автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.07, диссертация на тему:Разработка технологии модификации ультрафиолетовым излучением силиконовой интраокулярной линзы

На правах рукописи Для служебного пользования Экз. N Н

Базанова Наталья Ивановна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИКАЦИИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ СИЛИКОНОВОЙ ИНГРАОКУЛЯРНОЙ ЛИНЗЫ

Специальность 05.03.07. - Оборудование и технология лазерной

обработки

Специальность 05.11.17. - Медицинские приборы и измерительные

системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1999

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете пы. Н.Э. Баумана

Научный руководитель: д.т.к., профессор Григорья:;ц А.Г. Научный консультант: к.т. к. , доцент Голубенке- Ю.?.

Официальные оппоненты:д.т.н.. профессор Саврасов Г.В.

/¿т.н., Аоце.цт Зессыпкчн ВА

Ведущая организация: Государственный научный центр РФ 'ТКНИ химии и технологии злеменгоорганически:-: соединений"

Зашита состоится "__/__" 1899г. в часов

на заседании-диссертационного совета К 053.15.05 э Московском государственном техническом укиверепт-те им. Н.3. Баумана по адресу: 107005, г. Москва. 2-я Бауманская, д.5

С диссертацией .можно ознакомиться в библиотеке МГТУ юл. Н.Э.Баумана

Еаш отгыв в одном экземпляре, гавереный. печать?:, просим выслать по указанному адресу.

Желающие присутствовать на защите должны заблагс.-ременно известить Сонет письмами заинтересованных организаций на имя председателя Совета. Телефон для справок: 267-09-63

Автореферат разослан " " 1995г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент ---" Е.й.Гирш

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разработка новых фотохимических технологий обработки полимерных материалов является эффективным научным направлением получения полимеров с заданными свойствами. Путем направленного изменения структуры и состава поверхности полимерных материалов удается улучшать их механические свойства, сорбционные, адгезионные, электрические характеристики, а также повышать биосовместимость.

Полисилоксан - элементоорганический полимер [-Е28Ю-]П -широко используется в медицине для замены дефектных или поврежденных тканей или органов. Минимальное влияние этого соединения на процессы обмена в организме и эластичность позволили использовать его для изготовления искусственного хрусталика глаза (интраокулярной линзы - ИОЛ) из специально разработанных композиций, отличающихся высокими оптическими характеристиками.

Однако в процессе экспериментальных и клинических исследований был отмечен ряд недостатков силиконовых ИОЛ таких, как гидрофобность, проявление токсичности, несоответствие спектральных характеристик материала спектру пропускания глаза в УФ-области спектра, вследствие этого в послеоперационном пери-■ оде возможно развитие ряда осложнений, что сдерживает широкое внедрение линз из силикона в практику офтальмохирургии.

В отечественной литературе приводятся данные о поиске способов изменения физико-химических свойств и биологической совместимости полисилоксанов для офтальмологии, поскольку внедрение новых эффективных методов лечения афакии, неразрывно связанных с созданием новых полимерных полимеров и совершенствованием существующих, имеет важное медико-социальное значение.

Немногочисленные исследования по фотохимии силоксанов свидетельствуют о недостаточной изученности этого вопроса, но позволяют предположить возможность повышения их биосовместимости после обработки излучением ультрафиолетового диапазона.

В этой связи разработка фотохимической технологии модификации силиконовой ИОЛ представляется актуальной.

Цель работы: повысить биосовместимость силиконовой интраокулярной линзы путем направленного изменения ее физико-хими-

ческих свойств под действием УФ-излучения.

Задачи работы:

1. провести анализ и теоретически обосновать возможность изменения физико-химических свойств полисилоксана под действием УФ-излучения;

2. разработать методологию исследования физико-химических и биологических характеристик модифицированного полисилоксана;

3. исследовать изменение физико-химических характеристик полисилоксана под действием излучения УФ-диапазона;

4. разработать технологию модификации силиконовой интрао-кулярной линзы УФ-излучением, обеспечивающую повышение ее биологических свойств.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. На основе проведенных исследований впервые показана возможность и целесообразность обработки силиконовой ИОЛ УФ-излучением средней области (200-300 нм) для изменения ее физико-химических характеристик и повышения биосовместимости.

2. Обоснована комплексная методика исследований биосовместимости модифицированной интраокулярной линзы, включающая как физические, так и биологические методы исследования, которая позволила подтвердить создание адекватной глазу линзы.

3. Разработан способ модификации силикона специальных композиций для ИОЛ УФ-излучением сродней области (200-300 нм) и получена новая линза, гидрофильная по поверхности с одновременным сохранением гидрофобности в объеме, отличающаяся повышенной биосовместимостью.

4. Проведены экспериментальные сравнительные исследования смачиваемости, спектральных, механических и энергетичеких характеристик силикона, подвергнутого обработке УФ-излучением и термической активации, доказывающие эффективность разработанного способа.

5. Впервые для выбора оптимального режима УФ-модификации полисилоксана предложено использование методики технологической пробы на прокол с учетом результатов УФ-спектрального анализа.

Практическая значимость работы. Разработана методология проведения сравнительных исследований полисилоксана, подвергнутого дополнительной обработке для направленного изменения физико-химических и биологических свойств, применение которой

позволило устанооить состав композиций, поддающихся модификации, и технологические режимы УФ-облучения силиконовой ИОЛ.

Разработан патентночистый способ модификации силиконового искусственного хрусталика ультрафиолетовым излучением среднего диапазона. Предложенный способ экономически эффективен. Создана новая силиконовая интраокулярная линза повышенной биосов-ыестимости. Результаты работы использованы при разработке технологии получения силиконовой интраокулярной линзы на ЗАО ЭГП "Микрохирургия глаза". Опытная партия модифицированных образцов силиконовых интраокулярных линз прошла токсикологический контроль в Испытательной офтальмотоксикологической лаборатории НЭП "Микрохирургия глаза"

Положения, выносимые на защиту:

облучение фенилсодержащих силиконовых ИОЛ УФ-излучением в в диапазоне ог 240 до 320 нм на воздухе приводит к улучшению их биосовместимости за счет изменения поверхностной энергии полимера путем образования в поверхностном слое гидрофильных групп, уменьшения концентрации непрореагировавших концевых групп и смещения полосы поглощения в длинноволновую область;

смещение полосы поглощения фенилсодержащих силиконовых ИОЛ в длинноволновую область зависит от энергетической экспозиции и концентрации фенильных групп;

обработка фенилсодержащих силиконовых ИОЛ УФ-излучением на воздухе не сопровождается деструкцией материала.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых "Оф-тальмохирургия и применение лазеров в офтальмологии " (Москва, 1990г.), на Андриановских чтениях, посвященных 90-летию со дня рождения академика К.А. Андрианова ( Москва, 1995г.), на научном семинаре кафедры МТ-12 МГТУ им. Н.Э.Баумана (Москва, 1999г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 105 наименований и 2-х приложений. Диссертация изложена на 136 страницах, включает 30 рисунков и 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертации посвящена анализу физико-химических и биологических свойств полисилоксана, предназначенного для изготовления интраокулярной линзы, на соответствие современным медико-техническим требованиям и рассмотрены подходы к повышению его биологической совместимости.

Обзор отечественных публикаций по биосовместимости силиконового искусственного хрусталика указывает на то, что одним из основных недостатков силиконового искусственного хрусталика является гидрофобность, но получить креынийорганические соединения, в радикале которых содержится гидроксильная группа, обычными методами синтеза не удается, т.к. гидроксилсодержащие соединения тотчас же конденсируются с отщеплением молекул воды. Отмечается, что спектр поглощения специальных композиций силикона в УФ-диапазоне спектра не соответствует спектру поглощения естественного хрусталика. Ведутся поиски оптимальных способов стерилизации и устранения неоднородности процессов вулканизации изделий малых форм.

Рассмотрен подход к биосовместимости силиконовой ИОЛ с точки зрения физико-химических свойств ее поверхностного слоя. Показано, что разрабатываемые способы физической модификации силиконовых изделий для офтальмологии имеют ряд недостатков.

Проведенный анализ физические методов изменения химического строения полимеров позволил теоретически обосновать перспективы разработки технологии фотохимической модификации полисилоксана УФ-излучением среднего диапазона (200-300 нм).

В главе отмечается, что использование полимерных материалов для изготовления имплантатов предполагает их комплексную оценку, т.е. физическую, химическую и биологическую характеристики. Такая оценка должна проводится по специально разработанной методике с учетом этапов разработки и технологического процесса изготовления. Однако оказалось, что используемые для исследования биосовместимости силиконовой ИОЛ методики позволяют проводить только ее токсиколого-гигиеническую оценку, а для изучения изменения физико-химических свойств свойств полимерного имплантата после обработки его поверхности физическими агентами необходимо разработать специальную методологию. ■ • Во второй главе приводится состав исследованных компози-

ций силикона, обоснование и выбор методического комплекса, примененного для сравнительных исследований необработанного и модифицированного полимера.

В качестве образцов исследовались разработанные специально для офтальмологии силиконовые двухкомпонентные композиции

2 О

трех типов с показателями преломления п0 1,41; 1,43; 1,46, отверждасмые по реакции гидросилилирования:

СИЗЛ 1,41 (полидиметилсилоксан), полученная вулканизацией а, ш-бис-тривинилсилоксиолигодиметилсилоксана и а, ш-бистриме-тилсилоксиолигодиметилметилгидридсилоксана;

СИОЛ 1,43 (полидиметилметилфенилсилоксан), в которой в качестве первого олигомера использовали й, а-бис-тривинилсилок-сиолигодиметил(метилфенил)силоксан, а в качестве второго - полифункциональный олигомер, содержащий гидридсилоксановые группы (компаунд содержит 10-15 мол.% метилфенилсилоксановых звеньев);

СИЭЛ 1,46 (полидиметилметилфенилсилоксан), представляющая вулканизат а. й-бис-тривинилсилоксиолигодиметил(метилфенил)ме-тилвинилсилоксана и олигодиметилметилфенилметилгидридсилоксана с концевыми гриметилсилокси и диметилгидридсилоксигруппами (компаунд содержит 30 мол.% метилфенилсилоксановых звеньев);

полиметилфенилсилоксан (производства США) с показателем . преломления п020 1,43 (состав известен не был).

Образцами служили: диски - заготовки для линз диаметром 10, 5 мм и плоские диски толщиной 0,2 мм и 1,2 мм диаметром 14 мм; тонкие пленки толщиной порядка 100 мкм и 300 мкм.

В качестве источника УФ-излучения был выбран облучатель 0КН-11, широко используемый для медицинских целей, источником УФ-излучения в котором является ртутная лампа высокого давления ДРТ 220 с цилиндрическим отражателем.

Целью работы является повышение биосовместимости СИОЛ в результате устранения таких недостатков как прозрачность в УФ-области спектра и гидрофобность, поэтому в основу исследований был положен методический подход, базирующийся на изучении направленного изменения как физико-химических свойств самого полимера под действием УФ-излучения, так и его взаимодействия с биообъектом. Методический комплекс, примененный для исследования представлен на рис. 1.

Методы ИК- и ИК МНПВО спектроскопии использовались для

Еьгбор источника УФ-ивлученн.ч

лсследуемые композиции силиконового матерпзла

Рис Л. Методическая схема исследования фиеико-хкмичесгсюс и биологических сеойоте модифицированного УФ-ивлучениеи силиконового материала

установления оптимальных режимов полимеризации полисилоксана и изучения в эксперименте влияние УФ-излучения и термообработки на изменение химического состава поверхностного слоя силиконового материала.

Изменение спектральных характеристик облученного УФ-излучением силиконового материала оценивалось с помощью метода УФ-спектроскопии.

Выбор оптимальных режимов обработки полисилоксана УФ-из-лучением был основан на результатах механических испытаний, которые включали испытания на растяжение и технологическую пробу на прокол.

Для обнаружения дефектов в объеме силиконовых ИОЛ использовали микроскоп с фотоаппаратом.

Для исследования изменения энергетических характеристик поверхности полисилоксанового материала после обработки УФ-из-лучением использовалась методика измерения краевого угла смачивания.

Выбора методов для исследования биологических свойств модифицированной СИОЛ был обусловлен необходимостью обнаружения следовых количеств ( порядка 10*3 % ) химических веществ, которые могли мигрировать в среды глаза и оказать на них отрицательное действие, а также выявления особенностей взаимодейс-. твия имплантата с организмом на различных биологических уровнях (клеточном, органном). В связи с этим для экспресс-токсикологической оценки обработанного силикона в работе использован способ экстракционно-фотометрического анализа вытяжек из силиконового материала, разработанный автором совместно с коллегами. Способ основан на корреляции результатов УФ-спектроскопии и биологических тестов. Изменение адгезивных свойств модифицированного УФ-излучением силиконового материала оценивали по результатам роста культуры клеток стромы роговицы. Для изучения характера и степени выраженности послеоперационной воспалительной реакции тканей глаза на модифицированные УФ-излучением силиконовый материал плоские образцы и ИОЛ имплантировались в факичный глаз кролика.

Для подтверждения эффекта стерилизации при УФ-обработке силикона проводились бактериологические исследования линз на стерильность.

Третья глава посвящена установлению характера изменений

надмолекулярной структуры силиконового материала под действием УФ-излучения методами ИК-, ИК МНПВО и УФ-спектроскопии.

Идеальная молекула полимеров должна представлять бесконечную длинную цепочку повторяющихся звеньев. Реальные молекулы имеют дефекты ( нерегулярности ). К таким дефектам можно отнести остаточные непрореагировавшие концевые функциональные группы в силиконовом вулканизате. Наличие реанциониоспособшх групп на поверхности ИОЛ может вызвать ответную реакцию глаза, хотя такая возможность не подтверждена экспериментально.

Определение оптимального режима полимеризации проводилось на примере композиции силикона производства США методом ИК-спектроскопии, который позволяет идентифицировать концевые группы и проводить анализ их содержания. Оптимальным считался температурный режим, при котором количество непрореагировавших концевых функциональных групп было минимальным.

Аналитическими полосами поглощения в ИК-спектрах служили: полоса обертона Б^-О-Бх-связи при 2v=2053I48 см"1 и полоса валентных колебаний БЬН-связи при V =2139,39 см"1.

В результате установлено, что для исследованной композиции при заданном стехиометрическом соотношении концевых групп, которое задавалось изготовителем исходных олигомеров, минимальное количество непрореагировавших концевых функциональных Б1-Н групп наблюдалось при температуре полимеризации 199 °С, т. е. для этого полимера всегда будет существовать риск отрицательного воздействия на глазные среды остаточных реакционнос-пособных концевых групп.

Возможность изменения химического состава поверхностного слоя силиконового материала под действием УФ-излучения и термообработки исследовалась методами ИК- и ИК МНПВО спектроскопии.

В ИК-спектрах в интервале от 1500 см"1 до 250 см"1 наблюдались наиболее интенсивные полосы:

1258 см"1 - деформационные колебания связей 81-СН3;

814 - 800 см"1 - маятниковые колебания метильной группы БНСНзЬ;

1090 - 1020 см"1 - валентные колебания 81-0-81 группы в открытой цепи;

1429, 1130 - 1000 см 1 - пики группы 31-С6Н5, последний наложен на широкую полосу поглощения группы 31-0-31:

741 - 690 см"1 - три полосы, соответствующие бензольному

ядру;

400 см"1 - деформационные колебания Si-0 связи.

После обработки силикона УФ-облучением в спектрах наблюдаются изменения формы линии полос поглощения группы Si-C6 Н5 (ИЗО - 1000 см"1 и 741 - 690 см"1), которые, по-видимому, связаны с образованием фенилциклогексадиена в результате фотолиза.

Обнаруживается значительное увеличение поглощения в области валентных колебаний связанных водородной связью 0Н-групп 3400 - 3200 см" 1 Уф-модифицированного полисилоксана в сравнении с исходным и термообработанныы материалом.

Одновременно с этим увеличивается поглощение в области 1740 - 1650 см'1, где лежат полосы, относящиеся к поглощению валентных колебаний связи С=0, по-видимому, карбонильных и карбоксильных групп и деформационных колебаний воды.

Наблюдается значительное уменьшение интенсивности полосы 2139 см"1, которую можно отнести к валентным колебаниям связи SI-H, что свидетельствует о снижении количества "незашитых" Si-групп в поверхностном слое полимера.

Анализ ИК-спектров МНПВ0, полученных с использованием двух приставок МНПВ0 с элементами из Ge и KFC-5 с различной глубиной проникновения, показывает, что при увеличении толщины поглощающего слоя относительное увеличение интенсивности поглощения оказывается существенно меньше. Эти данные соответствуют представлению о том, что образующиеся при обработке гидрофобного силикона лиофильные группы, вероятно карбоксильные и карбонильные, вместе с адгезированной на них водой локализуются на поверхности материала.

Помимо появления дополнительного поглощения обработка УФ-излучением приводит к уменьшению интенсивности полосы 480 см*1, которую можно отнести либо к циклическим структурам, либо к обертонам основных полос соответствующих колебаний.

В результате проведенных исследований установлено, что после УФ-обработки полисилоксана происходят изменения химического состава поверхностного слоя: образуются лиофильные группы; "дошиваются" непрореагировавшие концевые Si-группы; образуется продукт фотолиза, который идентифицируется по литературным данным как фенилциклогексадиен и свидетельствует о по-

перечной сшивке молекул полимера.

Результаты спектрального анализа свидетельствуют, что при термообработке полисилоксана не происходит образования лио-фильных групп, но имеет место "сшивка" непрореагировасших при полимеризации БЬгрупп.

Исследование модифицированного полисилоксана методом УФ-спектроскопии позволило установить, что только для композиций, содержащих фенильные группы, после УФ-обработки наблюдается увеличение поглощения в длинноволновой области УФ-спектра, что позволяет использовать этот эффект для адаптации полимерной интраокулярной линзы к спектральным характеристикам естественного хрусталика. Спектры УФ-поглощения образцов, подвергнутых термообработке, но отличались от исходных.

Четвертая глава диссертации посвящена выбору оптимального режима УФ-обработки полисилоксана и исследованию биосовместимости.

Приводятся результаты экспериментального определения параметров излучения в плоскости облучения силиконового материала (энергетической освещенности, энергетической экспозиции) и температуры.

При исследовании влияния УФ-обработки на механические свойства полисилоксана использовались две методики.

Экспериментальные результаты испытаний на разрыв при растяжении образцов полисилоксана трех марок позволили установить. что под действием ультрафиолетового излучения происходит либо дошивание, либо структурирование полимера; фотохимической деструкции в диапазоне исследованных режимов не отмечается. Эти испытания не позволяют провести обоснованный выбор оптимальных режимов лучевой обработки полисилоксана.

Обосновать рекомендации по режимам модификации стало возможным после использования методики технологической пробы на прокол.

При анализе полученных экспериментальных данных был построен ряд кривых зависимости изменения величины разрушающей нагрузки РР от времени обработки I. Характерная кривая приведена на рис. 2.

Для обработанных УФ-излучением образцов силикона различной толщины отмечалось характерное снижение величины разрушающей нагрузки Рр в течение первых 30 минут облучения. В после-

Рр.Н 3,0 ■

1.0

2,0

¿

-О

о

15

30

45

60 , мин

1 •

0

30

60

90

120 Х,г,тн

Рис.2. Зависимость изменения величины разрушающей нагрузки Рр от времени УФ-облучения образцов силикона СИЭЛ 1,46 толщиной <1=1,2 мм на расстоянии 1=0,1 м: 1-е одной стороны (Ц); 2-е обеих сторон (и)

дующие 15 мин облучения наблюдается увеличение разрушающей нагрузки Рр и се стабилизация в выбранном интервале времени облучения. По-видимому, на первой стадии (до 30 мин облучения) под действием излучения УФ-диапазона идет процесс фотолиза, сопровождающийся отщеплением водорода или боковых метальных групп и выделением газов (водорода, метана, этана), а также образование продуктов с сопряженными двойными связями, придающими полимеру желтый оттенок. Эти процессы свидетельствуют об образовании тонкого поверхностного слоя, характеризующегося иным химическим составом и механическими свойствами, что отражается в изменении вида экспериментальных кривых нагружения для облученных и необработанных образцов различной толщины Так, толстый образец ((3=1,2 мм), облученный с двух сторон, а отличие от контрольного образца и модифицированного тонкого образца (6=0,6 мм) имеет два пика в кривой нагружения, что возможно связано с образованием трех слоев, два из которых можно отнести к поверхностным модифицированным (поперечно сши-

тьи,О слоям, а один, средний, - к исходному неизмененному полимеру. Тонкие образцы, подвергнутые обработке в течение 30 мин с одной стороны или с двух сторон с общим временем облучения 30 и 60 мин, имеют только один пик на кривой нагружения, что свидетельствует о модификации всего объема материала. В связи с этим можно предположить, что толщина модифицированного слоя силикона не превышает 0,6 мм.

На второй стадии, при облучении силоксана более 30 мин, когда защитное действие фенильных групп исчерпано, т.е. прореагировали все группы, содержащиеся в УФ-поглощающем слое, возможно, начинается образование кислородсодержащих продуктов, отличающихся оптическими и механическими свойствами.

Установлено, что влияние температурного фактора при УФ-обработке не сказывается на механических характеристиках силикона, т. к. величины разрушающей нагрузки Рр в течение времени термообработки (45 мин) лежат в пределах средних квадра-тических отклонений экспериментальных точек.

Влияние температурного фактора при УФ-обработке не сказывается на механических характеристиках силикона.

В главе были разработаны подходы к оптимизации режимов УФ-обработки полисилоксана. В связи с тем. что биосовмести-ыость характеризуется совокупностью свойств полимерного материала. -которые при УФ-облучении могут изменяться как в лучшую, так и в худшую сторону, выбор оптимальных параметров обработки может основываться на анализе одного свойства, показатели которого имеют тенденцию к ухудшению. Показатели остальных свойств в этом случае не будут наилучшими, но могут удовлетворять поставленной цели. Наряду с этим подходом при выборе оптимального режима обработки возможно использование методов многопараметрического анализа.

В настоящее время перечень композиций полисилоксана для изготовления искусственного хрусталика ограничен, поэтому в данной работе исследовались закономерности изменения силикона под действием УФ-излучения на композиции СИЭЛ 1,46, эффекты изменения физико-химических свойств которой были наиболее выражены, что, по-видимому, было обусловлено значительным, по сравнению с другими композициями содержанием фенильных групп (порядка 30 мол.%). Однако эту композицию нельзя считать наиболее пригодной для изготовления силиконового искусственного

хрусталика с модифицированной поверхностью, поскольку она имела невысокую изначальную механическую прочность. Для этой композиции установлено, что при УФ-обработке наблюдается снижение прочности на прокол при увеличении времени облучения, что свидетельствует об охрупчивании материала, при незначительном уменьшении поглощения в УФ-диапазоне спектра, т.е. результаты механических испытаний в данном случае являются критерием выбора оптимальных параметров обработки: время облучения Ь = 45 мин, энергетическая экспозиция Н=607,5 кДж/м".

Перспективным оптимальным материалом для создания новой силиконовой интраокулярной линзы с модифицированной поверхностью будет материал с высоким содержанием фенильных групп (не ниже 30 мол.%) и достаточной исходной механической прочностью, которую, по-видимому, можно обеспечить за счет использования олигомеров с молекулярной массой порядка 70000. Так. при модификации силикона производства США. который имел достаточную исходную механическую прочность, охрупчивания не наблюдалось, но содержание фенильных групп у него не превыиает 10%.

В качестве показателя, характеризующего изменение параметров поверхности полимера, которые определяют основные закономерности развития поверхностных явлений, была проведена оценка изменения удельной поверхностной энергия Еуд силикона после УФ-обрабогки. Было отмечено значимое увеличение Руд для силикона марки СИЭЛ 1,46: до обработки Руд=0,0243 Дж/м2. после 45 мин УФ-облучения Гуд=0,0523 Дж/м2. По-видимому, это связано с образованием гидрофильных групп в поверхностном слое полимера, что коррелирует с результатами ИК-спектроскопии. Можно предположить, что возрастание удельной поверхностной энергии Гуд происходит за счет усиления взаимодействия полярных составляющих можмолекулярного притяжения. Наряду с наблюдаемым эффектом следует отметить также возможность изменения поверхностного заряда полимера под действием излучения.

Экспресс-токсикологические исследования показали, что количество экстрагируемых веществ в вытяжке из модифицированного УФ-излучением полисилоксана СИЗЛ 1,46 не превышало предельно допустимых концентраций.

Проведенные сравнительные исследования структуры полисилоксана и полиметилметакрилата с помощью световой микроскопии выявили в силиконовых линзах объемные дефекты, которые превы-

шают аналогичные дефекты в линзах из полиметшшетакрилата, что свидетельствует о необходимости проведения аналогичного контроля при производстве искусственного хрусталика.

В главе показано, что энергетическая экспозиция Н, достигаемая за время обработки линзы 45 мин на расстоянии 1=0,1 м (Н=607,5 кДжЛГ), значительно превышает величину экспозиции, установленную для гибели ряда микроорганизмов. Исследования на стерильность УФ-облученной линзы подтвердили достижение эффекта стерилизации.

Анализ результатов исследований биосовместимости модифицированных УФ-излучением силиконовых интраокулярных линз на различных биологических уровнях (клеточном, органном) дает возможность предположить, что изменение структуры и состава поверхности силиконовой ИОЛ ведет к снижению вероятности возникновения вторичной катаракты, что предопределяет перспективу использования разработанной технологии для целей офтальмохи-рургии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Показана перспективность применения метода фотохимической модификации УФ-излучением средней области (200-300 нм) для получения полисилоксановой интраокулярной линзы с адекватными глазу физико-химическими характеристиками на основе аналитического обзора состояния исследований проблемы биосовместимости полисилоксана для офтальмологии и путей ее повышения.

2. Разработана комплексная методика сравнительной оценки физико-химических и биологических характеристик модифицированного полисилоксана специальных композиций с учетом принципов биотехнического подхода. Показана эффективность использования методики при разработке технологий модификации полимеров медицинского назначения физическими методами.

3. Проведены экспериментальные исследования по изучению влияния излучения среднего ультрафиолетового диапазона на изменение химического состава и структуры поверхностного слоя силиконового материала. Показано, что при обработке специальных композиций силикона для искусственного хрусталика, содержащих фенильные группы, в поверхностном слое образуются лио-фильные группы; "дошиваятся" непрореагировавшие концевые БЬН

группы; имеет место поперечная "сшивка полимера"; увеличивается поглощение в длинноволновой УФ-области спектра.

4. Установлено, что при термообработке силикона, содержащего фенильные группы, при 250°С □ течение 30 мин происходит только "сшивка" непрореагировавших Si-H групп.

5. Выявлено, что результаты испытаний модифицированного силикона на разрыв при растяжении не позволяют провести обоснованный выбор оптимальных режимов лучевой обработки полиси-локсана и могут быть использованы только для оценки химических превращений при облучении (деструкции или сшивания). Показано, что использование методики технологической пробы на прокол с учетом результатов УФ-спектрального анализа позволяет выбрать оптимальные режимы Уф-ыодификации силиконовой интраокулярной линзы.

6. Установлено, что при УФ-облучении полисилоксана, содержащего фенильные группы, на воздухе, имеют место две стадии процесса модификации поверхности. На первой стадии в течение времени облучения 30 мин происходит снижение механических характеристик силикона и увеличение поглощения в УФ-области спектра. На второй стадии наблюдается обратный процесс. Это позволило определить оптимальные режимы обработки полимера.

7. Показано, что в результате обработки силикона УФ-излу-. чением среднего диапазона достигается значимое изменение его

удельной поверхностной свободной энергии для композиции, содержащей 30 мол% фенильных групп, и эффект стерилизации.

8. Разработан патентночистый способ модификации силиконового искусственного хрусталика ультрафиолетовым излучением среднего диапазона.

9. Создана новая силиконовая интраокулярная линза повышенной биосовместимости и выполнена экспериментальная проверка ее адекватности на клеточном и органном уровнях. Результаты работы использованы при разработке технологии получения силиконовой интраокулярной линзы на ЗАО ЭТП "Микрохирургия глаза". Опытная партия модифицированных образцов силиконового материала прошла токсикологический контроль в Испытательной офтальмо-токсикологической лаборатории НЭП "Микрохирургия глаза". Необработанный материал показал отрицательные результаты.

Основное содержание__диссертации опубликовано в следующих

работах:

1. Корчмидт Н.И., Гладких А.Ф. Способ гидрофилизации силиконовых полимеров медицинского назначения// Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике:Сборник изобретений и рационализаторских предложений.(Ленинград).-1939.Выпуск 20.-С.115-116.

2. Ушаков H.A., Корчмидт Н.И..Гладких А.Ф. Способ изготовления силиконовой интраокулярной линзы// Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике:Сборник изобретений и рационализаторских предложений.(Ленинград).-

1989.Выпуск 20.-С.116-117.

3. Корчмидт Н.И., Маклакова И. А. Способ гидрофилизации поверхности силиконовых интраокулярных линз//0фтальмохирургия и применение лазеров в офтальмологии: Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых.- М.,

1990.-С.78-79.

4. Корчмидт Н.И., Маклакова И. А.Способ изготовления армированных силиконовых интраокулярных линз// Офтапьмохирургия и применение лазеров в офтальмологии: Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых.- М., 1990.-С. 79-80.

5.- Базанова Н.И., Маклакова И. А., Нанушьян С. Р. Способ гидрофилизации силиконовых полимеров//Андриановские чтения, посвященные 90-летию со дня рождения академика К.А.Андрианова: Тезисы докладов.-М.,1995.-С.73.

6. Базанова Н.И., Жданова Г. П. Сравнительные исследования модифицированного полисилоксана методами ИК- и УФ-спектроско-пии//Краткие сообщения по физике ФИАН. -1998.-N7. -С.21-29.

7. Базанова Н.И. Некоторые теоретические и экспериментальные аспекты биосовместимости силиконовой интраокулярной линзы//Актуальные проблемы военной и экстремальной медицины: Сб. науч. трудов.Гос НИИ ЭМПФ и МТ МО РФ. -М.:Воентехиниздат, 1998.- С.135-139.

Объем 1 п. л. Тираж 100 экз.______Ротапринт МГТУ им.Н.Э.Баумана

Подписано в печать -3/4Г99г. Заказ ?&