Методы интенсивного внешнего воздействия для изменения биофизических свойств материалов

    Активное применение в регенераторной хирургии различных биологических материалов, как указывалось выше, требует специальной обработки перед их применением для снижения их антигенности, а также получения "нужных" биофизических свойств. При этом для снижения реакции тканевой несовместимости при пересадке аллопластических биоматериалов применяют различные методы консервации (физические, химические), расчитанные, как правило, на максимальное сохранение нативной структуры биологического материала и его приживление после пересадки [1, 14, 65, 95, 153, 180, 250, 256, 261, 297, 302, 319, 356, 382].

    Кроме того, существуют также методики по изменению биофизических свойств исходного материала, направленные на повышение эффективности взаимодейставия с тканями реципиента, в частности интенсивное внешнее воздествие.

    Основными современными методами интенсивного внешнего воздействия для изменения биофизических свойств материалов и лекарственных форм в настоящее время являются: воздействие ультрафиолетовым излучением, использование лазерного излучения, интенсивная пластическая деформация кручением и механоактивация.

    Применение ультрафиолетого излучения в офтальмологии в частности [280, 348, 356] – это новый неинвазивный метод усиления механической 32 прочности и жёсткости стромы роговицы путём воздействия низкоинтенсивного ультрафиолетового света с длиной волны 375 нм на ткань собственного вещества роговицы в присутствии фоточувствительной субстанции – рибофлавина (витамина В2). Воздействие ультрафиолетового излучения повышает продукцию короткоживущих свободных радикалов кислорода, которые, освобождаясь, вызывают образование связей – мостиков между разрозненными коллагеновыми фибриллами стромы, объединяя их в единую прочную сеть, дающую возможность остановить (предотвратить) прогрессирующую эктазию роговицы, не прибегая к оперативному вмешательству [22, 109, 136, 264]. Однако применение данной технологии не стимулирует процессы коллагеногенеза в зоне воздействия, а повышение продукции свободных радикалов может приводить к разрушению мембран кератоцитов.

    Известно использование лазерного излучения [159] для получения объёмного биополимерного материала с заданными пространственными характеристиками, повышающими степень биосовместимости с тканями реципиента. При этом не меняется дисперстность биополимерного материала, а меняется только стереоизомерные свойства. Поэтому данный метод, не изменяя структуру исходного материала, улучшает только его биосовместимость и не повышает его биодоступность.

    Интенсивная пластическая деформация кручением – это изменение структурного состояния материала внешним интенсивным деформационным воздействием под высоким квазигидростатическим давлением (до 6 ГПа). При этом сохраняется исходный химический состав материала, формируются метастабильные полиморфные модификации, биологическая активность которых значительно выше [30, 31, 77]. Использование интенсивной пластической деформации позволяет, наряду с уменьшением среднего размера зёрен исходного материала до наноразмерности, получать массивные образцы с практически беспористой структурой материала. Данный метод не 33 применялся ранее в получении биологических материалов и имеет, несомненно, научный интерес и перспективу.

    В последнее время часто применяется механоактивация как метод изменения размерности вещества с целью повышения его растворимости и усвояемости путём образования новых соединений без изменения его химического состава [79, 316]. Механоактивация предполагает обработку исходного материала в шаровых планетарных мельницах путём измельчения в ударном, ударноистирающем или истирающем режимах. При этом, как правило, происходит повышение химической активности вещества. Так, в частности, повышение дисперсности и перевод в аморфное состояние привело к повышению лекарственной эффективности глюконата кальция [83, 89, 127, 171].

    Использование метода механоактивации в приготовлении биологических материалов с изменением их структуры до наноразмерных форм в известных литературных источниках не найдено. Учитывая относительную простоту методики, а также возможность получения новых, вследствие изменения размерности, исходных биофизических свойств вещества (биодоступность, гидрофильность, повышенная проницаемость и т.д.) метод является весьма перспективным в получении в том числе биологических материалов.

    Таким образом, применение интенсивного внешнего воздействия, в частности механоактивации, для изменения исходных биофизических свойств материала с целью увеличения площади поверхности, повышения биоактивности и усвояемости, а также уменьшения их токсического влияния на ткани реципиента открывает новые возможности использования механоактивированных биоматериалов в восстановительной хирургии. В свою очередь последующее применение механоактивированных биологических материалов для модуляции эндогенной репаративной регенерации в тканях реципиента, в частности на клеточном и субклеточном уровне вследствие их наноразмерности, может явиться ключом к решению управляемости процессов репарации в регенераторной медицине.