначено вплив γ-стерилізації на речовини-модифікатори та на властивості модифікованих ниток. Встановлено вплив біологічного середовища на модифіковані нитки, перевірено стійкість до зберігання протягом 2-х років.
Ключові слова: шовний матеріал, хірургічні нитки, капілярність, антимікробні та фунгіцидні властивості.
Ivaschenko O. A. Development a technology of modified nylon 6 surgical thread and research of their properties. –The manuscript.
The thesis for a Candidate of Science degree on speciality 05.17.15 - technology of chemical fibres. –Kyiv National University of Technologies and Design, Kyiv, 2001.
Teases is devoted to creation a modified nylon 6 surgical threads with coverings lending to thread uncapillary and biologically active properties (antimicrobial and fungicidal) and to technology development of their making. Optimum technological modification parameters, influence of covering on capillary, physical and mechanical properties of threads and ability to tying surgical knots were defined. For thread with biologically active properties set dependence between contents of biologically active substance in modifying composition and biological activity of thread and inquired into duration of biological action. Defined influence of -ray sterilization on modifying substances and on properties of modified threads. Set influence of biological environment on modified threads, checked out steadiness to keeping during 2 years.
Key words: suture, surgical threads, capillary properties, biologically active properties.
Иващенко Е.А. Разработка технологии модифицированных поликапроамидных хирургических нитей и исследование их свойств. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.15 - технология химических волокон. Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2001.
Диссертация посвящена созданию модифицированных поликапроамидных хирургических нитей с покрытиями, придающими некапиллярные и биологически активные (антимикробные и фунгицидные) свойства и разработке технологии их изготовления.
В качестве модифицирующих веществ предложены кремнийорганический низкомолекулярный каучук и фенолополивинилацетальная (ФПВА) пленкообразующая композиция, применяемая в медицине. Определены оптимальные технологические параметры нанесения покрытий, установлено влияние нанесения покрытия на физико-механические, капиллярные свойства нитей и на способность к вязанию хирургических узлов. Установлено, что модификация нитей не ухудшает их физико-механические свойства и устраняет (при модицикации ФПВА композицией, кремнийорганическим каучуком) или существенно снижает (на 87%) (при модификации композицией с биологически активным веществом) капилярный ефект. Для нитей с покрытием ФПВА композицией подобраны хирургические узлы 2=2, 22, 1=1=1, 111; для нити с кремнийорганическим покрытием –=4, 1=1=1=1.
В качестве биологически активного вещества для модифицирования шовной нити был выбран декаметоксин (четвертичное аммониевое соединение) –сильный препарат с широким спектром действия. Для придания нити биологически активных свойств применяли метод микродозации лекарственного вещества из пленкообразующего полимерного покрытия, что позволило полностью сохранить прочностные свойства нити. Установлена зависимость между содержанием биологически активного вещества в модифицирующей композиции и биологической активностью нити и исследована длительность биологически активного действия модифицированной нити. Скорость выделения декаметоксина из нитей со временем уменьшается; наибольшая скорость наблюдается в течение двух суток; за 13 суток выделяется 70-100% препарата, введеного в нить. Установлено, что декаметоксин выделяется из нитей в количествах, не превышающих норм. Модифицированные нити проявляют антимикробную активность относительно золотистого стафилококка, кишечной палочки и фунгицидную активность относительно дрожжеподобных грибов. Биологическая активность модифицированной нити в период с 2 до 24 ч возростает в 4 раза относительно кишечной палочки, и в 8 раз относительно золотистого стафилококка и дрожжеподобных грибов.
Определено влияние - стерилизации на вещества-модификаторы и на свойства модифицированных нитей. Показано, что стерилизующая доза 2,5 Мрад не вызывает деструкционных процессов в кремнийорганическом каучуке, ФПВА композиции и декаметоксине. Физико-механические и капилярные свойства нитей после стерилизации практически не изменяются.
Проведенные исследования показали устойчивость модифицированных нитей к воздействию биологической среды (раствору гидролизина) и длительному хранению (в течение 2-х лет). Разработаны технические условия и технологический регламент на производство модифицированных шовных нитей, получено регистрационное свидетельство МЗУ №243/96, разрешающее применение модифицированных нитей в медицинской практике в Украине.
Ключевые слова: шовный материал, хирургические нити, капиллярность, антимикробные и фунгицидные свойства.