IV. Metode de mbuntire a proprietilor de suprafata ale biomaterialelorIV.1. Metode fizice1. Iradierea cu radiaii ultraviolete2. Expunerea n plasm3.Bombardamentulcufasciculedeparticule ncrcate (ioni, electroniIV.2. Metode chimice modifcarea controlabil a suprafeelor polimerice (pe cale fzic sau chimic), n scopul utilizrii acestora n diferite domeniiTehnicile utilizate pentru modifcarea fzic a suprafeelor polimerice: * tehnici care modifca stratul superfcial generarea despecii cu energie nalt (radicali, ioni, molecule n stri excitate etc) tratament n facr, expunere n plasm, iradiere UV sau cu radiaii gamma, bombardament cu fascicule de particule ncrcate* tehnici prin care se depune un strat suplimentar pe suprafaa materialului dat generarea de clusteri atomici sau atomi, care sa fe depu!i pe suprafeele polimerilor pulverizare, polimerizare n plasm, evaporare indus termic sau de ctre fascicule de electroniTehnicile chimice modifc compoziia chimic a suprafeelor polimerilor prin:* reacie chimic direct cu o soluie dat (tratament umed) * legarea co"alent de catene macromoleculare adec"ate de suprafaa probei (grefare)Cerinte ce trebuie satisfacute de o metod de tratament de suprafa ideal:* modifcarile induse sa fe localizate specifc la suprafa, fara s modifce semnifcati" proprietile de "olum* sa determine un domeniu larg de modifcri fzice !i#sau chimice la suprafa, inclusi" textura suprafeei, formarea de microstructuri, implantarea de grupe funcionale chimice, reticularea sau eliminarea grupelor funcionale * timpul in care se produc modifcarile sa fe relati" scurtMetoda de tratamentSpecii energetice implicate n modificarea suprafeei ObservaiiTratamente n flacrRadicali, ioni, molecule n stri excitate- mbogirea suprafeei n specii ce conin oxigen, hidroxil, carbonil, carboxil - mbuntirea umectabilitii i adeziunii Iradiere cu raze ultraviolete (lmpi UVFotoni energetici, care determin reticularea i formarea de radicali liberi - utilitate limitat pentru modificarea extensiv a suprafeei - alterarea proprietilor de volum - necesit tratamente adiionale !"punere n plasmNeutri energetici, ioni, radicali, fotoni, electroni - modificarea suprafeei fr a altera proprietile de volum - natura ne-direcional afecteaz caracteristicile tratamentului - diponibilitatea unui domeniu larg de modificri Tratament corona (descrcare corona# descrcare cu barier dielectriczon, electroni, ioni, specii moleculare excitate, radicali- c!nd se aplic n aer, are loc prin oxidarea suprafeei, care este nsoit de scindarea considerabil a catenei, determin!nd formarea de material oxidat de greutate molecular mic, solubil n ap - degradare asociat cu formarea unor aa-numii noduli - aspectele morfologice depind de umiditatea relativ$ombardament ionic (surse de ioni"oni direcionai, de energie variabil - reacii chimice de suprafa selectabile n funcie de alegerea gazului de descrcare - modificarea localizat a suprafeei - domeniu larg de modificri ale suprafeei sau pulverizarea substratului tratat, n funcie de energia i de debitul fasciculului de ioni - uor de combinat cu tehnicile de depunere $ombardamnent cu fascicule de electroni (surse de electroni#lectroni direcionai, de energie variabil - posibila degradare a polimerilor sau modelarea proprietilor de suprafa, n funcie de energia i de fluxul fasciculului de electroni - sterilizareIradiere gamma (surse %&'oFotoni energetici - sterilizare- ataarea de grupe funcionale pe suprafa, care permit ca materialul s imobilizeze specii bioactive Modificare c(imic$ratament umed %refare - posibiliti nelimitate, n funcie de reactivitatea materialului Tratament n plasm)olimerizare n plasm *i depunere &odific interaciunile protein'celul (epune filme barierFormeaz specii reactive - )urire - *terilizare- "mbuntirea umectabilitii - Reticularea suprafeei - %enerarea de specii reactive - "mbuntirea biocompatibilitii + ,dsorbie selectiv protein'celul - *uprafee de cultur pentru celule - ,coperiri protective - Reduce sorbia- )ontroleaz viteza de eliberare a medicamentelor - "mobilizarea biomoleculelor pentru terapeutic'diagnostic - %refare de polimeri Tratament cu fascicule de particule (ioni# electroni# raze gamma- )retere a caracterului hidrofil - "mbuntirea biocompatibilitii i a hemocompatibilitii - "mbuntirea bio-adezivitii - "mbuntirea proprietilor membranelor de nanofiltrare - *terilizare Tratament UV *i laser - "mbuntirea umectabilitii - "mbuntirea biocompatibilitii- )urire- "mbuntirea proprietilor antimicrobiene - )reterea vitezei de proliferare a celulelor $plicaii biomedicale ale proceselor ce implic diferite descrcri n gaze Iradierea gamma nu poate fconsiderat o metod de tratament de suprafa propriu%zis, deoarece energia fotonilor este foarte mare, determinand!i modifcarea "olumului materialului utilizat Daca sunt folosite condiii experimentale potrivite, este posibil s se obin o mbuntire a proprietilor de suprafa ale polimerilor Cele mai importante aplicatii ale iradierii gamma: * grefarea !i formarea de hidrogeluri se poate imbunatati:rezistenta chimica, umectabilitatea, biocompatibilitatea, hemocompatibilitatea, proprietile antistatice* ata!area de grupe funcionale pe suprafa, permi&nd materialului s imobilizeze enzime sau alte specii bioactive* obtinerea, prin polimerizare cu a'utorul radiaiei a soluiei de monomer n stare supra%rcit, de polimeri porosi cu aplicaii importante n domeniul biomedical (ex: separarea soluiilor n industria farmaceutic, separarea substanelor de greutate molecular mare n biologie, purttori n imobilizarea substanelor biologice)* alterri ale morfologiei suprafeei (n special sub forma unei cre!teri a rugozitii) modifcri n caracterul hidrofl al suprafeei !i n aderarea celulelor * sterilizarea rapida si efcienta a biomaterialelorIV. Metode de mbuntire a proprietilor de suprafata ale biomaterialelorIV.1. Metode fizice1. Iradierea cu radiaii ultraviolete2. Expunerea n plasm3.Bombardamentulcufasciculedeparticule ncrcate (ioni, electroniIV.2. Metode chimice IRADIEREA!"otonii cu lungimi de und #oase (250 400 nm) utilizai pentru activarea reaciilor chimice (n prezena unei atmosfere slab absorbante sau neabsorbante !i un substrat puternic absorbant, reaciile au loc mai degrab la extrema suprafa a materialului iradiat (sub m), unde sunt iniiate procesele radicalice$osibile reactii, n funcie de tratamentul fotochimic de suprafa n prezen de molecule bifuncionale:* recombinarea radicalilor * reticularea catenelor polimerice * adugarea de radicali din atmosfera reacti" * depunerea de straturi subiri reticulatePentru a putea utiliza metoda fotochimic n scopul mbuntirii proprietilor de suprafa ale polimerilor, este necesarca substratul polimeric s devin fotoreactiv n timpul iradieriiIradierea ! n pre%en de oxigen sau o%on mbuntirea umectabilitii, adeziunii !i a proprietilor antistatice&umina ! care generea% o%on curarea contaminanilor organici de pe diferite suprafee 'ratamentul ! accelerarea mbtr"nirii, prin cre!terea "itezei reaciilor chimice modifcarea suprafeelor fbrelor# fr a le afecta volumul ()*(+,, $ustria) 'ratamentul !(laser alterarea, n mod controlabil, a structurii fzico%chimice a polimerilor mbuntiri importante ale proprietilor de suprafa (umectabilitatea# aderena printabilitatea)'ratamentul !(laser pulsat modifcri locale n rugozitatea polimerilor imbunatatirea biocompatibilitatii, promo"area aderenei !i a proliferii celulelor- refacerea esuturilor, folosind polimeri biodegradabili- aplicaii n dispozitivele de implant cardiovascular*chema simplifcat a unui reactor folosit pentru tratamentul polimerilor cu radiaie ./#ozon )odifcarea proprietilor polimerilorprin iradiere !untreated1 min, 2 cm1 min, 1.4 cm2.25 min, 1 cm2.25 min, 1 cm, water2.25 min, 1 cm, ozone 0 10 20 30 40 50 60 70 80static contact angle (deg).nghiul de contact pentru suprafee de 0) iradiat cu o lamp de xenon, n diferite condiii 12rzal, 3T, 2ontula, 4, *chale5, +3, 6hur5e, $*, +ich, 78, 9isher, 37, and :ie, 7, ;