В настоящее время альтернативой трансплантации пораженных тканей и органов является тканевая инженерия - одно из направлений биотехнологии, базирующееся на уникальном свойстве стволовых клеток дифференцироваться, то есть возможности превращаться в клетки различных органов и тканей. В таком случае создание любой ткани человеческого организма возможно при наличии двух исходных компонентов - стволовых клеток и биосовместимого с организмом каркаса, или так называемого матрикса, в пределах которого и возможно протекание процесса образования новой ткани [1].
В 80-90 годы 20 века для изготовления матриксов применяли биостабильные материалы, не изменяющие своих свойств в результате взаимодействия с биологической средой организма, такие как полиэтилен, фторопласт, полипропилен [2], металлы (нержавеющие стали, титан и его сплавы) [3], керамику (окислы алюминия и циркония) [4]. Существенным недостатком биостабильных материалов являлась низкая способность в полной мере интегрироваться с восстанавливаемой тканью, что серьезно ограничивало дальнейшее развитие тканевой инженерии.
Однако достижения медицинского материаловедения позволили решить эту проблему путем использования биорезорбируемых материалов для приложений тканевой инженерии. Основным достоинством данного типа материалов является способность разлагаться в идеальном случае на углекислый газ и воду, постепенно замещаясь собственными функциональными тканями организма, что существенно повышает качество терапии.
Для изготовления биорезорбируемых матриксов широко применяются полимерные материалы природного и синтетического происхождения [5].
Среди полимеров природного происхождения особого внимания заслуживают фибрин, эластин и коллаген. Эти материалы, наряду с высокой прочностью, эластичностью и упругостью, обладают рядом недостатков, связанных со значительным изменением свойств в зависимости от источника материалов, высоким риском отторжения, обусловленным отрицательной иммунной реакцией организма [6].
Синтетические биодеградируемые полимеры изготавливаются из полигликолевой, полимолочной кислот, их сополимеров и поликапролактона. Широкому применению таких полимеров в тканевой инженерии способствуют следующие их свойства: возможность контролировать химический состав и молекулярную массу при изготовлении, высокая чистота, относительно низкая стоимость [7]. Особое место занимают полимеры полимолочной кислоты, которые являются в настоящее время одними из наиболее перспективных биоразлагаемых материалов. Это обусловлено тем, что они обладают высокими физико-химическими свойствами, аналогичным полиэтилену и пропилену [8], имеют высокие прочностные характеристики, существует множество способов их переработки в матриксы, среди которых наибольшее распространение получил метод электроспиннига.
Данный метод, благодаря использованию электростатических сил, позволяет получать из полимерных растворов или расплавов тонкие волокна диаметром от нано- до микрометров с большой удельной поверхностью [9].
Высокая прочность, значительное относительное удлинение, полимеров сформированных методом электоспиннинга, позволяет использовать их для изготовления матриксов для тканевой инженерии.
Однако использование полимеров полимолочной кислоты, сформированных методом электроспиннига, для приложений тканевой инженерии ограничено высокой гидрофобностью их поверхности, которая препятствует клеточной адгезии и пролиферации [10]. Модифицирование поверхности полимерных материалов позволяет изменять характеристики поверхности: смачиваемость, химический состав, электрический потенциал, что стимулирует процессы клеточной адгезии, пролиферации и дифференцировки [11].
Одним из наиболее перспективных способов модифицирования матриксов и придания им высокой свободной энергии поверхности является обработка в плазме [12]. На сегодняшний день широкое распространение получили методы обработки в “холодной” плазме различных разрядов: коронного, барьерного, радиочастотного и микроволнового [13]. Также в работе [14] предложен метод, с помощью которого модифицируют биорезорбируемые матриксы в плазме магнетронного разряда, при распылении титановой мишени в атмосфере аргона. Но в научнотехнической литературе на сегодняшний день практически отсутствует информация о модифицировании поверхности биорезорбируемых матриксов в плазме DC магнетронного разряда, возникающего при распылении твердотельной титановой мишени в атмосфере азота. При применении этого метода для модифицирования поверхности биодеградируемых полимерных материалов требуется учитывать термическое воздействие на обрабатываемый образец [15], что в случае биорезрбируемых полимеров может привести к их разрушению.
Таким образом, целью данной работы является подбор технологических режимов модифицирования полимеров полимолочной кислоты в плазме магнетронного разряда, возникающего при распылении титановой мишени в атмосфере азота, а так же изучение влияния данного способа модифицирования на комплекс физико-химических и механических свойств.
Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
• формирование биодеградируемых матриксов и их последующий термический отжиг;
• подбор режимов модифицирования матриксов в плазме магнетронного разряда, возникающего при распылении твердотельной титановой мишени в атмосфере азота;
• исследование морфологических, физико-химических и механических свойств полученных материалов.
