ПЛАЗМА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПОЛИУРЕТАНА

Плазменная обработка медицинских изделий из полиуретана увеличивает твердость материалов, износостойкость, снижает адгезию (прилипание) таких бактерий, как стафилококк и кишечная палочка. В исследованиях перспективной технологии участвует целый ряд учреждений Уральского отделения РАН — Институт механики сплошных сред, Институт экологии и генетики микроорганизмов, Институт технической химии Пермского ФИЦ УрО РАН, Институт электрофизики УрО РАН, а также Пермский государственный национальный исследовательский университет.

К сожалению, механические воздействия могут привести к растрескиванию поверхности модифицированного плазмой пластика, что провоцирует рост бактерий до величин, превышающих их количество на необработанных материалах. Это особенно опасно для медицинских изделий из упругих полиуретанов, деформируемых при использовании — грудных имплантов, межфаланговых протезов, катетеров.

В ходе исследования поверхность полиуретановых образцов была обработана плазменной имплантацией ионов азота, после чего проводилось механическое нагружение образцов и анализировалось взаимодействие белков крови и бактериальных клеток с материалами до и после нагружения. Как оказалось, эффект растрескивания при деформациях возникает при плазменной обработке с энергией ионов выше 1 кэВ. Использование более низких энергий обработки вызвало увеличение модуля упругости поверхности по сравнению с необработанным полимером в 1,5–2 раза, эти покрытия показали устойчивость к механическим нагрузкам при растяжении не менее 50 %. Низкоэнергетическая обработка не оказала значительного влияния на структурно-механические свойства материала. Ионы внедряются в материал на глубину до нескольких нанометров, и значительные изменения происходят не на поверхности, а в поверхностном нанослое. Такая обработка привела к повышению гидрофобности и свободной энергии поверхности полиуретана, что улучшает биомедицинские характеристики образцов. Снижается жизнеспособность кишечной палочки, что косвенно объясняется возросшей энергией поверхности и обусловлено появлением на ней свободных радикалов, вызвавших окислительный стресс бактерий.

Так что материалы с малой энергией плазменной обработки нуждаются в дальнейшем всестороннем исследования с целью разработки деформируемых биомедицинских изделий с улучшенными свойствами (подробно результаты работы по проекту изложены в статье «Исследование перспектив использования модифицированных ионно-плазменной обработкой полиуретанов для создания деформируемых биомедицинских изделий» / Морозов И.А., Каменецких А.С., Беляев А.Ю., Щербань М.Г., Лемкина Л.М., Ерошенко Д.В. // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. – 2021. – № 4. – С. 19–30).