Modifikace polymerů pro použití v biomedicínských materiálech

Abstract

Vývoj polymerů pokročil natolik, že se staly nejvšestrannějšími materiály moderní doby. Po mnoho let jsou již používány jako náhrady jiných materiálů, jako dřevo a kovy, a to v mnoha běžných aplikacích i pro speciální účely. Jejich objemové vlastnosti poskytují strukturní celistvost a určují vlastnosti jako pevnost v tahu a houževnatost. Jejich povrchové vlastnosti ovšem pro účely mnoha aplikací často nesplňují požadavky v několika směrech, jako například adheze, smáčivost, barvitelnost, biokompatibilita, potiskovatelnost a třecí nebo bariérové charakteristiky. Proto byly použity metody povrchové modifikace pro vyřešení různých aspektů těchto problémů. Hlavní cíl této práce spočívá v přínosu pro inovace zdravotnických pomůcek vyrobených z polymerů. Tato práce je zaměřena především do oblasti použití vhodných technik povrchové modifikace za účelem dosažení: 1) zlepšené potiskovatelnosti a barvitelnosti polymerů, 2) antibakteriálních vlastností polymerních povrchů a 3) k získání polymerních povrchů pro adhezi a růst tkáňových buněčných kultur. Tyto studované oblasti mají společné zaměření na fyzikální a chemické interakce s povrchem materiálu, což ovlivňuje antimikrobiální vlastnosti a potisknutelnost stejně jako efektivitu se kterou se buňky mohou vázat k povrchu polymeru. Řešení této problematiky je klíčové pro uplatnění těchto materiálů v různých oblastech biomedicínských aplikací, zejména použití ve zdravotnických prostředcích a pomůckách. Společným základním tématem souboru publikací předloženého v této práci je modifikace polymerů a tyto modifikované polymery jsou dále studovány především s ohledem na změny jejich povrchových vlastností. Toto zkoumání bylo rozloženo do dvou částí: První část je soustředěna do oblasti modifikace PVC, atelokolagenových folií a polymerních viskózových textilií, dále na hodnocení efektu povrchové úpravy na potiskovatelnost a také na vyhodnocení efektu, jak plasmatická modifikace ovlivňuje růst buněk na povrchu atelokolagenové folie; druhá část práce je věnována modifikaci PVC pomocí genciánové violeti a hodnocení antimikrobiálních účinků tohoto systému. Jako jeden ze zkoumaných substrátů pro tato studia byl vybrán PVC. Přes otevřené debaty o jeho karcinogenitě je stále hojně používaným biomateriálem s přinejmenším krátkodobým potenciálem růstu spotřeby. Navíc je stále aktivnější snaha vyřešit problémy spojené s vyplavováním změkčovadel, která jsou hlavní nebezpečnou složkou komerčního PVC. Tedy, v této práci je hlavním cílem studium modifikace PVC pro zlepšení potiskovatelnosti a antibakteriálních vlastností, dále pak modifikace atelokolagenu pro růst a dělení buněk tkáňových kultur a také modifikace viskózových vláken pro úpravu jejich barvitelnosti. Hlavní pozornost je věnována povrchovým vlastnostem těchto materiálů s ohledem na jejich složení, morfologii a hydrofilitu. Získané výsledky poukazují na zlepšenou barvitelnost, potiskovatelnost, buněčnou proliferaci a mikrobiální inhibici s důrazem na aplikovatelnost dosažených zlepšení biomedicinálních materiálových vlastností.