Поверхностные свойства и биосовместимость in vitro трековой мембраны на основе полиэтилентерефталата после комбинированного воздействия атмосферной низкотемпературной плазмы и ионизирующего γ-излучения радионуклида 60Сo

Цель. Исследование воздействия атмосферной низкотемпературной плазмы (АНП) и последующей стерилизации γ-лучами на топографию и свойства трековых мембран (ТМ) на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ).

Материалы и методы. ТМ были получены путем облучения пленки ПЭТФ потоком ионов 40Ar+8 и последующего химического травления в 1,5N водном растворе NaOH. Для модификации поверхности на ТМ воздействовали АНП в течении 30 с. Стерилизация мембран проводилась с использованием γ-излучения радионуклида 60Со в дозах 1 и 10 кГр (Si). Биосовместимость ТМ in vitro исследовали с использованием культуры пренатальных стромальных клеток (ПСКч), выделенной из легкого 11-недельного эмбриона человека и поддерживаемой ex vivo.

Результаты. Установлено, что обработка ТМ с помощью АНП приводит к возрастанию шероховатости и гидрофильности их поверхности ТМ. Изменение физико-химического состояния поверхности ТМ в результате воздействия холодной плазмы и последующей стерилизации практически не влияло на морфофункциональное состояние культуры ПСКч. Сделано заключение об относительной биоинертности ТМ и предложенных режимов их γ-стерилизации в отношении культуры стромальных клеток человека, перспективности дальнейших исследований в приложении материала к направлениям хирургической практики (кардиология, офтальмология).

1. Филиппова Е.О., Кривошеина О.И., Запускалов И.В. Интрастромальная имплантация трековых полимерных мембран в лечении ýндотелиально-ýпителиальной дистрофии роговицы. Медицинский Вестник Башкортостана. 2015; 10 (2): 137–139.

2. Филиппова Е.О., Сохорева В.В., Пичугин В.Ф. Исследование возможности применения ядерных трековых мембран для офтальмологии. Мембраны и мембранные технологии. 2014; 4 (4): 267–271.

3. Filippova E.O., Pichugin V.F., Sokhoreva V.V. Potential use of nuclear track membranes in ophthalmology. Petroleum Chemistry. 2015; 54 (8): 669–672. DOI: 10.1134/S0965544114080039.

4. Lam M.T., Wu. J.C. Biomaterial applications in cardiovascular tissue repair and regeneration. EXPERT REV CARDIOVASC THER. 2012; 10 (8): 1039–1049.

5. Apel P.Yu. Tracks of very heavy ions in polymers. Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res. 1997; B130: 55–63.

6. Миронюк А.В., Придатко А.В., Сиволапов П.В., Свидерский В.А. Особенности оценки смачивания полимерных поверхностей. Технологии органических и неорганических веществ. Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014; 1/6: 23–26.

7. Филиппова Е.О., Сохорева В.В., Шилова О.Г. Исследование возможности применения полимерных трековых мембран в барьерной кератопластике. Известия высших учебных заведений. физика. 2013; 56 (11/3): 303–305.

8. Dmitriev S.N., Kravets L.I., Sleptsov V.V., Elinson V.M. Water permeability of poly(ethylene) terephthalate track membranes modified in plasma. Desalination. 2002; 146: 279–286.

9. Фортова В.Е. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том IV. М.: Наука, 2000: 505.

10. Провоторова Д.А. Модификация непредельных каучуков в низкотемпературной плазме с целью улучшения их адгезионных свойств. Клеи. Герметики. Технологии. 2013; 9: 6–8.

11. Головятинский С.А. Модификация поверхности полимеров импульсной плазмой атмосферного давления. Вестник Харьковского университета. 2004; 628: 80– 86.

12. Акишев Ю.С. Экспериментальные и теоретические исследования воздействия неравновестной низкотемпературной плазмы атмосферного давления на поверхность полимерных пленок. 5-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии: материалы симпозиума. Иваново. 2008: 360–363.

13. ГОСТ Р ИСО 11137 – 2000. Стерилизация медицинской продукции. Требования к валидации и текущему контролю. Радиационная стерилизация.

14. Filippova E.O. Influence of low-temperature plasma and γ-radiation on the surface properties of PET track membranes. Inorganic Materials: Applied Researc. 2016; 7 (5): 664–672.

15. ГОСТ ISO 10993-5-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Ч. 5. Исследования на цитотоксичность: методы in vitro. М.: Стандартинформ, 2014.

16. Филиппова Е.О., Каланда Н.С., Пичугин В.Ф. и др. Исследование процесса стерилизации трековых мембран из полиýтилентерефталата с помощью низкотемпературной атмосферной плазмы. Медицинская техника. 2017; 2 (302): 26–29.

17. Carre A. Polar interactions at liquid/polymer inter faces. Adhesion Sci. Technol. 2007; 21 (10): 961–981.

18. Кузнецов В.Д. Поверхностная ýнергия твердых тел. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы. 1954: 220.

19. Khlusov I.A., Khlusova M.Yu., Zaitsev K.V. Pilot in vitro study of the parameters of artificial niche for osteogenic differentiation of human stromal stem cell pool. Bull. Exp. Biol. Med. 2011; 150 (4): 535–542.

20. Bolbasov E.N., Anissimov Y.G., Pustovoytov A.V. et al. Ferroelectric polymer scaffolds based on a copolymer of tetrafluoroethylene with vinylidene fluoride: Fabrication and properties. Materials Science and Engineering. C. 2014; 40: 32–41. DOI: 10.1016/j.msec.2014.03.038.

21. Khlusov I.A., Shevtsova N.M., Khlusova M.Y. Detection in vitro and quantitative estimation of artificial microterritories which promote osteogenic differentiation and maturation of stromal stem cells. Methods Mol. Biol. 2013; 1035: 103–119. DOI: 10.1007/978-1-62703-508-8_9.

22. Гужова А.А. и др. Влияние параметров ýлектретирования на поверхностные и ýлектретные свойства полиýтилентерефталата. Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2013; 157: 55–60.

23. Dowling D.P. Atmospheric Pressure Plasma Treatment of Amorphous Polyethylene Terephthalate for Enhanced Heat sealing Properties. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2013; 35: 1–8.

24. Kwang-Hyuk Ch. Effect of аr шon beam pre-treatment of poly(ethylene terephthalate) substrate on the mechanical and electrical stability of flexible InSnO films grown by roll-to-roll sputtering system. Japanese Journal of Applied Physics. 2013; 52: 45–49.

25. Navaneetha K. Adhesive properties of polypropylene (PP) and polyethylene-terephthalate (PET) film surfaces treated by DC glow discharge plasma. Vacuum 83. 2009: 332–339.

26. Ratner B.D., Hoffman A.S., Schoen F.J. Biomaterials Science: an introduction to materials in medicine. Third ed. Elsevier Academic Press: Oxford, UK; Waltham, MA. 2013: 1520.

27. Eriksson J.E., Dechat T., Grin B., Helfand B. Introducing intermediate filaments: from discovery to disease. The Journal of Clinical Investigation. 2009; 119 (7): 1763– 1771. DOI: 10.1172/JCI38339.

28. Хлусов И.А., Хлусова М.Ю., Шевцова Н.М. Морфофункциональное состояние культуры стволовых клеток на 2D-матриксе, имитирующем «молчащие» остеогенные и кроветворные микротерритории. Бюллетень сибирской медицины. 2012; 6: 96–105.

29. Ляхов Н.З. Биокомпозиты на основе кальций-фосфатных покрытий, наноструктурных и ультрамелкозернистых биоинертных металлов, их биосовместимость и биодеградация. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014: 595.