Desarrollan nueva forma de aumentar la biocompatibilidad de materiales poliméricos con tecnologías de haz de plasma
Moscú Rusia, Eurasia.- Investigadores del Instituto Conjunto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia, MIPT, Instituto de Física Bioquímica que lleva su nombre. NUEVO MÉJICO. Emanuel RAS, con la participación de colegas de la Universidad Estatal de Química y Tecnología de Ivanovo y JSC TVEL, han desarrollado una nueva forma de aumentar la biocompatibilidad de los materiales poliméricos utilizando tecnologías de haz de plasma.
El método propuesto por los autores para modificar polímeros orgánicos se basa en el uso de plasma híbrido de baja temperatura y alto desequilibrio, que se generó mediante la exposición simultánea del medio formador de plasma a un haz de electrones prerelativista continuo y una descarga de RF capacitiva.
La modificación de polímeros orgánicos en plasma híbrido permite mejorar su compatibilidad con las células y tejidos de un organismo vivo, como se demostró en el ejemplo del tereftalato de polietileno, que se usa ampliamente en medicina para crear materiales para prótesis. Después de la exposición al plasma híbrido, la superficie del polímero mostró una buena biocompatibilidad con los fibroblastos humanos BJ-5ta, así como una menor actividad hemolítica que el tereftalato de polietileno no tratado.
La modificación del tereftalato de polietileno en plasma híbrido cambia sus propiedades superficiales y aumenta la biocompatibilidad con las células.
Los polímeros orgánicos y los materiales basados en ellos se utilizan ampliamente en la medicina moderna. Sin embargo, debido a los valores generalmente bajos de energía superficial, los polímeros se humedecen poco con el agua y tienen una baja adherencia a sustratos y recubrimientos, moléculas biológicamente activas, células eucariotas y tejidos del cuerpo humano. Por esta razón, cuando se utilizan polímeros y plásticos, a menudo es necesaria su modificación y funcionalización preliminar, por lo que la creación de nuevas tecnologías efectivas para cambiar las propiedades de los materiales poliméricos es de particular relevancia.
La exposición de polímeros a plasma a baja temperatura es uno de los métodos más prometedores para modificar la superficie de los polímeros. En comparación con las descargas de gas comunes, el plasma híbrido tiene ventajas adicionales: la capacidad de controlar prácticamente sin inercia, mediante un haz de electrones, la geometría y las propiedades de la nube de plasma, así como los flujos de partículas de plasma activas que caen sobre la superficie de el material que se está procesando. El volumen de reacción del plasma híbrido es muy homogéneo y resistente a la contracción. A las partículas excitadas químicamente activas predominantes en el plasma de descarga de gas se les añaden iones no menos activos, producidos en cantidades significativas por el haz de electrones. Las características enumeradas hacen que el plasma híbrido sea extremadamente interesante y prometedor para la producción de polímeros con características fisicoquímicas y biocompatibilidad mejoradas.
Usando el método desarrollado, se pueden obtener patrones estructurados o gradientes suaves de propiedades fisicoquímicas y/o funcionales en superficies poliméricas. Además, el uso de plasma híbrido abre nuevas oportunidades para modificar y mejorar la biocompatibilidad de estructuras poliméricas con formas complejas, por ejemplo, implantes para osteosíntesis.
Los resultados fueron publicados en la revista Polymers.
Los autores analizan en detalle el diseño de un reactor de haz de electrones, las características, ventajas y perspectivas del plasma híbrido para funcionalizar la superficie de polímeros y los métodos para controlar el proceso de modificación. También se describen las propiedades de las superficies poliméricas resultantes que son importantes para su uso en biología y medicina: hidrofilicidad, citotoxicidad, biocompatibilidad con tejido conectivo y células sanguíneas.
El trabajo se llevó a cabo con financiación de la Fundación Rusa para la Ciencia (subvención nº 21-79-30062) y el apoyo del departamento de investigación y desarrollo de la industria no nuclear de TVEL JSC.
