MODYFIKOWANE WŁÓKNA POLIPROPYLENOWE DO ZASTOSOWA MEDYCZNYCH

Transkrypt

1 Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ł Ó D Z K I E J Nr 1038 Włókiennictwo, z EWELINA BORUSZEWSKA Katedra Włókien Sztucznych Politechniki Łódzkiej MODYFIKOWANE WŁÓKNA POLIPROPYLENOWE DO ZASTOSOWA MEDYCZNYCH Promotor: dr hab. in. Jadwiga Bucheska, prof. PŁ Recenzenci: dr hab. in. Tadeusz Wódka, prof. PŁ prof. dr hab. n. med. Piotr Kurnatowski Opracowano dwustopniow metod otrzymywania antybakteryjnych włókien oraz siatek polipropylenowych PP przepuklinowych, na które s wraliwe bakterie Gram + i Gram -. Modyfikacja polegała na wprowadzeniu, w pierwszym etapie, do makroczsteczek polimeru grup karboksylowych. W drugim etapie modyfikacji wyroby PP napawano roztworem biocydu. Na podstawie bada stwierdzono, e siatki zawierajce w swej budowie biocyd s w duym stopniu aktywne w stosunku do badanych bakterii, nie wykazujc przy tym działania cytotoksycznego. Wstpne badania (in vivo), wykazały, e modyfikowane siatki nie wykazuj działania dranicego. 1. WPROWADZENIE Włókna polipropylenowe (PP) s obecnie szeroko wykorzystywane w praktyce chirurgicznej. Ze wzgldu na korzystne właciwoci fizyko-mechaniczne i chemiczne znajduj zastosowanie jako materiały chirurgiczne (nici chirurgiczne, siatki przepuklinowe). Wykazuj dobr tolerancj w tkankach i najwiksz biozgodno obok wyrobów z poli (tetrafluoro etylenu) w porównaniu z innymi materiałami syntetycznymi stosowanymi w medycynie [1, ]. Polipropylenowe nici chirurgiczne s przeznaczone do uycia w ogólnych zabiegach zbliania i podwizywania tkanki mikkiej, włcznie z zabiegami chirurgii naczyniowosercowej, okulistycznej i neurologicznej i innych [3, 4]. Przepukliny stanowi jedn z najczstszych i najpowaniejszych patologii leczonych chirurgicznie. Siatka przepuklinowa ma za zadanie wzmocni od wewntrz osłabione miejsce po przepuklinie oraz zapobiega ewentualnym jej nawrotom. Ilo zabiegów chirurgicznego usuwania przepuklin wci wzrasta.

2 6 Ewelina Boruszewska Zwizane jest to zarówno ze wzrostem wiadomoci społecznej jak i postpem w zakresie chirurgii i anestezjologii. Po operacjach w obszarze jamy brzusznej mog wystpi róne powikłania. Do najczstszych i najpowaniejszych powikła nale zakaenia bakteryjne, które w dalszym cigu s przyczyn zwikszonej chorobowoci, miertelnoci oraz zwikszaj koszty leczenia [5]. Zakaenie rany upoledza gojenie w wyniku czego, moe doj do rozejcia tkanki pokrywajcej minie i nawrotu przepukliny. Powstaje wówczas przepuklina pooperacyjna [6, 7]. Przełomem w leczeniu przepuklin stały si siatki i nici polipropylenowe, ze wzgldu na ich właciwoci w głównej mierze bardzo du wytrzymało, wysok obojtno biologiczn i odporno na działanie płynów tkankowych [8-10]. Jak kady implant tak i wyroby medyczne z polipropylenu mog wywoła odczyn tkankowy, szczególnie u chorych z obnion odpornoci immunologiczn oraz chorobami układowymi. W prewencji zakae stosuje si płukanie pola operacyjnego roztworami antybiotyków, lub nasczanie siatki rodkami antybakteryjnymi. Z bada wynika, e siatki nasycone antybiotykami lub antyseptykami wykazuj mniejsz podatno na zakaenia i maj wyrane działanie bakteriobójcze w toku leczenia chorego. Jednak lek zastosowany w powyszy sposób ulega bardzo szybko wchłoniciu, pozbawiajc implant właciwoci antybakteryjnych. Dlatego te bardziej celowym jest zwizanie chemiczne leku z tworzywem implantu. Przez co uzyskuje si wielokrotnie wysz aktywno przeciwbakteryjn utrzymujc si nawet przez kilka tygodni. Wydaje si, e materiały zwizane chemicznie z biocydem mog odgrywa coraz wiksz rol w chirurgii implantacyjnej [6, 7, 11-14].. CZ DOWIADCZALNA.1. Cel bada Przedmiotem rozprawy doktorskiej było otrzymanie wyrobów polipropylenowych o przedłuonych właciwociach antybakteryjnych do zastosowa medycznych. W załoeniu chodziło o to, aby biocyd mógł si przyłczy do wyrobów PP wizaniami chemicznymi. Realizacja rozprawy doktorskiej wymagała rozwizania szeregu zagadnie. Podstawow było opracowanie optymalnych warunków modyfikacji wyrobów polipropylenowych.

3 Modyfikowane włókna polipropylenowe do zastosowa medycznych 7.. Materiały stosowane w pracy Do bada zastosowano: teksturowane włókna polipropylenowe (z których wykonywane s siatki przepuklinowe) 35dtex/50f o skrcie 75 S firmy Chemosvit Fibrochem Svit. Slovak Republic z siedzib w Łodzi, siatki przepuklinowe Hermesh 4 włosko amerykaskiej firmy Herniamesh z siedzib w Gdasku. Parametry siatki: 30 x 30 cm z makroporami o gruboci 0,45 mm i o dwukierunkowej elastycznoci. Wymienione protezy produkowane s zgodnie z normami ISO 9001, posiadaj certyfikaty jakoci i dopuszczenia do stosowania klinicznego Unii Europejskiej CE oraz Komisji Leków (FDA) w USA. W Polsce zostały zarejestrowane w maju 003 roku i otrzymały numer Rejestru Wyrobów Medycznych wystawiony przez Urzd Rejestracji Produktów Leczniczych w Warszawie. Do modyfikacji uyto siatek chirurgicznych niesterylnych..3. Metodyka bada W pracy zastosowano oryginaln metod szczepienia, znamienn tym, i centra aktywne na wyrobach PP wytwarzane były przed reakcj szczepienia a nie w toku reakcji. W tym celu włókna i siatki chirurgiczne napawano roztworem nadtlenki benzoilu wg [15, 16]. Tak przygotowane próbki wkładano do kpieli szczepicej, zawierajcej kwas akrylowy KA o odpowiednim steniu oraz dodatki usprawniajce ten proces, dyspergator NNO i aktywator reakcji DF. Ilo tych dodatków w kpieli szczepicej była stała i wynosiła po 0,4%wag [17]. Stosunek masy próbek do kpieli szczepicej wynosił 1:50. Szczepienie prowadzono w atmosferze azotu. W celu nadania antybakteryjnych właciwoci wstpnie szczepione włókna polipropylenowe i siatki chirurgiczne napawano roztworem Cefoperazonu, Netylmycyny i azotanu srebra; kady lek osobno. Przy napawaniu roztworami antybiotyków Cefoperazonem lub Netylmycyn, włókien PP i siatek chirurgicznych moduł kpieli wynosił 1:15. Badania kinetyki uwalniania biocydów z włókien i siatek chirurgicznych polipropylenowych przeprowadzono metod: spektrofotometryczn ((JASCO 570 UV/VIS NIR Spectrophometer, produkcji japoskiej, zakres pomiarów od 190 do 500 nm) dla: Cefoperazonu (max. absorpcji = 65 nm) do wody destylowanej, soli fizjologicznej i buforu cytrynianowi-fosforanowego, Azotanu srebra (max. absorpcji = 06 nm) do wody destylowanej z dodatkiem kwasu azotowego (C = 0,0%),

4 8 Ewelina Boruszewska grawimetryczn dla: Netylmycyny (antybiotyku majcego max. absorpcji poza wymienionym zakresem) do wody destylowanej. Właciwoci antybakteryjne siatek sprawdzono metod: bezporedni; mierzc strefy zahamowania wzrostu poszczególnych drobnoustrojów testowych wokół badanej siatki chirurgicznej, krkowo-dyfuzyjn; mierzc strefy zahamowania wzrostu bakterii wokół krków bibuły o rednicy 15mm z naniesionym roztworem wodnym (0 µl) uzyskanym w wyniku namaczania próbek siatki z odpowiednim lekiem przez 1, 3 bd 7 dni. Badania działania cytotoksycznego przeprowadzono zgodnie z PN-EN ISO Biologiczna ocena wyrobów medycznych. Badania cytotoksycznoci: metody in vitro marzec 001 przeprowadzono metod poredni z zastosowaniem wycigów. Badania przeprowadzono na referencyjnej linii komórkowej fibroblastów mysich. Zmiany ilociowe i morfologiczne, po kontakcie z badanymi materiałami oceniono po 4, 48 i 7 h w odwróconym mikroskopie kontrastowo-fazowym. W celu okrelenia iloci martwych komórek zastosowano barwienie błkitem trypanu. Stopie toksycznoci materiałów oceniono na podstawie zmian w morfologii komórek, ich przeywalnoci i zdolnoci do proliferacji Badania działania dranicego przeprowadzono w Katedrze i Zakładzie Histologii i Embriologii AM we Wrocławiu po wczeniejszym uzyskaniu zezwolenia Lokalnej Komisji Etycznej we Wrocławiu. Badania przeprowadzono zgodnie z norm PN-EN ISO (sierpie 00). Biologiczna ocena wyrobów medycznych. Badania działania dranicego i uczulajcego. Badania przeprowadzono metod reaktywnoci ródskórnej z zastosowaniem wycigów polarnych i niepolarnych. Badania przeprowadzono na 6 królikach albinosach (po 3 zwierzta dla kadego rodzaju opatrunku) rasy białej nowozelandzkiej, obojga płci, o redniej masie ciała,85 kg. 3. WYNIKI BADA I ICH OMÓWIENIE Aby szczepiona kopolimeryzacja była efektywna powinna charakteryzowa si zadowalajcym stopniem szczepienia, krótkimi czasami prowadzenia reakcji oraz jak najmniejsz iloci tworzenia si homopolimeru. W pracy przeprowadzono trzy serie dowiadcze, uwzgldniajc wpływ nastpujcych parametrów procesu szczepionej kopolimeryzacji, tj. : stenie kwasu akrylowego zmieniano w zakresie od,5 do 15%, przy stałej T = 368 K i czasie prowadzenia reakcji: t = 30 min dla włókien t = 60 min dla siatek chirurgicznych,

5 Modyfikowane włókna polipropylenowe do zastosowa medycznych 9 temperatur zmieniano od 353 K do 373 K, przy stałym steniu C KA = 7,5% i czasie t = 30 min dla włókien i t = 60 min dla siatek chirurgicznych, czas reakcji zmieniano w zakresie od 15 do 10 min przy zachowaniu stałej temperatury T = 368 K i stałym steniu kwasu akrylowego C KA = 7,5%. We wszystkich seriach szczepie zastosowano dodatki NNO i DF w iloci po 0,4%wag kady w stosunku do masy kpieli szczepicych. Z przeprowadzonych bada wynika, e reakcja szczepienia zachodzi bardzo efektywnie przy nastpujcych parametrach reakcji: T = 368 K, C KA = 7,5% wag i t = 30 min w przypadku szczepienia włókien i t = 60 min dla siatek chirurgicznych. Przy zastosowaniu takich parametrów reakcji otrzymujemy stopie szczepienia włókien X Wł =,97% i 1,% stopie szczepienia siatek chirurgicznych. Tworzy si przy tym niewielka ilo homopolimeru ok 10%. Biorc pod uwag to, e kocowy wynik szczepienia włókien PP X Wł i siatek chirurgicznych X S jest efektem wpływu poszczególnych parametrów reakcji, tj. temperatury T, czasu t i stenia kwasu akrylowego C KA w kpieli szczepicej przeprowadzono analiz statystyczn wpływu parametrów reakcji na proces szczepienia. Z analizy otrzymanych wyników stwierdzono, e najwikszy wpływ na zmienn X Wł jak i X S ma stenie kwasu akrylowego C KA w kpieli szczepicej. Wstpnie modyfikowane monomerami winylowymi włókna polipropylenowe i siatki przepuklinowe posiadaj grupy kwasowe, przez co posiadaj właciwoci jonowymienne. Oznacza to, e mog przyłczy biocyd zawierajcy odpowiednie grupy funkcyjne. W celu nadania włóknom PP i siatkom przepuklinowym właciwoci antybakteryjnych napawano je antybiotykiem z grupy aminoglikozydów Netylmycyn oraz cefalosporyn III generacji Cefoperazonem kady antybiotyk osobno. Oprócz wymienionych antybiotyków do modyfikacji szczepionych PKA wyrobów polipropylenowych zastosowano azotan srebra. Na wymienione leki zwrócono uwag przede wszystkim ze wzgldu na ich aktywno bakteriobójcz w stosunku do szerokiego spektrum bakterii chorobotwórczych [18, 19]. Zbadano wpływ parametrów kpieli napawajcej zawierajcej lek, tj: stenia leku i czasu trwania napawania oraz stopnia szczepienia włókna bd siatki na stopie napawania Z tych wyrobów. Otrzymane wyniki zamieszczono w tabelach 1-3. Analizujc dane przedstawione w tabeli 1-3, mona zauway, e zarówno włókna PP jak i siatki chirurgiczne wejciowe (bez pierwszego etapu modyfikacji) nie przyłczaj leku. Uwarunkowane jest to tym, i wyroby PP nie posiadaj w swojej budowie grup funkcyjnych zdolnych do przyłczenia leku. Natomiast wyroby polipropylenowe wstpnie szczepione poli(kwasem akrylowym) a wic zawierajcych w swojej budowie grupy COOH, efektywnie przyłczaj lek, co uwidocznione jest tabelach 1-3. Na wielko stopnia napawania oprócz stopnia szczepienia wpływa równie stenie leku oraz czas trwania reakcji. Ze wzrostem badanych parametrów ronie równie stopie napawania.

6 10 Ewelina Boruszewska Tabela 1 Stopnie napawania Cefoperazonem Z Wł.Cef włókien PP i Z S.Cef siatek chirurgicznych wstpnie szczepionych kwasem akrylowym Parametry kpieli napawajcej Z Np. Wł..Cef. stałe zmienne % ,0,03 T n = 313 K 7,5 5,47 t 3 n = 60min C Cef. 10,0 8,88 X 4 Wł =,97% 15,0 1, T n = 313 K X =,97% C Cef = 7,5% T n = 313 K t n = 60min C Cef = 7,5% t n X Wł ,73 11,01 15,67,97 5,81 0,5 5,47 6,83 0,43 1,39,9 5,47 7,01 Parametry kpieli napawajcej Z Np. S. Cef stałe zmienne % ,0 1,38 T n = 313 K 7,5 4,4 t 3 n = 60min C cef. 10,0 5,7 X 4 S = 1,% 15,0 7, t n = 313 K X S = 1,% C cef. = 7,5% T n = 313 K t n = 60min C cef = 7,5% t n X S ,7 3,68 7,99 1, 18,8 0,3 4,4 5,08 0,48 0,97,15 4,4 6,74 Tabela Stopnie napawania Netylmycyn Z Wł.Net włókien PP i Z S.Net siatek chirurgicznych wstpnie szczepionych kwasem akrylowym 5,0 Np. Parametry kpieli napawajcej Z Wł.Net stałe zmienne % T n = 313K 6,05 3 t n = 60min X Wł =,97% C Net. 7,5 10,0 8,94 11, T n = 313 K X Wł =,97% C Net. = 7,5 % T n = 313K t n = 60min C Net. = 7,5% t n X Wł ,73 11,01 15,67,97 5,81 0,86 8,94 9,04 1,97 7,6 8,34 8,94 10,6 5,0 Np. Parametry kpieli napawajcej Z S.Net stałe zmienne % T n = 313K 3,19 t n = 60min C Net. 7,5 5,36 3 X S = 1,% 10,0 8, T n = 313K X S = 1,% C Net. = 7,5% T n = 313K t n = 60min C Net. = 7,5% t n X S ,7 3,68 7,99 1, 18,8 0,4 5,36 7,03 1,54,31 3,87 5,36 8,70

7 Modyfikowane włókna polipropylenowe do zastosowa medycznych 11 Tabela 3 Stopnie napawania Azotanem srebra Z Wł.Ag włókien PP i Z S.Ag siatek chirurgicznych wstpnie szczepionych KA Parametry kpieli napawajcej Z Np. Wł.Ag stałe zmienne % ,5 1,45 T n = 358K 5,0 3,1 t 3 n =90min C AgNO3 6,0 4,86 X 4 Wł =,97% 7,5 4, T n = 358K X Wł =,97% C AgNO3 = 6,0% T n = 358K t n = 90min C AgNO3 = 6,0% t n X Wł ,73 4,35 15,67,97 5,81 0,36 1,08 3,58 4,86 5,60 0,11 0,37 3,4 4,86 5,99 Parametry kpieli napawajcej Z Np. S.Ag stałe zmienne % ,5 0,84 T n = 358K 5,0 1,74 t 3 n = 90min C AgNO3 6,0 3,17 X 4 S = 1,% 7,5 3, T n = 358K X S = 1,% C AgNO3 = 6,0% T n = 358K t n = 90min C AgNO3 = 6,0% t n X S ,7 3,68 7,99 1, 18,8 0,1 0,96,38 3,17 3,85 0,10 0,31,43 3,17 3,8 Aby dołczony do włókien PP i siatek chirurgicznych lek spełniał swoj rol, musi on uwalnia si od wyrobów do rodowiska w odpowiednim czasie, zachowujc swoj aktywno wobec mikroorganizmów chorobotwórczych. W celu zorientowania si o takich moliwociach wykonano próby kontrolowanego uwalniania biocydu z modyfikowanych włókien PP i siatek chirurgicznych. Uwalnianie prowadzono ok. 800 godzin. Po tym czasie na wyrobach polipropylenowych pozostaje jeszcze pewna cz leku, która jest uzaleniona od rodzaju leku i od jego pocztkowej iloci. W praktyce wykorzystywane s równania modelowe uwalniania leków [0-1]. Wydzielanie cefoperazonu z wyrobów PP do odpowiedniego medium moe by opisane równaniem o postaci: C = C * k*t b w gdzie: C stenie leku po czasie t b ; C stenie leku w stanie równowagi; k, b s to stałe charakterystyczne dla układu; w wykładnik potgowy. Dobre przyblienie uwalniania Netylmycyny i jonów srebra do wody destylowanej daj równania o charakterze logarytmicznym: C = C k log (t b ) Stopie dopasowania krzywych C do wyników dowiadczalnych we wszystkich przypadkach jest wysoki, na co wskazuje współczynnik korelacji r, który jest bliski jednoci przy prawdopodobiestwie popełnienia błdu p = 00.

8 1 Ewelina Boruszewska Tabela 4 Oznaczanie aktywnoci przeciwbakteryjnej metod bezporedni siatek przepuklinowych szczepionych PKA i napawanych biocydami (kady biocyd osobno) Bakterie testowe Siatka Escherichiacoli Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa chirurgiczna Strefa zahamowania wzrostu [mm] Próbka kontrolna brak brak brak Próbka PP-PKA-NET 0, Próbka PP-PKA-CEF 0, Próbka PP-PKA-Ag Siatka niemodyfikowana (próbka kontrolna) nie wykazywała adnych stref zahamowa wzrostu testowanych bakterii chorobotwórczych. Dla próbki oznaczonej PP-PKA-CEF obserwowano najsilniejsze działanie bakteriobójcze w stosunku do wszystkich badanych bakterii testowych. Strefa hamowania wzrostu wynosiła od 16 do 5 mm, w zalenie od rodzaju bakterii. Nieco nisz aktywno biobójcz odnotowano dla próby oznaczonej PP-PKA-NET, natomiast siatka napawana azotanem srebra wykazywała duo słabsz aktywno przeciwbakteryjn w porównaniu do siatek napawanych testowanymi antybiotykami. Oznaczanie aktywnoci przeciwbakteryjnej metod krkowo-dyfuzyjn wykazało, e przeciwbakteryjne działanie leków utrzymywało si w cigu 7 dni ekspozycji. Badanie działania cytotoksycznego przeprowadzono na siatkach przepuklinowych niemodyfikowanych oraz szczepionych PKA (X = 1,%) i napawanych Cefoperazonem (Z = 5,08%). Wyniki bada działania cytotoksycznego siatek przepuklinowych przedstawiono w tabeli 5. Tabela 5 Zmiany cytotoksyczne w hodowlach fibroblastów mysich 3T3Balb/C- z wycigami kontrolnymi i wycigami z siatek przepuklinowych Hodowla Zmiany morfologiczne Gsto komórek/ ml x 10 6 Czas badania - 4 h Komórki martwe % Stopie toksycznoci Hodowla macierzysta nie stwierdzono 0,7 ±0, Siatki PP nie stwierdzono 0,78 ±0, Siatki PP-PKA-CEF nie stwierdzono 0,76 ±0, Czas badania - 48 h Hodowla macierzysta nie stwierdzono 1,6 ±0, Siatki PP nie stwierdzono 1,3 ±0, Siatki PP-PKA-CEF nie stwierdzono 1,8 ±0, Czas badania - 7 h Hodowla macierzysta nie stwierdzono,1 ±0, Siatki PP nie stwierdzono,18 ±0, Siatki PP-PKA-CEF nie stwierdzono,4 ±0,0 1 0

9 Modyfikowane włókna polipropylenowe do zastosowa medycznych 13 Po 4, 48 i 7 h w macierzystych hodowlach kontrolnych, wycigami z siatek przepuklinowych PP oraz wycigami z modyfikowanych siatek przepuklinowych PP-PKA-CEF komórki przylegały do podłoa i miały prawidłowe cechy morfologiczne. Nie stwierdzono aglutynacji, wakuolizacji, oddzielania od podłoa ani lizy błon komórkowych. Proliferacja komórek była prawidłowa. Komórki fibroblastów mysich tworzyły kolonie, które pokrywały cał płytk. Po 4 i 48 h w hodowlach z wycigami z badanych siatek PP oraz siatek PP-PKA-CEF nie stwierdzono komórek martwych. Po 7 h odsetek komórek martwych był identyczny jak w hodowlach macierzystych, 1% komórek martwych. Badanie działania dranicego po iniekcji badanych wycigów i roztworów kontrolnych przeprowadzano po 4, 48 i 7 h. Dla kadego zwierzcia zsumowano Punktacj Pierwotnego Podranienia oddzielnie dla rumienia i obrzku, uzyskiwane dla kadego wycigu i kadego czasu badania, po czym podzielono przez całkowit liczb obserwacji. Podobnej oceny dokonano w odniesieniu do miejsc kontrolnych. Na podstawie uzyskanej Punktacji Pierwotnego Podranienia dla kadego badanego wycigu obliczono Wskanik Pierwotnego Podranienia: WPP = suma Punktacji Pierwotnego Podranienia wycigów minus suma Punktacji Pierwotnego Podranienia roztworów kontrolnych, podzielona przez liczb zwierzt. Punktacj Pierwotnego Podranienia podano w tabeli 6. Wskanik Pierwotnego Podranienia obejmuje nastpujce kategorie: Bez znaczenia 0,0 do 0,4 Lekkie 0,5 do 1,9 rednie,0 do 4,9 Cikie 5,0 do 8,0 W miejscach wstrzykni wycigów polarnych przygotowanych z siatek przepuklinowych PP i PP-PKA-CEF oraz polarnych roztworów kontrolnych, bezporednio po wykonaniu iniekcji oraz po 4, 48 i 7 h, nie stwierdzono zmian skórnych w postaci rumienia lub obrzku skóry. Po 4 h w miejscach wstrzykni wycigów niepolarnych przygotowanych z siatek przeciw-przepuklinowych PP i PP-PKA-CEF oraz niepolarnych roztworów kontrolnych stwierdzono ledwie widoczne zaczerwienienie skóry. Po 48 i 7 h nie stwierdzono zmian skórnych w postaci rumienia lub obrzku skóry. Wskanik Pierwotnego Podranienia dla wycigów polarnych i niepolarnych z siatek przepuklinowych PP i PP-PKA-CEF wyniósł 0 a zatem nie wykazuj działania dranicego.

10 14 Ewelina Boruszewska Tabela 6 Punktacja Pierwotnego Podranienia dla wycigów polarnych i niepolarnych z siatek PP przeciwprzepuklinowych Pierwotna Punktacja Podranienia Wycig polarny siatek PP Fizjologiczny roztwór soli-kontrola Wycig niepolarny siatek PP Olej sezamowykontrola Rumie ,33 0, ,33 0, ,33 0,33 Razem 0 0 0,99 0,99 Obrzk Razem Wycig polarny siatek PP-PKA-CEF Fizjologiczny roztwór soli-kontrola Wycig niepolarny siatek PP-PKA- CEF Olej sezamowykontrola Rumie ,33 0, ,33 0, ,33 0,33 Razem 0 0 0,99 0,99 Obrzk Razem WNIOSKI 1. Opracowano metod otrzymywania antybakteryjnych wyrobów z polipropylenu: włókien i siatek chirurgicznych przepuklinowych, na które s wraliwe bakterie Gram dodatnie (gronkowiec złocisty) i Gram ujemne (pałeczka okrnicy i pałeczka ropy błkitnej). Metoda ta polegała na dwustopniowej modyfikacji wyrobów polipropylenowych. W pierwszym etapie modyfikacji do tworzywa włókna wprowadza si grupy karboksylowe metod szczepienia, a nastpnie wyroby te napawa si roztworami biocydów: antybiotykami z grupy cefalosporyn (Cefoperazonem), aminoglikozydów (Netylmycyn) oraz azotanem srebra.. Szczepienie monomerów winylowych (kwasu akrylowego) na wyrobach polipropylenowych, polegało na wytworzeniu na włóknach i siatkach chirurgicznych grup wodoronadtlenkowych i nadtlenowych przed procesem

11 Modyfikowane włókna polipropylenowe do zastosowa medycznych 15 szczepienia w wyniku: napawania ich roztworem nadtlenku benzoilu w podwyszonej temperaturze. Zainicjowane wyroby szczepi si nastpnie w kpieli zawierajcej oprócz monomeru winylowego równie dyspergator oraz aktywator reakcji. Dodatki te powoduj zmniejszenie lub wyeliminowanie moliwoci tworzenia si produktu ubocznego (homopolimeru), co czyni ten proces wysoce ekonomicznym. 3. Z wartoci obliczonego stopnia szczepienia i iloci tworzcego si w toku reakcji homopolimeru oraz wartoci efektywnoci szczepienia, stopnia przereagowania i stosunku szczepienia ustalono najkorzystniejsze parametry reakcji szczepienia, które przedstawiaj si nastpujco: dla włókien PP: C KA = 7,5%, t = 30 min, T = 368K, C NNO = 0,4%, C DF = 0,4%; dla siatek chirurgicznych: C KA = 7,5%; t = 60min, T = 368K, C NNO = 0,4%, C DF = 0,4%. 4. Wyroby PP zawierajce w swojej budowie grupy karboksylowe mona modyfikowa w dalszym cigu biocydami o odpowiedniej budowie, nadajc im efekt biocydowoci w stosunku do bakterii chorobotwórczych. 5. Poprzez badania uwalniania biocydów do wody, soli fizjologicznej lub odpowiedniego buforu mona przewidzie ich działanie na wyej wymienione bakterie. 6. W testach in vitro zbadano właciwoci biocydowe wejciowych i modyfikowanych siatek chirurgicznych, które przedstawiaj si nastpujco: siatki chirurgiczne wejciowe (niemodyfikowane) nie wykazuj stref zahamowania wzrostu bakterii, siatki chirurgiczne modyfikowane, tj. zawierajce w swojej budowie biocyd: antybiotyk Cefoperazon i Netylmycyn (kady antybiotyk osobno) oraz srebra w grupie karboksylowej szczepionego wyrobu PP s aktywne w stosunku do bakterii chorobotwórczych co wyraa si strefami zahamowania ich wzrostu oznaczonych metod bezporedni, antybakteryjne działanie antybiotyków utrzymuje si w cigu siedmiu dni bada, co stwierdzono badaniami in vitro, wycigi kontrolne i wycigi z siatek przeciwprzepuklinowych wejciowych jak i napawanych Cefoperazonem nie wykazuj działania cytotoksycznego w hodowlach fibroblastów mysich. 7. Z bada in vivo wynika, e wskanik pierwotnego podranienia dla wycigów polarnych i niepolarnych z siatek przepuklinowych wyjciowych jak i napawanych Cefoperazonem wyniósł 0 a zatem nie wykazuj one działania dranicego.

12 16 Ewelina Boruszewska LITERATURA [1] S. Mazurkiewicz: Polimery 1999, 44, nr 6. [] M. Nałcz: Biocybernetyka i Inynieria Biomedyczna 000 tom IV Biomateriały; redaktorzy tomu S. Błaewicz, L. Stoch; Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT Warszawa 003, ISBN: [3] A. E. Cameron, R. C. Gray, R. W. Talbot, A. P. Wyatt: Br. J. Surg. Vol 67, , [4] T. E. Bucknal, P.J. Cox, H. Ellis: Br. Med. J., 84, , 198. [5] M. W. King et al.: The Performance of Resorbable Coatings on braided Surgical Sutures, Word Textile Conference nd AUTEX Conference, Bruges, Belgium, 1-3 July 00. [6] J. A. Msior: Wiadomoci Lekarskie, 56(1-): 8-84, 003. [7] Konferencja Naukowo Szkoleniowa,,Implanty syntetyczne w chirurgii przepuklin brzusznych winoujcie Ystad [8] Z. Mackiewicz: Współczesne leczenie przepuklin brzusznych, Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa 006, ISBN X. [9] M. Józefowicz, A. Biskupski, L. Teresiski: IV Midzynarodowa Konferencja Naukowa MEDTEX 00 Łód. [10] G. Welty, U. Klinge, B. Klosterhalfen et al: Hernia, 5, 14, 001. [11] M. Drews, R. Marciniak: Medycyna Praktyczna, Chirurgia, 0, 17-6, 006. [1] M. E. Falagas, S. K. Kasiakou, Clin. Microbiol. Infect., 11, 3 8, 005. [13] A. M. Carbonell, B. D. Matthews, D. Dreau, et al: Surg. Endosc., 19, , 005. [14] M. Miazga-Karska, G. Ginalska: Engineering of Biomaterials, p. 19-0, 007, [15] J. Bucheska: Patent Polski (000). [16] J. Bocheska: J. Appl. Polym. Sci., 80, 1914 (001). [17] J. Bucheska, E. Boruszewska: Modification of Polypropylene fibres by Grafting with Poly(methacrylic acid), Polymers for the 1 st Century, Proceedings of the 5 th International Polymer Seminar Gliwice 003, p , ISBN [18] Praca zbiorowa, Farmakopea Polska VI, Wydawnictwo Polskiego Towarzystwa Farmaceutycznego, Warszawa 00. [19] A. Chmiel, S. Grudziski: Biotechnologia i Chemia Antybiotyków, Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa [0] A. Połowiska, L. Szosland, J. Szumilewicz, S. Połowiski: Polimery, 34, 70 (1990), [1] A. Połowiska, L. Szosland, A. Pierzchlewska, S. Połowiski: Polimery, 35, 444 (1990). MODIFIED POLYPROPYLENE FIBRES FOR THE MEDICAL USE Summary The aim of the dissertation was to obtain fibres and polypropylene materials for medical use with prolonged biocidal activity.

13 Modyfikowane włókna polipropylenowe do zastosowa medycznych 17 The assumption was that biocide should be able to bond to the polypropylene fibre material through chemical bonds. This creates the possibility for biocide at appropriate concentration to detach at a certain time, keeping however, its activity against pathogenic microorganisms. Due to the fact that polypropylene fibres do not have appropriate functional groups that would be able to bond the drug so as to provide them with antibacterial properties, a two-stage modification of polypropylene fibres and hernia nesh was carried out. Modification was based on introducing carboxylic groups at the first stage into the macroparticles of the polymer through PAA grafting. At the second stage of modification, polypropylene materials that included carboxylic groups were imbued with the biocidal solution of: cephalosphorine of the third generation (Cephoperazone), amicoglicozydes (Netylmycyne) and non-organic salts - silver nitrate (each medicine individually). Grafting reaction parameters were adjusted in such a way that a by-product would be created in slight amounts only, thus this method proves to leave practically no by-products behind and is also very economical. There was also an in vitro microbiological evaluation carried out of the antibacterial properties and cytotoxic activity of the modified hernia nesh. It has been concluded that hernia nesh that included biocide in their structure, are highly active against standardized Gram-positive and Gram-negative bacteria strains, e.g. S aureus, E-coli and P. aeruginosa, without showing any cytotoxic activity at the same time. Introductory tests (in vivo) shown that modified PP nesh do not present any irritating activities. Technical University of Lodz