Раствор для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилата, предназначенных для имплантации

Использование относится к области органической химии и медицины, а именно к растворам для модифицирующей обработки полимерных материалов, имплантируемых в биологические ткани. Сущность изобретения: раствор для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилата, предназначенных для имплантации, содержит водный раствор щавелевой кислоты и соли щелочных металлов или их смеси при следующем соотношении компонентов: щавелевая кислота 0,05÷0,11 М, соли щелочных металлов или их смеси 0,02÷0,17 М, вода – остальное. Обработка материалов из полиметилметакрилата раствором указанного состава позволяет полностью удалить остаточный мономер с сохранением молекулярной массы и надмолекулярной структуры полимерного материала, что снижает риск отторжения имплантационного материала, а также улучшить его механические и оптические свойства. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к растворам для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилата в биологические ткани живых организмов для защиты от воздействия окружающей среды.

Актуальность решаемой проблемы основана на острой потребности современной медицины в искусственных материалах для замены патологических или отсутствующих биологических тканей органов живых организмов.

Известен состав раствора для модифицирующей обработки полимерных материалов (раствор Рингера), содержащий 0,15 М NaCl; 0,003 М KСl; 0,002 М CaCl₂ и 0,001 М NaHCO₃.

К недостаткам известного раствора относится то, что при добавлении модифицирующей добавки, например Н₂С₂O₄, происходит образование малорастворимого осадка щавелевокислого кальция, что приводит к осаждению его на поверхность полимерного материала и ухудшению его оптических свойств.

Известен в качестве наиболее близкого к заявляемому по технической сущности состав раствора для модифицирующей обработки полимерных материалов из метакриловых полимеров на основе водно-спиртовой композиции (патент РФ №2068851, МПК С 08 F 6/00, публ. БИ 31/96 г., от 10.11.96 г.). К недостаткам прототипа относится неполное исчезновение остаточного мономера и набухание поверхности полимерных метакриловых материалов, погруженных в данный раствор. Задача предлагаемого изобретения состоит в разработке рецептуры раствора модельной композиции для приготовления материалов, имплантируемых в биологические ткани живых организмов, выполняющих функции как замещения биологических тканей живых организмов, так и защиты их от воздействия окружающей среды.

Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого раствора для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилата, предназначенных для имплантации, заключается в повышении адаптации организма к имплантационным материалам на основе указанной композиции, снижения риска отторжения имплантируемых материалов и расширения возможностей моделирования состава биологических сред различных биоорганизмов.

Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в известном растворе для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилатов, предназначенных для имплантации, в соответствии с предлагаемым он содержит водный раствор щавелевой кислоты и соли щелочных металлов или их смеси при следующем соотношении ингредиентов:

Щавелевая кислота 0,05-0,11 М;

Соли щелочных металлов или их смеси 0,02-0,17;

Вода остальное.

Предлагаемый раствор для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилата, предназначенных для имплантации в биологические ткани живых организмов, поясняется следующим образом.

Заявляемый раствор для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилатов, предназначенных для имплантации является гомогенным разбавленным водным раствором солей щелочных металлов и модифицирующей добавки. В качестве компонентов раствора для модифицирующей обработки используют реактивы марки хч или чда: H₂C₂О₄·2H₂О (ГОСТ 22180-76), NaCl (ГОСТ 4233-77), NaH₂PO₄ (ГОСТ 245-76), NaHPO₄ (ГОСТ 4172-76).

Заявляемый раствор для модифицирующей обработки готовят следующим образом.

Раствор для модифицирующей обработки, состоящий из минеральной основы, в качестве которой используют соли щелочных металлов или их смеси, и модифицирующей добавки, в качестве которой используют щавелевую кислоту, взвешивают и растворяют в 1 л воды до полного исчезновения осадка. Материалы, предназначенные для имплантации в биологические ткани живых организмов, погружают в приготовленный раствор для модифицирующей обработки и подвергают термохимической обработке.

При приготовлении заявленного состава для модифицирующей обработки компоненты выбирают в следующем соотношении:

соли щелочных металлов или их смеси 0,02-0,17 М

щавелевая кислота 0,05-0,11 М

вода - остальное.

Результатом взаимодействия предлагаемого раствора для модифицирующей обработки с материалами, предназначенными для имплантации в биологические ткани живых организмов, является полное удаление остаточного мономера с сохранением молекулярной массы и надмолекулярной структуры полимерного материала, улучшение его механических и оптических свойств.

Возможность использования заявляемого раствора для модифицирующей обработки в области медицины подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

В качестве раствора для модифицирующей обработки в данном примере опробован следующий:

щавелевая кислота - 0,11 М

NaCl - 0,02 М

вода - остальное.

Приготовление и обработка полимерного материала.

Щавелевая кислота в количестве 0,11 М и NaCl в количестве 0,02 М взвешиваются с точностью ±0,00005 г и растворяются в 1 л воды до полного исчезновения осадка. В закрытые бюксы помещаются образцы полимерного материала и выдерживаются в течение 48 часов при температуре 80° С и 100 часов при комнатной температуре. Экспериментально показано, что исчезновение характерного запаха метилметакрилата свидетельствует о полноте выделения остаточного мономера, не вступившего в процесс полимеризации.

Методом вискозиметрии установлено, что средневискозиметрическая молекулярная масса полиметилметакрилата (ПММА) не изменилась в пределах ошибки определения. Бромид-броматным методом установлено отсутствие остаточного мономера. Использование методов оптической микроскопии показало уменьшение дефектов поверхности полимерного материала.

Пример 2.

В качестве заявляемого состава раствора для модифицирующей обработки опробован следующий:

Н₂С₂O₄ - 0,05 М

NaH₂PO₄ - 0,1 М

Na₂HPO₄ - 0,07 М

Вода - остальное.

Компоненты H₂C₂O₄ в количестве 0,05 М и 0,1 М NaH₂PO₄ и 0,07 М Na₂HPO₄ соответственно взвешиваются с точностью ±0,00005 г и растворяются в 1 л воды до полного исчезновения осадка. Далее термохимическая обработка проводится аналогично примеру 1.

Полученные результаты аналогичны примеру 1.

Пример 3.

В качестве заявляемого состава раствора для модифицирующей обработки опробован следующий:

Н₂С₂O₄ - 0,1 М

NaCl - 0,05 М

вода - остальное.

Все операции по приготовлению раствора для модифицирующей обработки и методы исследований аналогичны примерам 1 и 2.

Экспериментальные проверки данного раствора для модифицирующей обработки показали, что при проведении термохимической обработки полимерных материалов в воде или в 0,15 М NaCl наблюдается выделение остаточного мономера с образованием на поверхности микротрещин и пузырьков, что нарушает оптические и механические свойства полимерных материалов.

Содержание щавелевой кислоты менее 0,05 М (<0,05 М) в минеральной основе приводит к неполному удалению остаточного мономера, наличие которого приводит к отторжению имплантата биосредами живого организма.

При содержании модифицирующей добавки >0,11 М наблюдалась потеря эластичных свойств имплантата.

Данные экспериментальных проверок приведены в таблице.

Раствор для модифицирующей обработки полимерных материалов из полиметилметакрилата, предназначенных для имплантации, отличающийся тем, что содержит водный раствор щавелевой кислоты и соли щелочных металлов или их смеси при следующем соотношении ингредиентов:

Щавелевая кислота 0,05÷0,11 М

Соли щелочных металлов или их смеси 0,02÷0,17 М

Вода Остальное