89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

Ze względu na popularność schorzeń, przy których
stosuje się techniki z wykorzystaniem retraktorów tęczówki
prowadzone są badania nad nowymi biozgodnymi materiałami,
które z jednej strony zapewniłby komfort pracy lekarzy
operujących, a z drugiej minimalizowały ryzyko powikłań pooperacyjnych.
W pracy zaproponowano, wykonano i wstępnie
oceniono układy kompozytowe złożone z fazy włóknistej
zestalonej żywicą epoksydową. Schemat refraktora wraz z
wizualizacją jego zastosowania przedstawia RyS.1.
materiały i metody
Włókniste tworzywa kompozytowe wytworzono z nanokompozytowych
włókien na bazie polimeru syntetycznego
jakim był poliakrylonitryl (PAN, Zoltec, Węgry) modyfikowany
3% i 5% udziałem wag nanorurek węglowych (CNT, NanoCraft
Inc. USA). Druga grupę materiałów kompozytowych
stanowiły mikronarzędzia wytworzone z naturalnego biopolimeru
– alginianu wapnia (CA, Protanal 60/40, Norwegia)
modyfikowanego nanometryczna krzemionką (S, Sigma
Aldrich). Materiały włókniste wykorzystane w pracy zastały
wykonane w Katedrze Włókien Sztucznych, Wydziału Inżynierii
i Marketingu Tekstyliów na Politechnice Łódzkiej. Jako
środka usztywniającego (matryca kompozytu) zastosowano
żywice epoksydowe: Epidian® 57 produkcji Zakładów Chemicznych
„Organika-Sarzyna” S.A. w Nowej Sarzynie. Do
pokrycia przygotowanych narzędzi zastosowano biozgodny
poliester alifatyczny – polikaprolakton o masie cząsteczkowej
60 kDa, (Aldrich Chemical Co).
Materiały przygotowano w analogiczny sposób: włókna
długie naprężono, a następnie nasączano żywicą epoksydową.
Po 15 minutach włókna nawijano na płytki metalowe o
grubości: 1.5 mm pozostawiono do całkowitego usieciowana
żywicy na 48h. Następnie odcinano haczyki i pokrywano
je polimerem bioresorobowalnym (PCL) pozostawiając
dodatkowo na 24 h celem odparowanie rozpuszczalnika
(aceton, POCh Gliwice). Dyski (tzw. stoper) do retraktorów
wytworzono z uniwersalnej pasty silikonowej SILPASTA®
(Zakład Chemiczny „Silikony Polskie” Sp. z o.o.). Przed
nałożeniem dysków na rękojeści refraktorów szlifowano
zakończenia główki mikronarzędzia. W przedstawiony
powyżej sposób otrzymano serię polimerowo włóknistych
nanokompozytów różniących się charakterem i właściwościami
fazy włóknistej:
- włókno z alginianu wapnia CA z 3% wag SiO 2 w osnowie
żywicy E57 + PCL (CAS3);
- włókno z alginianu wapnia CA z 5% wag SiO 2 w osnowie
żywicy E57 + PCL (CAS5);
- włókno z poliakrylonitrylu PAN z 3% wag CNT w osnowie
żywicy E57 + PCL (PC3);
- włókno z poliakrylonitrylu PAN z 5% wag CNT w osnowie
żywicy E57 + PCL (PC5);
Jako materiał porównawczy zastosowano komercyjne
retraktory nylonowe firmy Rayner Iris Retractor® UK. Wytworzone
materiały poddano obserwacjom mikroskopowym.
Mikroskop optyczny zaopatrzony został w oprogramowanie
pozwalające na pomiar średnicy elementów składowych
mikrourządzenia (rękojeść, prowadnica, zakrzywienie
główki), kata zakrzywienia. W trakcie obserwacji mikroskopowych
oceniano mikrostrukturę powierzchni mikronarzedzi
i porównywano ją z powierzchnia oryginalnego refraktora
nylonowego. Nowy materiał kompozytowych uformowany
w postaci haków poddano ocenie stabilności. Czas trwania
testu trwałości materiału został maksymalnie wydłużony aby
uzyskać pełniejsze informacje na temat jonów mogących
przejść do medium immersyjnego. Narzędzia inkubowano w
wodzie destylowanej, w temperaturze 37oC/1 m-sc, monitorując
zmiany przewodnictwa wody (test trwałości in viro).
use of the iris retractors are applied investigations on novel,
biocompatible materials are carried out. Such materials
should facilitate the operation for surgeons and minimise
the risk of post-treatment complications.
In the present work composite systems consisting of a
fibrous phase bonded with epoxy resin were proposed, produced
and preliminary evaluated. FIG.1 presents a drawing
of the retractor together with a scheme of its application.
materials and methods
Fibrous composite micro-tools were produced using
nanocomposite fibres based on synthetic polymer – polyacrylonitrile
(PAN, Zoltec, Hungary) modified with 3 and
5wt.% of carbon nanotubes (CNT, NanoCraft Inc., USA).
A second group of the micro-tools was made of natural
polymer – calcium alginate (CA, Protanal 60/40, Norway)
modified with nanometric silica (S, Sigma Aldrich). The
fibrous materials used in the work were fabricated in the
Department of Man-Made Fibres of the Faculty of Material
Technologies and Textile Design of Technical University
of Lodz. The composites matrix was made of epoxy resin:
Epidian® 57 (Z.Ch. “Organika-Sarzyna” S.A., Poland).
The micro-tools were covered with biocompatible aliphatic
polyester – polycaprolactane with molecular weight 60 kDa
(Aldrich Chemical Co.).
The micro-tools were prepared in the following way: long
fibres of chosen type were stretched, and then soaked with
the epoxy resin. After 15 min they were wound on metal
plates of 1.5mm thickness, and left for 48h for complete
setting of the resin. Then the hooks were cut off and covered
with bioresorbable polymer (PCL) and left for 24h in order
to evaporate a solvent (acetone, POCh Gliwice, Poland).
Discs (so called stoppers) for the retractors were made
of universal silicone paste SILPASTA® (Z.Ch. “Silikony
Polskie” sp. z o.o., Poland). Tips of the micro-tools were
ground before mounting the disk on the tools grips. The
above presented method was used to produce a series of
micro-tools containing various types of the nanocomposite
fibrous phase with different properties:
- calcium alginate fibre CA with 3wt.% SiO 2 in E57 resin
matrix + PCL (CAS3);
- calcium alginate fibre CA with 5wt.% SiO 2 in E57 resin
matrix + PCL (CAS5);
- polyacrylonitril fire PAN with 3wt.% CNT in E57 resin
matrix + PCL (PC3);
- polyacrylonitril fire PAN with 5wt.% CNT in E57 resin
matrix + PCL (PC5);
As the reference material a commercially available
nylon retractors (Rayner Iris Retractor®, UK) were used.
The fabricated micro-tools were observed using optical
microscope equipped with programme enabling geometrical
measurements i.e. diameter, inflection angle of the microtools
components such as grip, guide, and head. During the
microscopic observations the surface microstructure of the
micro-tools was evaluated and compared with the surface
of the reference commercial nylon retractor. Stability of
the produced retractors was evaluated by their incubation
for one month in distilled water at 37oC and monitoring
of its conductivity changes (in vitro stability test). The test
duration was maximally elongated in order to obtain more
complete information about ions which may migrate to the
immersing medium.
Usability of the micro-tools was investigated using a test
which consisted in pricking of eye membranes and stretching
of an iris. The tests were performed on an eye of New
Zealand rabbit.
223