Projekti / Programi
Funkcionalizacija polimernih kardiovaskularnih vsadkov za optimizacijo hemokompatibilnosti
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 |
žveplo-vsebujoča plazma, diagnostika plazme, površinska modifikacija polimerov, hemokompatibilnost
Raziskovalci (13)
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. 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 |
666 |
3. |
04423 |
dr. Marta Klanjšek Gunde |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
555 |
4. |
15703 |
dr. Janez Kovač |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
638 |
5. |
32159 |
dr. Martina Modic |
Medicina |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
154 |
6. |
10429 |
dr. Miran Mozetič |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
1.321 |
7. |
19268 |
dr. Zdenka Peršin Fratnik |
Materiali |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
224 |
8. |
33326 |
dr. Gregor Primc |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2015 |
232 |
9. |
34451 |
dr. Nina Recek |
Biotehnologija |
Mladi doktor s subvencionirano plačo |
2014 - 2017 |
83 |
10. |
07814 |
dr. Karin Stana Kleinschek |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
1.110 |
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 |
660 |
13. |
31618 |
dr. Rok Zaplotnik |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2017 |
252 |
Organizacije (4)
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