Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Funkcionalizacija polimernih kardiovaskularnih vsadkov za optimizacijo hemokompatibilnosti

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
7.00.00  Interdisciplinarne raziskave     

Koda Veda Področje
T155  Tehnološke vede  Prevleke in površinska obdelava 

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
Ključne besede
žveplo-vsebujoča plazma, diagnostika plazme, površinska modifikacija polimerov, hemokompatibilnost
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (13)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  01694  Zlatko Bele  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  17 
2.  26476  dr. Aleksander Drenik  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2015  689 
3.  04423  dr. Marta Klanjšek Gunde  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  561 
4.  15703  dr. Janez Kovač  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  670 
5.  32159  dr. Martina Modic  Medicina  Raziskovalec  2014 - 2017  164 
6.  10429  dr. Miran Mozetič  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  1.348 
7.  19268  dr. Zdenka Peršin Fratnik  Materiali  Raziskovalec  2014 - 2017  225 
8.  33326  dr. Gregor Primc  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2015  260 
9.  34451  dr. Nina Recek  Biotehnologija  Mladi doktor s subvencionirano plačo  2014 - 2017  85 
10.  07814  dr. Karin Stana Kleinschek  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2014 - 2017  1.116 
11.  01718  dr. Iztok Šorli  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  63 
12.  20048  dr. Alenka Vesel  Elektronske komponente in tehnologije  Vodja  2014 - 2017  686 
13.  31618  dr. Rok Zaplotnik  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  295 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  21.489 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  89.989 
3.  0341  MIKROIKS, mikroelektronski inženiring, konzultacije in servis, d.o.o.  Ljubljana  5286646  70 
4.  0795  Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo  Maribor  5089638010  23.874 
Povzetek
S ciljem odkritja alternativne tehnike za izboljšanje biokompatibilnosti polimernih materialov, ki se trenutno uporabljajo za izdelavo umetnih žil, bomo raziskovali interakcijo med visoko neravnovesnim plinskim medijem bogatim z nevtralnimi reaktivnimi radikali in izbranimi polimeri. Z žveplom bogate pline kot sta SO2 in H2S (in njunimi mešanicami z argonom, kisikom ali vodikom) bomo z nizkotlačnimi plinskimi razelektritvami spremenili v termodinamiko neravnovesno stanje plazme. Za obdelavo polimerov bomo izbrali hladno šibko ionizirano visoko disociirano plazmo, ki jo bomo vzbujali z radiofrekvenčnim in mikrovalovnim generatorjem. Materiale bomo obdelovali tako v plazmi kot tudi v porazelektritvenem delu, s čimer bomo dosegli modifikacijo površine z izbranimi žveplovimi funkcionalnimi skupinami. Sistematične raziskave interakcije neravnovesnega medija s polietilen tereftalatom (PET) in politetrafluoroetilenom (PTFE) bodo omogočile določitev takšnih procesnih parametrov, ki omogočijo sintezo funkcionalnih skupin, kakršne sicer zasledimo v heparinu, to je materialu, ki se zaradi optimalne protitrombogenosti trenutno standardno uporablja kot prevleka na umetnih žilah in polimernih žilnih opornicah. Raziskovali bomo sinergistične učinke nevtralnih radikalov, pozitivno nabitih ionov in UV sevanja, s čimer bomo določili optimalne parametre obdelave za dosego bogate nanostrukturiranosti teh materialov. Kombinacija bogate morfologije in izbranih funkcionalnih skupin na površini obdelovancev bo omogočila minimalno aktivacijo krvnih trombocitov, obenem pa imobilizacijo encimov, ki bi sicer povzročili modifikacijo krvnih proteinov, kopičenje na površini polimerov in s tem nastanek krvnega strdka. Gostoto izbranih reaktivnih plinskih delcev bomo merili z električnimi in katalitičnimi sondami, pa tudi z optično emisijsko in absorbcijsko spektroskopijo. Koncentracijo vseh vrst radikalov vzdolž porazelektritvenega dela plazemskega sistema bomo ocenili s pomočjo modeliranja, pri čemer bomo upoštevali tako reakcije v plinski fazi, kakor tudi na površinah. Polimerne vzorce bomo obdelali pri različnih gostotah toka radikalov, morfološke in strukturne spremembe pa določili z metodami SEM, AFM, XPS and SIMS. Določili bomo korelacije med plazemskimi parametri in površinskimi modifikacijami in definirali optimalne pogoje za dosego ustreznega hemostatskega odziva. Posebno pozornost bomo namenili raziskavam stabilnosti površinske obdelave in definirali procesne parametre, ki omogočijo minimalno staranje vzorcev. Izbrane vzorce bomo tudi inkubirali s krvno plazmo bogato s trombociti in raziskovali aktivacijo trombocitov v odvisnosti od morfoloških in strukturnih lastnosti obdelovancev. Raziskali bomo tudi morebitno citotoksičnost plazemsko obdelanih materialov in opravili sistematične raziskave endotelizacije, pri čemer bomo uporabili ustaljene biološke protokole. Rezultati raziskav bodo omogočili kritično oceno možnosti uporabe naše inovativne tehnike v medicinski praksi, kjer se še vedno uporabljajo heparinske prevleke, za katere je znano, da pogosto niso obstojne v realnem okolju.
Pomen za razvoj znanosti
Žveplove plazme so zelo malo raziskane, zato je zelo malo tovrstnih objav v svetovni literaturi. Prvi smo poročali o možnosti uporabe H2S plazme za površinsko modifikacijo polimernih materialov in opisali mehanizme interakcije te plazme s polimerno površino in reakcije, ki se pri tem odvijajo na površini. Prav tako smo tudi prvi poročali o reaktivnih delcih, ki nastajajo v SO2 plazmi in poročali o prehodu med dvema režimoma rezelektritve (t.i. E in H način) in histerezi, ki se pojavi pri prehodu iz enega v drugi način razelektritve. Pokazali smo, da v E-načinu pride le do delne disociacije SO2 molekule, v H-načinu pa sledi popolna disociacija - od tega pa je odvisna tudi vrsta in koncentracija delcev v plazmi, ki reagirajo s površino obdelovanca. Pokazali smo tudi, da je SO2 plazma zelo močan vir UV sevanja, zato bi lahko SO2 plazmo uporabili kot vir UV svetlobe namesto obstoječih UV svetilk, kar smo tudi patentirali. To spoznanje odpira številne nove možnosti. Predvsem se uporabna vrednost kaže v možnosti uporabe UV sevanja iz SO2 plazme za sterilizacijo predmetov.
Pomen za razvoj Slovenije
Poleg pomembnega znanstvenega prispevka Slovenije k tej malo raziskani tematiki žveplovih plazem in njenih morebitnih aplikacijah kot je npr. izboljšanje biokompatibilnosti polimernih materialov, lahko to znanje v prihodnosti vpliva na razvoj primernejših polimernih medicinskih vsadkov, z manj stranskimi učinki, kar bo imelo posredno vpliv na zdravje pacientov. Dodatno k temu je potrebno izpostaviti še drugo aplikativno plat projekta - to je patentna prijava za napravo za generiranje žarkov v UV področju, katerih vir je SO2 plazma. To spoznanje nam bo omogočilo razvoj prototipa SO2 svetila. UV sevanje SO2 plazme je lahko zelo učinkovito za sterilizacijo materialov, zato bi lahko takšno svetilko tržili.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno