ИСТИНА

Как известно, в биомедицинской области для задач ортопедической хирургии в качестве заменителей повреждённой костной ткани используются имплантаты на основе различных металлов и их сплавов. Однако ключевыми проблемами, относящимися к их использованию, являются постепенная деградация материала в следствие постоянного контакта с различными биологическими жидкостями [1] и риск развития инфекций, связанных с установкой имплантатов [2]. Модификация их поверхности с целью улучшения механических, трибологических, а также антимикробных свойств может стать решением вышеуказанных проблем. В качестве материала для покрытий всё чаще рассматривают биополимеры, например, хитозан. Он обладает такими свойствами, как биоразлагаемость, нетоксичность, антибактериальная активность и плёнкообразующая способность [3]. Хитозан схож по строению с гликозаминогликанами — основным компонентом внеклеточного матрикса кости, что способствует лучшему сцеплению протеза с костной тканью [4]. Среди всех физических методов электрофорез, представляющий собой процесс движения к электроду заряженных макромолекул под действием электрического поля, позволяет получать наиболее прочные покрытия [1]. Нанесение хитозана указанным способом возможно благодаря его катионной природе. Однако использование биополимера осложняется нерастворимостью хитозана в воде. На практике для его растворения обычно используют уксусную кислоту, остатки которой в готовом изделии могут привести к аллергической реакции организма [5]. В данной работе для растворения хитозана использовался такой перспективный и экологичный растворитель, как двухфазная система H 2 O/CO 2 – вода, насыщенная СО 2 под высоким давлением – кислая среда с возможностью понижения рН до 3 [6]. Способность разделения данной системы на воду и углекислый газ при сбросе давления делает её актуальной для задач биомедицинской области. В данной работе подобраны оптимальные параметры для нанесения однородных покрытий методом электрофореза. При помощи измерения кислотности среды и вискозиметрии проведена оценка коэффициента мобильности макромолекул, непосредственно влияющего на эффективность нанесения покрытия. С помощью ИК- спектроскопии показано отсутствие деградации хитозана в процессе его нанесения на металл. Краевой угол смачивания полученных покрытий лежит в диапазоне, оптимальном для пролиферации костных клеток – 35 – 85° [7]. Также изучена кинетика деградации покрытий в фосфатном буфере при 37 °C. Установлено, что защитное покрытие истончается, но при этом сохраняется в течение, как минимум, месяца. Оценка коррозийной устойчивости материалов показала, что титан, покрытый хитозаном, обладает большей устойчивостью, чем чистый металл. Потенциально получение покрытий на основе хитозана с использованием предлагаемого нами растворителя может уменьшить риск развития аллергической реакции организма и избавляет от необходимости очистки готовых изделий от следов растворителя. Более того, ранее было установлено, что хитозан в растворах угольной кислоты под высоким давлением формирует наноструктуры [8], то есть агрегирует намного меньше, чем в традиционных растворах кислот, что обеспечивает большую мобильность макромолекул в процессе электрофореза и способствует как увеличению эффективности нанесения покрытия, так и его большей однородности. Полученные в работе результаты могут быть в дальнейшем использованы для изучения закономерностей релиза лекарственных средств из покрытий, а также для исследования возможностей разработки пролонгированной защиты имплантатов посредством создания композитных покрытий на основе хитозана или покрытий, состоящих из нескольких слоёв с различными скоростями деградации. Работа была выполнена при поддержке фонда развития теоретической физики и математики «БАЗИС», грант № 22-2-9-12-1.