CC BY
17
УДК 617.3; 675.07; 543.053; 543.054
М. М. Гребенщикова, Е. А. Ванюкова, М. М. Миронов
РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВ, МИГРИРУЮЩИХ ИЗ КОЖЕВЕННЫХ
ОБРАЗЦОВ, ОБРАБОТАННЫХ ПЛАЗМОКОНДЕНСАТАМИ МЕТАЛЛОВ
Ключевые слова: ортопедическая кожа, хромовое дубление, плазмоконденсаты металлов, рентгенофлуоресцентный анализ,
миграция ионов металлов.
Проведено количественное определение ионов металлов методом РФА. Апробирована методика промывки готовой кожи хромового дубления. Определено, что ионы гафния не вымываются при экстрагировании.
Keywords: orthopedic leather, chromic tanning, plasma condensates of metals, fungicides, Х-ray fluorescent analysis of ions
of metals.
Quantitative definition of ions of metals is carried out by method of the X-ray fluorescent analysis. The technique of washing of chromic tanned leather is approved. It is defined that ions of hafnium are not washed away at extraction.
В последнее время все больше возрастает интерес к изделиям ортопедического назначения. Актуальным направлением стало нанесение слоев нитридов металлов из плазменной фазы на натуральную кожу, в связи с эффективностью и экологичностью метода. Ортопедическая кожа должна быть бактериостатической и биологически совместима с кожей пациента [1].
Изделия медицинского назначения должны быть спроектированы и изготовлены так, чтобы при использовании они обеспечивали безопасность и не подвергали риску состояние здоровья пациентов, пользователей или других лиц. Любые риски, связанные с применением изделий медицинского назначения, должны быть допустимыми и меньшими, чем приносимая польза пациенту, а также соответствовать высокому уровню защиты здоровья и обеспечения безопасности [2].
При этом особое внимание следует уделять:
а) выбору используемых материалов, особенно их токсичности и, при необходимости, воспламеняемости;
б) совместимости используемых материалов с биологическими тканями, клетками и физиологическими жидкостями организма с учетом предназначенного применения изделия;
в) выбору используемых материалов с учетом, при необходимости, ихтвердости, износа и усталостной прочности
В работе исследовали миграцию ионов металлов из образцов ортопедической кожи хромового дубления и образцов этой кожи с нанесением слоев нитрида титана и гафния. Конденсаты нитридов металлов известны своими бактериостатическими и антимикробными свойствами [3]. Нанесение покрытий проведено методом конденсации из плазменной фазы (КИБ) на установке типа ННВ-6.6-И1 [4].
Избыточное содержание ионов металлов в организме оказывает токсический эффект, поэтому нами было проведено количественное определение веществ, мигрирующих из кожевенных образцов на рентгенофлуоресцентном анализаторе. Токсичность объясняется связыванием "металлических ядов" в организме с функциональными группами жизненно
важных веществ, что нарушает нормальное функционирование клеток тканей.
В коже хромового дубления могут оставаться следовые концентрации хрома, что может отрицательно отразиться на качестве реабилитации пациентов, использующих изделия медицинского назначения, изготовленные из такой кожи. Нами была разработана и апробирована методика промывки готовой ортопедической кожи. Промывку кожевенных образцов проводили сначала проточной водой, затем дистиллированной, далее прводили сушку для получения образца с показателем влажности, соответствующем показателю влажности исходного образца кожи.
Операция промывки кожи хромового дубления позволяет провести частичное раздубливание кожи. При промывке удаляется часть свободной кислоты и солей.
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) относится к физическим методам элементного анализа состава анализируемых объектов. Особенностью метода РФА является возможность одновременного выполнения анализа качественного состава и количественного содержания элементов в сложных многокомпонентных смесях с погрешностью 10-2 % при достаточно малых образцах пробы, в пределах нескольких граммов. Метод является экспрессным, даже в ручном управлении время анализа не превышает 100 секунд [5].
Для проведения метода РФА приготовили водные экстракты исследуемых материалов. В качестве исходных анализируемых материалов использовали следующие.
Образцы кожи разрезали на мелкие части перед экстракцией для улучшения погружения в экстрагирующую среду.
Произвели расчет необходимых объемов экстрагирующей жидкости в зависимости от стандартной площади поверхности или массы материалов [6].
Образцы кожи анализируем по графе «пористые изделия неправильной формы», где соотношение при экстракции масса/объем составляет 0,1 г/мл. Образцы пластин анализируем по графе «толщина < 1,0 мм», где соотношение при экстракции площадь поверхности/объем составляет 1, 25 см2 /мл [7].
Таблица 1 - Исходные анализируемые материалы
№ Наименование Определяемая
образца величина
1 Кожа хромового дубления 13,156
2 Кожа хромового дубления после процедуры промывки 11,926
3 Металлические пластины с покрытием из нитрида титана (5 шт.) 22
4 Кожа хромового дубления с покрытием из нитрида титана и гафния на лицевой стороне 11,550
5 Кожа хромового дубления с покрытием из нитрида титана и гафния на обеих сторонах 12,720
Пользуясь табличными данными получили следующие значения.
Таблица 2 - Объем экстрагирующей жидкости для образцов
№ Наименование Объем экстра-
образца гирующей жидкости, мл
1 Кожа хромового дубления 131,56
2 Кожа хромового дубления после процедуры промывки 119,26
3 Металлические пластины с покрытием из нитрида титана (5 шт.) 17,6
4 Кожа хромового дубления с покрытием из нитрида титана и гафния на лицевой стороне 115,5
5 Кожа хромового дубления с покрытием из нитрида титана и гафния на обеих сторонах 127,2
Экстракцию проводили в режиме температуры 37 °С в течение 72 часов.
В результате исследования не было обнаружено присутствие гафния (Б!) в пробах. Это может
быть связано с тем, что ионы НГ+ не мигрируют в раствор в концентрациях, входящих в диапазон чувствительности прибора. Концентрация хрома в коже хромового дубления после процедуры промывки в 2,3 раза ниже, чем в непромытой коже (0,007 и 0,003 г/л соответственно). При этом концентрация титана в промытой коже превышает в 10 раз соответствующую концентрацию в непромытой коже. Результаты исследования представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Оценочные концентрации элементов в образцах, г/л
Код образца №1 №2 №3 №4 №5
Ti 0,001 0,01 0,0001 0,0001
Cr 0,007 0,003 0,003 0,0003
Литература
1. Гребенщикова М.М. Новые материалы с биологической совместимостью и бактериостатическими свойствами/ М.М. Гребенщикова, И.Ш. Абдуллин// Научная сессия КГТУ 2010г.
2. Федеральный закон «О безопасности изделий медицинского назначения», 41 с.
3. Гребенщикова М.М. Антимикробные свойства конденсатов нитридов и металлов четвертой группы / М.М. Гребенщикова, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казанского Государственного Технологического Университета. - 2010. - № 11 - С. 548
4. УНИРС: Методические указания к лабораторным работам / Казан. гос. технол. Ун-т; сост. И. Ш. Абдуллин, М. М. Миронов, А. А. Хубатхузин, М. М. Гребенщикова. - Казань, 2010. - 54 с
5. Рентгенофлуоресцентный метод анализа: методические указания к лабораторным работам / СПбГТУРП; А. А. Комиссаренков, С. Б. Андреев - СПб, 2008. - 36 с.
6. Гребенщикова М.М. Исследование устойчивости биоактивных покрытий из нитрида титана на натуральной коже, нанесенных плазмохимическим методом, к вымыванию/ Гребенщикова М.М. [и др]// Вестник Казанского Государственного Технологического Университета. - 2013. - № 17 - С. 169
7. ГОСТ 367474 Кожа хромовая для протезов и деталей музыкальных инструментов // М: Изд-во стандар-тов,1998.- 5с.
© М. М. Гребенщикова - канд. техн. наук, доцент каф. ПНТВМ КНИТУ, [email protected]; Е. А. Ванюко-ва - аспирант каф. ПНТВМ КНИТУ, [email protected]; М. М. Миронов - канд. техн. наук, доцент каф. ПНТВМ КНИТУ.
© M. M. Grebenshchikova - ph.D., Associate Professor at The Department of Plasma Technology and Nanotechnology of High Molecular Weight Materials of KNRTU, [email protected]; E. A. Vanukova - Postgraduate at the Department of Plasma Technology and Nanotechnology of High Molecular Weight Materials of KNRTU, [email protected]; M. M. Mironov -ph.D., Associate Professor at The Department of Plasma Technology and Nanotechnology of High Molecular Weight Materials of KNRTU.
