RU2659704C1 - Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов - Google Patents
Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659704C1 RU2659704C1 RU2017104521A RU2017104521A RU2659704C1 RU 2659704 C1 RU2659704 C1 RU 2659704C1 RU 2017104521 A RU2017104521 A RU 2017104521A RU 2017104521 A RU2017104521 A RU 2017104521A RU 2659704 C1 RU2659704 C1 RU 2659704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- prosthesis
- carried out
- plasma
- argon
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 89
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims abstract description 34
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 12
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 9
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 8
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 claims description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 208000034827 Neointima Diseases 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008692 neointimal formation Effects 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 22
- 229920004934 Dacron® Polymers 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 11
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- 210000003038 endothelium Anatomy 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- 230000003872 anastomosis Effects 0.000 description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 4
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 4
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 230000002965 anti-thrombogenic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GHXZTYHSJHQHIJ-UHFFFAOYSA-N Chlorhexidine Chemical compound C=1C=C(Cl)C=CC=1NC(N)=NC(N)=NCCCCCCN=C(N)N=C(N)NC1=CC=C(Cl)C=C1 GHXZTYHSJHQHIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 2
- 229960000686 benzalkonium chloride Drugs 0.000 description 2
- CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N benzyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical group [Cl-].C[NH+](C)CC1=CC=CC=C1 CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 2
- 229960003260 chlorhexidine Drugs 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000003511 endothelial effect Effects 0.000 description 2
- 229920000295 expanded polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000002278 reconstructive surgery Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N renifolin D Natural products CC(=C)[C@@H]1Cc2c(O)c(O)ccc2[C@H]1CC(=O)c3ccc(O)cc3O BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- AZKSAVLVSZKNRD-UHFFFAOYSA-M 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide Chemical compound [Br-].S1C(C)=C(C)N=C1[N+]1=NC(C=2C=CC=CC=2)=NN1C1=CC=CC=C1 AZKSAVLVSZKNRD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000010507 Adenocarcinoma of Lung Diseases 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 1
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003130 blood coagulation factor inhibitor Substances 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- LRUDDHYVRFQYCN-UHFFFAOYSA-L dipotassium;terephthalate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 LRUDDHYVRFQYCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 210000003725 endotheliocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 1
- 239000003527 fibrinolytic agent Substances 0.000 description 1
- 230000003480 fibrinolytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000000366 juvenile effect Effects 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 201000005249 lung adenocarcinoma Diseases 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N n'-amino-n-iminomethanimidamide Chemical compound N\N=C\N=N VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 210000002460 smooth muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- VSSLEOGOUUKTNN-UHFFFAOYSA-N tantalum titanium Chemical compound [Ti].[Ta] VSSLEOGOUUKTNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000002537 thrombolytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001732 thrombotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 1
- 238000007631 vascular surgery Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/507—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials for artificial blood vessels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/047—Other specific metals or alloys not covered by A61L27/042 - A61L27/045 or A61L27/06
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/06—Titanium or titanium alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/306—Other specific inorganic materials not covered by A61L27/303 - A61L27/32
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
- A61L31/04—Macromolecular materials
- A61L31/06—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
- A61L31/08—Materials for coatings
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
- A61L31/08—Materials for coatings
- A61L31/082—Inorganic materials
- A61L31/088—Other specific inorganic materials not covered by A61L31/084 or A61L31/086
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
- A61L33/0094—Physical treatment, e.g. plasma treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
- A61L33/02—Use of inorganic materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
- A61L33/02—Use of inorganic materials
- A61L33/022—Metal or alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
- A61L33/06—Use of macromolecular materials
- A61L33/068—Use of macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/021—Cleaning or etching treatments
- C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/18—Modification of implant surfaces in order to improve biocompatibility, cell growth, fixation of biomolecules, e.g. plasma treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
- A61L2420/02—Methods for coating medical devices
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Hematology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится медицине, в частности к способу нанесения несплошного покрытия из металла, выбранного из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия или тантала, на внутреннюю и внешнюю поверхность полимерного протеза кровеносного сосуда из полиэтилентерефталата; а также к протезу кровеносного сосуда, содержащему каркас из полиэтилентерефталата с нанесенным несплошным покрытием из металла. Осуществление изобретения позволяет сократить время образования неоинтимы по всей внутренней поверхности протеза кровеносного сосуда за счет технологии нанесения несплошного покрытия на внутреннюю или внешнюю поверхность протеза. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к медицине и медицинской технике, а именно к технологии нанесения покрытия на медицинские имплантируемые устройства, размещаемые внутри тела пациента и непосредственно к самим указанным устройствам, имеющим, по меньшей мере, одну поверхность, контактирующую с кровью, в частности к протезам кровеносных сосудов из полимерного материала (полиэтилентерефталата). Использование изобретения позволяет активировать процесс эндотелизации и предотвратить тромбообразование.
Уровень техники
Заболевания сердечно-сосудистой системы являются ведущей причиной смертности населения в мире. По мере развития сосудистой хирургии все больше пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями подвергаются реконструктивно-восстановительным операциям. Лечение сердечных патологий зачастую выполняется с использованием аутотрансплантатов, однако во многих случаях применение синтетических протезов различных конструкций предпочтительнее. В современной реконструктивной хирургии сердца и сосудов широко используются имплантаты из полимерных материалов, которые должны иметь требуемые морфологические, физико-механические и поверхностные свойства.
В последние 15-20 лет наибольшее распространение в клинической практике получили сосудистые протезы на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ, Дакрон, PET). Это наиболее химически стабильный и биологически инертный полимерный материал, поэтому имплантация протезов из него сопровождается минимальной реакцией окружающих тканей. Большая жесткость дакроновых нитей дает преимущество в создании устойчивых механических конструкций. Вместе с тем технология изготовления вязаных протезов позволяет получать трубки, пластичность которых превышает пластичность PTFE протезов. Зазор между нитями (волокнами) протеза создает возможность прорастания клеток эндотелия через вязаную структуру протеза. При этом собственно материал длительное время не изменяет свои медико-биологические и физико-химические свойства под воздействием биологических сред in vivo. Тем не менее, при использовании протезов из полимерных материалов, в частности из ПЭТФ, существуют проблемы, связанные с повышенным тромбообразованием.
С начала использования полимерных изделий медицинского назначения предпринимаются усилия повысить их биосовместимость и, в частности, создать антитромбогенную, фибринолитическую или тромболитическую поверхность раздела с жидкостями организма, такими как кровь. Для этого разрабатывают различные способы повышения тромборезистентности полимерных изделий, а именно разрабатывают покрытия для полимерных протезов.
Из уровня техники известен способ эндотелизации in vitro протезов кровеносных сосудов, описанный в RU2205612. Указанный способ включает электризацию внутренней поверхности протеза, термостабилизацию зарядов при температуре 150°C, заполнение протеза суспензией эндотелия в питательной среде и закрепление эндотелиальных клеток на внутренней поверхности протеза. В качестве эндотелия используют аутогенный эндотелий пациента или эндотелий человека на стадии его внутриутробного развития. Однако недостатком этого способа является то, что покрытие, полученное указанным способом, недолговечно и легко смывается кровью. Сложность и длительность процесса модернизации протеза предлагаемым способом делает значительно трудоемкой его серийную реализацию.
Из документа US5744515 известно имплантируемое медицинское устройство, выполненное из жесткого пористого биоматериала, на поверхности которого иммобилизованы молекулы адгезии, способствующие капиллярной эндотелизации устройства in vivo.
Из документа US6322588 известно медицинское устройство, контактирующее с жидкостями в теле пациента, в том числе с кровью, и представляющее собой полимерную подложку, покрытую металлом. В качестве покрытий используются инертные металлы такие, как титан, кобальт, никель и другие. Однако вследствие того, что покрытие таких протезов имеет большую толщину и является сплошным, оно растрескивается и осыпается в процессе длительного использования в токе крови и не способствует нарастанию эндотелия на поверхности протеза.
Из документа US20030050691 известно имплантируемое устройство, а также способ его получения. Имплантируемое устройство представляет собой протез сосудов, характеризующийся тем, что он выполнен из полимерной подложки с металлическим покрытием. Предпочтительным материалом покрытия является сплошной титановый слой толщиной 50-300 нм с существенно рентгеноаморфной структурой. Изобретение обеспечивает только краткосрочную тромборезистентность протеза, так как не приводит к эндотелизации и образованию неоинтимы на всей поверхности искусственного сосуда, контактирующей с кровью.
Таким образом, сохраняется необходимость разработки протезов сосудов, имеющих устойчивое антитромбогенное покрытие и способа нанесения такого покрытия на полимерные протезы сосудов из полиэтилентерефталата. Развитие методов изготовления и модифицирования полимеров и изделий на их основе поможет перейти к решению важнейших задач теоретической и практической кардиологии.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является разработка метода создания несплошного покрытия для полимерных сосудистых протезов, выполненных из потиэтилентерефталата, позволяющего получать био- и гемо-совместимое покрытие протезов, характеризующихся низкой тромбогенностью, а также создание протеза сосудов с устойчивым антитромбогенным покрытием.
Техническим результатом данного изобретения является сокращение времени образования неоинтимы по всей внутренней поверхности протеза сосудов за счет технологии нанесения несплошного покрытия на внутреннюю или внешнюю поверхность протеза. Кроме того, покрытие, нанесенное на протез способом по изобретению, характеризуется высокой устойчивостью, не отслаивается от протеза и не подвержено растрескиванию, благодаря чему протезы сосудов, имеющие такое покрытие, характеризуются длительно сохраняющейся антитромбогенностью.
Достижение указанного технического результата обеспечивается при осуществлении способа нанесения несплошного покрытия из металла IVB или VB группы на внутреннюю и внешнюю поверхности полимерного протеза кровеносного сосуда из потиэтилентерефталата, который включает следующие этапы:
- плазмохимическую модификацию поверхности полимерного протеза;
- нанесение покрытия методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой в аргоново-кислородной плазме;
причем нанесение покрытия осуществляется циклично в режиме чередования ионного травления с нанесением покрытия методом магнетронного напыления.
В частных вариантах воплощения изобретения протез кровеносного сосуда из потиэтилентерефталата имеет, по меньшей мере, одну поверхность, контактирующую с кровью.
В частных вариантах воплощения изобретения один цикл включает нанесение покрытия методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой в течение 30 секунд, и последующего ионного травления в течение 10 секунд.
В частных вариантах воплощения изобретения покрытие наносится в течение четырех циклов.
В частных вариантах воплощения изобретения нанесение покрытия методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой в аргоново-кислородной плазме осуществляют при давлении 2±0,5 Па и соотношении Ar:O2=1:9, с плотностью мощности распыления мишени 5-6 Вт/см2.
В частных вариантах воплощения изобретения способ включает предварительную стадию очистки полимерного протеза в ультразвуковой ванне с помощью бактерицидного вещества и/или стадию ионной очистки (ионного травления) в атмосфере аргона. Внекоторых предпочтительных вариантах бактерицидное вещество представляет собой бензалконий хлорид или хлоргексидин.
В частных вариантах воплощения изобретения стадию предварительной ионной очистки (ионного травления) в атмосфере аргона осуществляют в течение 50-60 секунд.
В частных вариантах воплощения изобретения плазмохимическую модификацию полимерного протеза осуществляют с использованием аммиака в высокочастотном 13,56 МГц разряде мощностью 20-40 Вт, давлении 6,6 Па в течение 45-60 мин.
В частных вариантах воплощения изобретения ионное травление осуществляют с применением щелевого ионного источника с неравномерностью плотности ионного тока по длине обрабатываемого объекта ±10% при следующих режимах:
- рабочее напряжение 2 кВ;
- рабочий ток разряда в аргоне 0,5 А.
В частных вариантах воплощения изобретения металл для покрытия представляет собой титан, тантал, цирконий или ниобий.
В частных вариантах воплощения изобретения размер частиц покрытия составляет 20-100 нм.
Технический результат достигается также за счет создания протеза кровеносного сосуда, содержащего каркас из потиэтилентерефталата, с внутренней и внешней поверхностями, на внутреннюю и внешнюю поверхности каркаса которого нанесено несплошное покрытие из металла IVB или VB группы вышеуказанным способом.
В частных вариантах воплощения изобретения металл покрытия протеза представляет собой титан, тантал, цирконий или ниобий.
В частных вариантах воплощения изобретения размер частиц покрытия составляет 20-100 нм.
Определение и термины
В данном документе под термином «чистота поверхности» понимают низкую шероховатость поверхности.
В данном документе под термином «шероховатость поверхности» понимается совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине, определяющая эксплуатационные характеристики поверхности. Нужно понимать, что при любом способе изготовления поверхности деталей не могут быть абсолютно гладкими, т.к. на них остаются следы обработки, состоящие из чередующихся выступов и впадин различной геометрической формы и величины.
В данном документе под термином «протез» понимают, в частности, сосудистый протез, имеющий каркас, выполненный из волокон ПЭТ (Dacron®), как правило, тканый, вязаный или плетеный, причем волокна в результате располагаются по определенной геометрии и структуре, что придает ему подходящие механические свойства, в том числе пористость. Геометрическая форма каркаса, предпочтительно, цилиндрическая.
Под термином «несплошное покрытие» в данном документе следует понимать покрытие, сформированное из частиц размера от нескольких десятков до 200 нм, в частных вариантах до 100 нм, которые, как правило, имеют форму, близкую к сферической, точнее вписывающуюся в сферу, и не срастаются друг с другом. Зародыши кристаллов в начальный период образования указанного покрытия на поверхности инородной подложки разрастаются до определенного размера, при этом между зародышами остается зазор, хотя точки касания могут быть. Зародыши таких размеров могут моно- или поликристаллическими. Дальнейший рост приводит к их срастанию и образованию сплошной пленки (покрытия), что не должно допускаться, согласно изобретению, поскольку в сплошных покрытиях неизбежно возникают напряжения, которые могут приводить к их растрескиванию или отслаиванию. В случае не сросшихся частиц покрытия это исключено, поскольку нет связи между атомами отдельных частиц.
Краткое описание чертежей
Рисунок 1. Волокна полиэтилентерефталата (PET) без покрытия.
Рисунок 2. Титановое покрытие, нанесенное на вязаную Дакроновую подложку способом без чередования (прерывания) процесса напыления ионным травлением, время напыления - 30 секунд (отслаивание покрытия).
Рисунок 3. Титановое покрытие, нанесенное на вязаную Дакроновую подложку способом без чередования (прерывания) процесса напыления ионным травлением, время напыления - 70 секунд (растрескивание покрытия).
Рисунок 4. Поверхность ePTFE (Политетрафторэтилен) протеза без покрытия.
Рисунок 5. Титановое покрытие PET протеза, полученное способом по изобретению.
Подробное раскрытие изобретения
Для продления функционирования реконструированных хирургическим путем сосудов требуется максимально снизить опасность тромбирования протезов. Полноценное функционирование сосудистого протеза возможно только после появления эндотелиальной выстилки, которая синтезирует противосвертывающие факторы и препятствует росту гладких мышц и, следовательно, уменьшению просвета сосуда. Особенно важно ускоренное наращивание неоинтимы на внутренней поверхности протеза кровеносного сосуда в условиях, когда потенции к регенерации уже снижены.
Эндотелизация может осуществляться по двум различным механизмам. По одному механизму, называемому transanastamotic (от анастомоза), эндотелизация происходит с внутренней полости кровеносного сосуда, в которую помещен протез. В результате клетки эндотелия выстилают просвет протеза, мигрируя от линии анастомоза. Другой механизм - transmural (трансмуральный), т.е. пронизывающий стенку или промежуточную ткань, активирует врастание эндотелиальных клеток через стенки протеза.
Покрытие, нанесенное на протез из потиэтилентерефталата согласно изобретению, обеспечивает ускоренное образование неоинтимы, поскольку процесс эндотелизации осуществляется по двум указанным выше механизмам одновременно. Способ по изобретению отличается тем, что покрытие наносится как с наружной, так и с внутренней стороны протеза. Покрытие с внутренней стороны протеза позволяет клеткам эндотелия выстлать просвет протеза посредством миграции от линии анастомоза. Покрытие с наружной стороны протеза наносится с целью ускорения образования эндотелиального слоя внутри протеза за счет прорастания эндотелиальных клеток через пористую вязаную основу протеза и образования выстилки в области, удаленной от анастомоза. Таким образом, при имплантации протеза одновременно происходит распространение эндотелия как от анастомоза, так и трансмурально с внешней поверхности протеза, через поры.
Как уже отмечалось выше, для активации процесса миграции клеток эндотелия от анастомоза и с поверхности протеза, не контактирующей с кровью, их закреплению и увеличению адгезионной прочности нарастающего слоя эндотелия по изобретению, на материал протеза последовательно наносится, как с внутренней, так и с внешней стороны (сначала с внутренней, а затем с наружной стороны) несплошное покрытие на основе металлов IVB или VB групп, например на основе Ti, Zr, Nb или Та.
Наносимое способом согласно изобретению несплошное покрытие, активирующее процесс эндотелизации, состоит из частиц размером несколько десятков нанометров. Дальнейшее увеличение размеров частиц покрытия приводит к образованию сплошного покрытия, что является препятствием релаксации возникающих напряжений и увеличивает вероятность отслаивания покрытия.
Покрытие с заданным размером частиц наносится методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой, способствующим максимальному проникновению напыляемых частиц в сквозные поры и неровности на поверхности материала протеза, циклично в режиме чередования с ионным травлением.
Главное условие успешного функционирования искусственного сосуда - быстрое разрастание и закрепление эндотелиальных клеток по его внутренней поверхности. Это возможно при термодинамической нестабильности поверхности зарастания, т.е. повышенной поверхностной энергии Гиббса. Энергия поверхностного слоя, или поверхностная энергия Gs, пропорциональна площади (s) межфазной поверхности: Gs = σ⋅s, где коэффициент пропорциональности о - поверхностное натяжение. Для выполнения этого условия внутренняя поверхность протеза должна быть развитой, поскольку получение развитой или более развитой поверхности означает увеличение шероховатости, т.е. увеличение площади межфазной поверхности. Вместе с тем, наносимое на поверхность сосуда покрытие должно быть несплошным, чтобы не создавать больших напряжений, которые могут привести к отслоению и растрескиванию (рис. 2-3). Поскольку PET волокна (рис. 1) характеризуются высокой чистотой поверхности (на рис. 4, для сравнения приведено изображение поверхности ePTFE протеза), то есть низкой шероховатостью и исчезающе малой концентрацией центров кристаллизации, наносимый из газовой фазы металл образует сплошной слой при сколь угодно малой контролируемой толщине покрытия, что, как ранее было отмечено, приводит к отслоению и растрескиванию покрытия. Экспериментально неожиданно были обнаружены режимы чередования ионного травления с методом магнетронного напылением покрытия, с целью ограничения образования центров кристаллизации путем удаления мелких кристаллических зародышей посредством ионного травления.
Как правило, полимерные материалы характеризуются низкими значениями поверхностной энергии, плохо смачиваются растворителями, имеют низкую адгезию к напыленным слоям металлов и т.п. В данном изобретении для преодоления указанных ограничений поверхность полимерного протеза подвергается плазмохимической модификации, затрагивающей очень тонкий слой, не превышающий 100А, при этом основная масса полимера не изменяется, сохраняя механические, физико-химические и электрофизические свойства модифицируемого материала. Воздействие плазмы на поверхность полимера позволяет изменять, в основном, его контактные свойства (смачивание, адгезию) путем образования гидрофильных групп. Одновременно достигается очистка поверхности от адсорбированного молекулярного слоя. Процесс проводится с использованием аммиака или его смесей с водородом, в результате чего на поверхности возникают азотсодержащие группы (амино-, амидо- имидо- имино- и т.п).
Осуществление изобретения
Возможность объективного достижения технического результата при осуществлении изобретения подтверждена достоверными данными, приведенными в примерах, содержащих сведения экспериментального характера. Следует понимать, что эти и все приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены только для иллюстрации настоящего изобретения.
Покрытие по изобретению получают методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой мишени (металлической пластины, например из титана тантала, циркония или ниобия), например из титана марки ВТ-1-0 (или ASTM F67). Состав и структура покрытия, осаждаемого на подложки (например, полиэтилентерефталат в виде пластин или трубок DALLON®H производства компании TRICOMED), зависит от газовой атмосферы в камере напыления и режимов проведения процесса.
До начала процесса напыления подложка подвергается очистке в ультразвуковой ванне с помощью высокоэффективных бактерицидных веществ широкого спектра действия и обладающих низкой токсичностью, например, таких как бензалконий хлорид или хлоргексидин. Высушенная подложка (полимерный протез) помещается в вакуумную камеру, которая откачивается до P=0,1 Па.
Затем следует ионная очистка в атмосфере аргона (Ar) при остаточном давлении 0,1-1,0 Ра. Цель ионной чистки - создать ювенильную (идеально чистую и активную, т.е. с незаблокированными центрами кристаллизации) поверхность подложки. Поэтому необходимо осуществлять нанесение покрытия в вакууме и после ионной очистки основы.
Для этого в вакуумной камере монтируется щелевой ионный источник с неоднородностью плотности ионного тока ±10%. Процесс проводится при величине тока ионов аргона 0,5 А и напряжении 2 кВ.
В дальнейшем поверхность полимерного протеза подвергается плазмохимической модификации. Процесс проводится с использованием аммиака в высокочастотном 13,56 МГц разряде мощностью 20-40 Вт, давлении 6,6 Па в течение 45-60 мин.
Нанесение покрытия по изобретению осуществляется магнетронным напылением в аргоново-кислородной плазме, в частности при давлении 2±0,5 Па и соотношении Ar:O2=9:1 (режим является оптимальным для получения максимально развитой поверхности). Осаждение покрытия в среде аргона приводит к формированию структуры с повышенной пористостью. Содержание азота в покрытии должно быть минимизировано, так как его наличие приводит к измельчению (уменьшению размера частиц покрытия) и уплотнению структуры. Размер частиц, образующих покрытие, как правило, не превышает 20-100 нм (рис. 5). Подача плазмообразующего газа производилась непосредственно в зону разряда с целью уменьшения загрязнения поверхности. Используется несбалансированная магнетронная распылительная система (например, несбалансированная магнетронная распылительная система НМ-В-65МК, производитель НПФ «Элан-Практик»). Питание на планарное магнетронное устройство подавалось от независимого источника постоянного напряжения. Напыляющий магнетрон обеспечивает напыление металла мишени с однородностью не хуже ±10% по поверхности подложки.
Оптимальное значение плотности мощности распыления мишени находится в интервале 5-6 Вт/см2. Скорость напыления составляет 3-5⋅10-4 г/мин.см2. Напыление осуществляется в 4 цикла, каждый из которых включает напыление покрытия в течение 30 сек и последующее ионное травление в течение 10 сек при величине тока ионов аргона 0,5 А.
В данном случае осуществляется визуальный контроль несплошности наносимого покрытия. Теоретический предельно допустимый удельный привес титанового покрытия - 5⋅10-3 мг/см2.
Нанесение несплошного покрытия по изобретению на поверхности сосудистого полимерного протеза осуществляли последовательно: в первую очередь нанесение покрытия осуществляли на внутреннюю поверхность за 4 цикла, а затем - на внешнюю, за 4 цикла.
Указанное несплошное покрытие, нанесенное на протез из тетрафторэтилентерефталата способом по изобретению, характеризуется высокой устойчивостью, не отслаивается от протеза и не подвержено растрескиванию.
В отличие от сплошного покрытия, имеющего тенденцию к отслоению от протеза во всей зоне контакта с сосудом, разрушение несплошного покрытия локализуется в зоне единичного участка, что приводит к тому, что несплошное покрытие по всей своей поверхности не отслаивается от протеза.
Оценка клеточной адгезии к поверхности материала протезов в условиях
in vitro
.
Изучение адгезии клеток к поверхности образцов и их выживаемости, а также оценка скорости пролиферации клеточной культуры были осуществлены с помощью тест-системы in vitro. Оценка клеточной активности in vitro проводится в культуральных планшетах на образцах строго определенной формы и размера. Для оценки пролиферации эндотелиоцитов использовался стандартный МТТ-тест. Были исследованы 4 типа образцов на основе полиэтилентерефталата:
1) Дакрон (дакрон вязаный DALLON®H) без покрытия;
2) Дакрон с односторонним титановым покрытием, причем клетки заселяли на поверхность с титановым покрытием(*);
3) Дакрон с односторонним титановым покрытием, причем клетки заселяли на поверхность без титанового покрытия(*);
4) Дакрон с биополимерным (на основе коллагена IV) покрытием.
(*) Клетки линии ЕА.hy926 заселяли на поверхность, содержащую титановое покрытие в окрестности пор в вязаной подложке.
В качестве модельной клеточной культуры для оценки матричных свойств исследуемых образцов были использованы клетки линии ЕА.hy926. Это одна из наиболее часто используемых линий, полученная с помощью слияния HUVEC и клеток линии аденокарциномы легкого человека А549. Клетки культивировали в ростовой среде (DMEM/F-12 (Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12) (1:1) с добавлением 10% фетальной сыворотки крупного рогатого скота, 100 ед/мл пенициллина, 100 мкг/мл стрептомицина (все перечисленные реактивы - Gibco)) в CO2-инкубаторе в стандартных условиях (37°C, 5% CO2, 80% влажности). Снятие клеток с поверхности пластика осуществляли путем инкубации в 0,25% р-ре трипсина в смеси с раствором Версена (1:1) при 37°C в течение 5 мин, после чего клетки осаждали центрифугированием и ресуспендировали в ростовой среде.
За 24 часа до заселения образцов клетками лунки планшетов заполняли ростовой средой для смачивания образцов; непосредственно перед внесением клеток среду из лунок отбирали. Клетки переводили в суспензию, как это было описано выше, а затем наносили на образцы (4 типа, указанные выше) аликвоты клеточной суспензии в ростовой среде объемом 1 мл (концентрация клеток 200000 кл./мл). Дальнейшее культивирование осуществляли в СO2 инкубаторе в стандартных условиях в течение максимум пяти суток. Через 6, 24, 72 и 120 часов после заселения выполняли оценку количества жизнеспособных клеток, прикрепленных к образцам. Для этого использовался метод МТТ-теста, позволяющий провести комплексную оценку пролиферативной активности, складывающейся из таких показателей, как соотношение живых и мертвых клеток, динамика роста популяции клеток, скорость формирования монослоя. При достижении контрольного времени эксперимента в лунки планшета добавляли по 100 мкл р-ра 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил тетразолия бромида в концентрации 5 мг/мл (конечная концентрация составляла 0,5 мг/мл), после чего инкубировали еще 3 часа. По окончании образцы извлекали, отмывали в фосфатно-солевом буфере, а затем помещали в планшет, лунки которого содержали по 200 мкл диметилсульфоксида (ДМСО) и встряхивали его на автоматическом шейкере в течение 5 мин для полного растворения кристаллов формазана. Оптическую плотность содержимого лунок измеряли на планшетном сканере Infinite 200 PRO («Tecan», Германия) при длине волны 550 нм, референсное измерение проводили при 690 нм.
Таблица 1. Концентрация (×103 мл-1) клеточной культуры в зависимости от длительности эксперимента (в таблице представлены средние значения, полученные по 5 замерам).
Как видно из таблицы 1, спустя 6 часов после заселения количество жизнеспособных клеток на образцах разного типа выровнялось. Различие в скорости адгезии клеток EA.hy926 на всех образцах статистически не существенно (43.21±3.04, 42.36±3.51, 43.74±1.34, 44.08±1.45). Однако замеры после 3 и 5 суток показали существенное превышение темпа пролиферации клеток ЕА.hy926 для образцов с титановым покрытием: за период 6-120 ч он составил 7.54±0.75. Для образцов с титановым слоем в районе пор в вязаной дакроновой ткани этот показатель равен 3.46±0.16, что также превышает темп пролиферации образцов №4 и №1: 2.31±0,09 и 2.40±0,17 соответственно.
На основании представленных результатов исследования можно заключить следующее:
1) Образец, выполненный из Дакрона (PET) обеспечивает адгезию клеток линии EA.hy926 на своей поверхности и позволяет им сохранять жизнеспособность, однако не способствует пролиферативной активности клеток при дальнейшем культивировании;
2) Модификация образца, выполненного из Дакрона (PET), путем напыления титана способом по изобретению увеличивает количество эндотелиальных клеток, прикрепляющихся к поверхности образцов и поддерживает стабильно высокий темп пролиферации клеток эндотелия;
3) Трансмуральный механизм эндотелизации вносит значительный вклад в образование неоинтимы на внутренней поверхности протеза из Дакрона (PET), удаленной от линии анастомоза, что может привести к значительному сокращению времени образования неоинтимы по всей внутренней поверхности протеза и предотвращению тромбообразования.
Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.
Claims (17)
1. Способ нанесения несплошного покрытия из металла, выбранного из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия или тантала, на внутреннюю и внешнюю поверхности полимерного протеза кровеносного сосуда из полиэтилентерефталата, который включает следующие этапы:
- плазмохимическую модификацию полимерного протеза;
- нанесение покрытия методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой в аргоново-кислородной плазме;
причем нанесение покрытия осуществляется циклично в режиме чередования процесса магнетронного напыления с процессом ионного травления.
2. Способ по п. 1, в котором протез кровеносного сосуда из полиэтилентерефталата имеет по меньшей мере одну поверхность, контактирующую с кровью.
3. Способ по п. 1, в котором процесс нанесения покрытия осуществляют в 4 цикла.
4. Способ по пп. 1-3, в котором каждый цикл включает магнетронное напыление покрытия с разбалансированной плазмой в аргоново-кислородной плазме в течение 30 секунд и последующее ионное травление в течение 10 секунд.
5. Способ по п. 1, в котором нанесение несплошного покрытия методом магнетронного напыления с разбалансированной плазмой в аргоново-кислородной плазме осуществляют при давлении 2±0,5 Па и соотношении Ar:O2=9:1 с плотностью мощности распыления мишени 5-6 Вт/см2.
6. Способ по п. 1, в котором плазмохимическую модификацию полимерного протеза осуществляют с использованием аммиака в высокочастотном 13,56 МГц разряде мощностью 20-40 Вт, давлении 6,6 Па в течение 45-60 мин.
7. Способ по п. 1, который дополнительно включает предварительную очистку поверхности полимерного протеза в ультразвуковой ванне и/или ионную очистку в атмосфере аргона.
8. Способ по п. 7, в котором ионная очистка осуществляется в течение 50-60 секунд.
9. Способ по п. 1, в котором ионное травление осуществляется с применением щелевого ионного источника с неравномерностью плотности ионного тока по длине обрабатываемого объекта ± 10% при следующих режимах:
рабочее напряжение 2 кВ;
рабочий ток разряда в аргоне 0,5 А.
10. Способ по п. 1, в котором размер частиц покрытия составляет 20-100 нм.
11. Протез кровеносного сосуда, содержащий каркас из полиэтилентерефталата с внутренней и внешней поверхностями, при этом на внутреннюю и внешнюю поверхности каркаса нанесено несплошное покрытие из металла, выбранного из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия или тантала, способом по п. 1.
12. Протез по п. 11, в котором размер частиц металла покрытия составляет 20-100 нм.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017104521A RU2659704C1 (ru) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов |
| US16/498,938 US20200215229A1 (en) | 2017-03-31 | 2018-03-30 | Method for endothelializing vascular prostheses |
| PCT/RU2018/050034 WO2018182462A1 (ru) | 2017-03-31 | 2018-03-30 | Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов |
| EP18774502.1A EP3603572B1 (en) | 2017-03-31 | 2018-03-30 | Method for endothelializing vascular prostheses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017104521A RU2659704C1 (ru) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659704C1 true RU2659704C1 (ru) | 2018-07-03 |
Family
ID=62815856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017104521A RU2659704C1 (ru) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200215229A1 (ru) |
| EP (1) | EP3603572B1 (ru) |
| RU (1) | RU2659704C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018182462A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721280C1 (ru) * | 2019-06-19 | 2020-05-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Имбиоком" | Способ создания антитромбогенного покрытия на полимерных сосудистых протезах |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001058504A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-16 | Sagittarius Ae Ltd. | Non-thrombogenic implantable devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5207706A (en) * | 1988-10-05 | 1993-05-04 | Menaker M D Gerald | Method and means for gold-coating implantable intravascular devices |
| EP1018977B1 (en) | 1995-05-26 | 2004-12-08 | SurModics, Inc. | Method and implantable article for promoting endothelialization |
| US6322588B1 (en) | 1999-08-17 | 2001-11-27 | St. Jude Medical, Inc. | Medical devices with metal/polymer composites |
| RU2205612C2 (ru) | 2001-06-01 | 2003-06-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Экофлон" | Способ эндотелизации in vitro протезов кровеносных сосудов |
-
2017
- 2017-03-31 RU RU2017104521A patent/RU2659704C1/ru active
-
2018
- 2018-03-30 US US16/498,938 patent/US20200215229A1/en not_active Abandoned
- 2018-03-30 EP EP18774502.1A patent/EP3603572B1/en active Active
- 2018-03-30 WO PCT/RU2018/050034 patent/WO2018182462A1/ru active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001058504A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-16 | Sagittarius Ae Ltd. | Non-thrombogenic implantable devices |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гринвуд Н., Эрншо А./ Химия элементов// Бином. Лаборатория знаний, Москва, 2008, Т.1- 601с., Т.2- 666с. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721280C1 (ru) * | 2019-06-19 | 2020-05-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Имбиоком" | Способ создания антитромбогенного покрытия на полимерных сосудистых протезах |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3603572A1 (en) | 2020-02-05 |
| EP3603572A4 (en) | 2021-01-06 |
| US20200215229A1 (en) | 2020-07-09 |
| EP3603572B1 (en) | 2022-01-19 |
| WO2018182462A1 (ru) | 2018-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ran et al. | Deferoxamine loaded titania nanotubes substrates regulate osteogenic and angiogenic differentiation of MSCs via activation of HIF-1α signaling | |
| US5607463A (en) | Intravascular medical device | |
| Chu et al. | Enhanced growth of animal and human endothelial cells on biodegradable polymers | |
| US5370684A (en) | Prosthesis of polymeric material coated with biocompatible carbon | |
| US5133845A (en) | Method for making prosthesis of polymeric material coated with biocompatible carbon | |
| Junkar et al. | Titanium dioxide nanotube arrays for cardiovascular stent applications | |
| Jamesh et al. | Evaluation of corrosion resistance and cytocompatibility of graded metal carbon film on Ti and NiTi prepared by hybrid cathodic arc/glow discharge plasma-assisted chemical vapor deposition | |
| Chen et al. | Behavior of cultured human umbilical vein endothelial cells on titanium oxide films fabricated by plasma immersion ion implantation and deposition | |
| Guo et al. | Functionalized TiCu/Ti‐Cu‐N‐coated 3D‐printed porous Ti6Al4V scaffold promotes bone regeneration through BMSC recruitment | |
| Ao et al. | An in vivo study on the effect of coating stability on osteointegration performance of collagen/hyaluronic acid multilayer modified titanium implants | |
| Hee et al. | Cytocompatible tantalum films on Ti6Al4V substrate by filtered cathodic vacuum arc deposition | |
| RU2659704C1 (ru) | Способ эндотелизации протезов кровеносных сосудов | |
| Gnanavel et al. | Biocompatible response of hydroxyapatite coated on near-β titanium alloys by E-beam evaporation method | |
| US10864297B2 (en) | Method of manufacturing an implant for use in a surgical procedure | |
| KR20200096197A (ko) | 선택적 플라즈마 에칭법에 의해 금속화된 표면을 갖는 의료용 고분자 및 이의 제조방법 | |
| KR101822255B1 (ko) | 생체적합성 불소계 세라믹 코팅층을 포함하는 금속 임플란트의 제조방법 | |
| JP6713795B2 (ja) | 沿面放電装置 | |
| Junkar et al. | Could titanium dioxide nanotubes represent a viable support system for appropriate cells in vascular implants? | |
| RU145527U1 (ru) | Имплантируемое медицинское изделие | |
| Cvrček et al. | Nanostructured TiNb coating improves the bioactivity of 3D printed PEEK | |
| EP3815720A1 (en) | Method of obtaining polymer layers on the surface of titanium or titanium alloys based on a polymer with drugs | |
| Wang et al. | Surface characterization of ZrO2/Zr coating on Ti6Al4V and in vitro evaluation of corrosion behavior and biocompatibility | |
| Qu et al. | Osteoblast behavior on various ultra short pulsed laser deposited surface coatings | |
| KR102131101B1 (ko) | 선택적 플라즈마 에칭법에 의한, 혈액적합성이 향상된 ePTFE 인공혈관의 제조방법 | |
| Hsu et al. | Formation of nanotubular structure on low-modulus Ti–7.5 Mo alloy surface and its bioactivity evaluation |