Contract de cercetare: 72-226/2008
Director de proiect : Dr. Gheorghe Dinescu, CS I, e-mail: dinescug@infim.ro
Institutii implicate in proiect:
Institutul National de Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei (INFLPR - coordonator)
Laboratorul de Plasma de Temperatura Joasa
Grupul Procese in Plasma pentru Materiale Functionale si Suprafete
Institutul National de Stiinte Biologice (INSB - partener P1, tip INCD)
Dr. Chim. Maria Lungu, CS I, e-mail: mioara@dbio.ro
Spitalul clinic „Prof. Dr. Th. Burghele” (SCTB - partener P2, tip IP)
Conf. Dr. Valentin Ambert, e-mail: luminitaambert@hotmail.com
INCERPLAST – SA (INCERPLAST - partener P3, IMM)
Ing. Cristian Stanescu, e-mail: floriancristianstanescu@yahoo.com
Tematica si obiectivele proiectului
Litiaza reno-ureterala, insuficienta renala acuta, afectiunile neoplazice impun frecvent endoprotezarea ureterala: montarea de catetere autostatice (sonde de drenaj tubulare). Lipsa tratarii acestor afectiuni conduce in mod natural la deces. Durata de viata a cateterelor este limitata de obstructie: in corp, ele se colmateaza prin depunerea de saruri minerale si biofilm. Inlocuirea lor periodica implica suferinta, costuri, riscuri.
Proiectul urmareste dezvoltarea unor tehnici specifice pentru a produce suprafete inhibatoare ale reactiilor adverse de la interfata cateter-organism si utilizarea acestor tehnici pentru elaborarea de catetere cu functionare prelungita. Mai specific, proiectul preconizeaza atingerea urmatoarelor obiective:
i) elaborarea unor tehnici inovative de procesare cu plasma a obiectelor cu geometrie complexa;
ii) utilizarea pentru procesare a plasmelor reci, aplicabile materialelor sensibile la temperatura (susceptibile de degradare termica), cum sunt polimerii;
iii) realizarea prin procesarea in plasma de suprafete cu proprietati de biocompatibilitate si antibacteriene, cu utilizare in domeniul medical. In particular astfel de suprafete previn formarea de biofilm si mineralizarea in contact cu lichidele urinare si prin asociere cu cateterele ureterale utilizate in prezent conduc la:
iv) realizarea de produse inovative de uz medical cu performante superioare.
O imagine a unor tipuri de catetere este prezentata in Figura 1. In mod specific cateterele au capetele buclate, iar in zona buclata, la unele variante si in lungul tubului, sunt perforate gauri care asigura drenajul lichidului urinar. Materialele uzuale folosite la fabricarea cateterelor sunt poliuretanul (PU), cauciucul siliconic, diferiti copolimeri, iar alternativ se cerceteaza si posibilitatea de a utiliza materiale biodegradabile sau stenturi metalice.
In Figura 2 se poate observa un astfel de cateter introdus in corp in urma endoprotezarii ureterale. Endoprotezarea este posibila datorita proprietatilor speciale ale cateterului, cele mai importante fiind elasticitatea si memoria de forma. Ea se face sub control dublu, optic (video) si radiologic, cu ajutorul unui ghid cu diametrul mai mic decat diametrul interior al cateterului, care are forma dedicata (ia forma ureterului), si care ajunge de la exterior prin uretra la rinichi. |
 |
Prin tematica si obiectivele sale, proiectul are efecte sociale importante si conduce direct la cresterea calitatii vietii. La nivelul confortului pacientului si ca efect social, scade numarul internarilor si durata acestora, pacientii putandu-si continua viata socio-profesionala in timpul castigat. În contextul preocupărilor legate de competitivitatea actului medical şi de creşterea calităţii vieţii, realizarea de catetere cu timp prelungit de functionare este de strictă actualitate.
Pentru a sublinia complexitatea proiectului, mentionam cele mai dificile probleme:
1) Realizarea de suprafete functionale si de tip DLC in plasma rece
2)Testarea capacitatii de biocompatibilitate si de inhibare a procesului de biomineralizare
3) Procesarea cuasiuniforma cu plasma rece a caterelor de geometrie complexa
Proiectul se bazeaza pe abilitatea tehnicilor de procesare cu plasma de a realiza suprafete functionalizate si filme subtiri cu controlul strict al compozitiei chimice, rugozitatii la nivel nanometric, stabilitatii mecanice si chimice
Lista membrilor echipei de cercetare in cadrul proiectului
Echipa de lucru include in total 46 de persoane, intre care:
3 CSI,
1 CSII si
15 CSIIII,
13 doctori in stiinte,
14 doctoranzi,
9 masteri sau studenti masteranzi.
Planul de realizare. Obiective si activitati
ETAPA I. Elaborarea de tehnici pentru procesarea cu plasma a suprafetelor materialelor plastice utilizate la fabricarea cateterelor
Termen: 2009
Continutul lucrarilor se refera la:
i) Configurarea sistemelor de procesare in plasma la presiune joasa (INFLPR);
ii) Configurarea sistemelor de tratare/depunere in plasma generate la presiune atmosferica (INFLPR );
iii) Elaborare variante experimentale de materiale si dispozitive medicale polimerice biocompatibile pentru implanturi urinare (INCERPLAST);
iv) Experimente preliminare de procesare cu plasma (INFLPR);
v) Caracterizarea procesarii cu plasma din punct de vedere al parametrilor experimentali (domeniul de operare, rata de depunere) (INFLPR).
ETAPA II - A. Investigarea procesului de colmatare si a naturii depozitelor bio-minerale pe catetere implantate la pacienti
Termen: 2009
Continutul lucrarilor se refera la:
i) urmarirea radiologica si clinica a fenomenului de colmatare pe pacienti, in vivo si extragere de catetere si preparare probe pentru investigare (SCTB);
ii) investigarea modificarilor induse dispozitivelor medicale implantate de contactul cu tesuturile si fluidele biologice (NCERPLAST);
iii) analize structurale, compozitionale si de natura biologica si medicala a biofilmului cristalin (INFLPR, INSB, SCTB).
iv) diseminarea acestora (INFLPR, INSB, SCTB).
ETAPA II - B. Investigarea procesului de colmatare si a naturii depozitelor bio-minerale pe catetere implantate la pacienti
Termen: 2010
Continutul lucrarilor se refera la:
i) extragere de catetere si preparare probe pentru investigare (SCTB);
ii) investigarea modificarilor induse dispozitivelor medicale implantate de contactul cu tesuturile si fluidele biologice (INCERPLAST);
iii) analize structurale, compozitionale si de natura biologica si medicala a biofilmului cristalin (INFLPR);
iv) analize structurale, compozitionale si de natura biologica si medicala a biofilmului cristalin (INSB);
v) urmarirea radiologica si clinica a fenomenului de colmatare, pe pacienti, in vivo (SCTB).
ETAPA III. Procesarea cu plasma a suprafetelor polimerice plane si analiza proprietatilor de biocompatibilitate si a comportarii in raport cu bio-mineralizarea.
Termen: 2011
Lucrarile se pot distribui in patru categorii:
i) realizarea de probe suport plane din biomateriale pentru a fi procesate cu plasma (INCERPLAST),
ii) realizarea seturi de probe prin procesare in plasma la presiune joasa si atmosferica in diferite conditii (INFLPR);
iii) investigarea proprietatilor de material din punct de vedere al morfologiei (SEM) topografiei(AFM). umectabilitatii (unghi de contact), structurii (XRD), compozitiei (FTIR, XPS) de catre INFLPR
iv) investigarea proprietatilor de biocompatibilitate si anti-biomineralizare (INSB, SCTB, INFLPR).
ETAPA IV. Scalarea tehnicii de procesare cu plasma pentru utilizare la obiecte cu geometrie complexa, specifica stenturilor (cateterelor) ureterale.
Termen: 2011
Lucrarile se refera la:
i) experimentarea de catre INFLPR a procesarii cu plasma de presiune joasa si atmosferica pe mostre de substraturi tubulare din PVC,
ii) caracterizarea uniformitatii depunerii/tratamentului (FTIR, AFM) si investigarea proprietatilor fizico –chimice ale suprafetelor (SEM, XRD, SPS) si final
iiii) selectia tehnicii optime pentru realizarea de suprafete functionale obtinute pe obiecte de forma complexa.
In acelasi timp INCERPLAST va pregati etapa urmatoare prin
iv) prepararea de modele experimentale ureterale pentru a fi utilizate ca suport.
ETAPA V. Demonstrarea utilitatii si functionalitatii cateterelor procesate cu plasma.
Termen: 2011
Continutul lucrarilor se refera la:
i) mostre de catetere prin procesare cu plasma folosind tehnica selectata ca optima.
ii) analiza ex-situ a procesului de colmatare (INSB, SCTB).
iii) evaluarea gradului de crestere a duratei de viata a cateterelor comparativ cu a celor neprocesate (prin studii de biocompatibilitate si reducere a bio-mineralizarii, (INFLPR, INSB, SCTB, INCERPLAST).
Se are in vedere analiza posibilitatilor de transpunere a cercetarii in produs de piata. Etapa prevede diseminare (publicatii, conferinte internationale, schimburi de buna practica, conectarea la retele), dar si protectia, depinzand de natura rezultatelor, prin model de utilitate sau brevet.
