OSADZANIE MODELOWYCH MIKROKAPSUŁEK NA MODYFIKOWANEJ POWIERZCHNI STALI CHIRURGICZNEJ Anna Trybała, Lilianna Szyk-Warszyńska, Marta Kolasińska, Krzysztof Szczepanowicz, Piotr Warszyński Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN Kraków, ul. Niezapominajek 8, Polska

Główna tematyka prac grupy: Adsorpcja polielektrolitów Pokrycia wielowarstwowe Badanie właściwości powierzchni Osadzanie cząstek i mikrokapsułek na powierzchniach modyfikowanych

Narzędzia chirurgiczne Soczewki kontaktowe Biosensory Implanty Potencjalne zastosowania wyników badań : Modyfikacja powierzchni Biomateriały Implanty kostne Soczewki kontaktowe Biosensory Zabezpieczenia powierzchni metalicznych przed korozją Membrany o sterowanych własnościach Wytwarzanie aktywnych warstw posiadających zdolność samo- naprawiania się Systemy transportu leków

Budowa multiwarstw drogą sekwencyjnej adsorpcji Technika Layer-by-Layer (LbL) Przeciwnie naładowane PE Podkładka z ładunkiem powierzchniowym Sekwencyjna adsorpcja Oddziaływania Elektrostatyczne Wiązania wodorowe Marta Kolasińska, Piotr Warszyński; Bioelectrochemistry Vol.66, 1-2 April,2005, pp.65-70

CHITOSAN ALGININA PEI Stosowane polielektrolity [NHCH 2 ] x [N CH 2 CH 2 ] y CH 2 CH 2 NH 3 + Naturalne pochodzenie Biodegradowalność Biokompatybilność Dobrze opisane w literaturze Zakotwiczenie dla narastającego filmu

ELIPSOMETR- Auto-nulling Imaging Elipsometer Elipsometryczny pomiar grubości warstw PE Zasada działania: Światło eliptycznie spolaryzowane Zmiana stopnia polaryzacji grubość warstwy n=1,55

Grubości filmów (chitosan/alginina) grubość multiwarstwy wzrasta liniowo wraz z ilością warstw grubość filmu jest zdeterminowana przez elektrostatyczne odpychanie między przeciwnie naładowanymi warstwami PE wpływ siły jonowej wydaje się być nieistotny dla pierwszych 4 warstw PE PEI użyte jako pierwsza, zakotwiczająca warstwa działa jak rusztowanie dla budowy następnych warstw

Pomiar kątów zwilżania metodą leżącej kropli (1) źródło światła, (2) termostatowana komora, (3) multiwarstwa PE, (4) CCD video kamera, (5) komputer Cyfrowa obróbka obrazu Równanie Younga-Laplacea Dopasowanie kształtu kropli Wartość kąta zwilżania

Kąty zwilżania na powierzchniach homogenicznych Powierzchnia homogeniczna: regularne oscylacje wartości kątów zwilżania Odtwarzalne własności powierzchni Chit/alg na krzemie PEI/chit/alg na krzemie

Kąty zwilżania na powierzchniach heterogenicznych Homogenizacja powierzchni: ponad 10 warstw PE PEI/chit/alg; chit/alg na stali szlifowanej PEI/chit/alg; chit/alg na stali nieszlifowanej

Modyfikacja cząstek Courtesy of dr Gleb Sukhorukov, MPIKGF - Golm Osadzanie polielektrolitów na cząstkach koloidalnych Technika LbL

Wpływ warunków przygotowania na własności mikrokapsułek Agregaty: obniżenie rzeczywistego stężenia Więcej warstw: więcej agregatów Ultradźwięki: redukcja liczby agregatów Zeta potencjał-L108chit/alg Rozkład wielkości mikrokapsułek

Wprowadzenie filtracji-porównanie z wirowaniem Filtracja zamiast wirowania podczas preparacji kapsułek mniej agregatów Zeta potencjał-L108chit/alg Rozkład wielkości mikrokapsułek

Mikroskop optyczny:obserwacja in situ procesu osadzania Modyfikowana stal jako podkładka do osadzania kapsułek Zastosowania celki OIJ Adamczyk Z., Musiał E., Siwek B., J.Colloid Interface Sci. 269, 53 (2001)

Celka pomiarowa typu impinging jet kąt napływu φ=15° lub 35° promień kapilary R = 0.03 cm wysokość celki l = 0.55 cm (OIJ=obligue impinging jet) Obserwacja procesu osadzania: mikroskop odwrócony górna płytka

Modyfikacja powierzchni – osadzanie mikrokapsułek 10 min 15 min 20 min 25 min 5 min L108/chit na stali chirurgicznej

Mikrokapsułki osadzane na mice Wzrost wielkości strumienia zredukowanego cząstek wraz ze wzrostem prędkości przepływu suspensji (liczba Reynoldsa) Mikrokapsułki osadzane na mice

Kapsułki osadzane na stali chirurgicznej modyfikowanej PE Spadek wielkości strumienia zredukowanego wraz ze wzrastająca liczbą warstw (agregaty) Mikrokapsułki osadzane na modyfikowanej stali

Wnioski W zależności od potrzeb można modyfikować powierzchnie osadzając na nich pożądane cząstki Wraz ze wzrostem ilości warstw obserwujemy wzrost grubości filmu PE na badanych powierzchniach Zastosowanie PEI jako warstwy zakotwiczającej powoduje wzrost grubości filmu Obserwujemy periodyczne zmiany w wartościach kątów zwilżania, filmy kończące się polikationem są bardziej hydrofobowe Do homogenizacji powierzchni potrzeba co najmniej 10 warstw PE Należy zredukować ilość agregatów podczas tworzenia mikrokapsułek: filtracja obiecujące wyniki

Dziękuję za uwagę! Badania prowadzone w ramach grantu NMP-CT NANOCAPS