Functionalization of polymer surfaces by deposition of bioactive substances' nanoparticles

W niniejszej pracy zbadano funkcjonalizację poliuretanu (typowego materiału implantacyjnego) na drodze modyfikacji powierzchni poprzez wprowadzenie funkcji terapeutycznej. Opracowano sonochemiczną syntezę nanocząstek karbenicyliny i gemcytabiny oraz ich wbudowanie w powierzchnię poliuretanową w jednoetapowym procesie. Badania obejmowały charakterystykę wielkości syntezowanych sonochemicznie nanocząstek leków (za pomocą metod NTA i TEM) oraz sprawdzenie ich zakotwiczenia na powierzchni poliuretanu (z wykorzystaniem spektroskopii ATR-IR). Stwierdzono, że metodą sonochemiczną (zastosowano fale ultradźwiękowe o częstotliwości 20 kHz, amplitudzie 30% z pulsem (on:off) 2:1 przez 5 minut w przypadku karbenicyliny oraz o tej samej częstotliwości i amplitudzie przez 6 minut w przypadku gemcytabiny) otrzymano nanocząstki karbenicyliny i gemcytabiny o wielkościach odpowiednio 35 nm oraz 40-50 nm. Wykazano również wprowadzenie nanocząstek leków na powierzchnię poliuretanu. Wyniki wskazują na możliwość wykorzystania metody sonochemicznej do funkcjonalizacji powierzchni biomateriałów polimerowych.

The present study investigated the functionalization of polyurethane (a typical implant material) by surface modification through the introduction of therapeutic functionalization. The sonochemical synthesis of carbenicillin and gemcitabine nanoparticles and their incorporation into the polyurethane surface in a one-step process was developed. The study included characterization of the size of sonochemically synthesized drug nanoparticles (using NTA and TEM methods) and verification of their anchoring on the polyurethane surface (using ATR-IR spectroscopy). It was found that by the sonochemical method (ultrasonic waves of 20 kHz frequency, amplitude 30% with a pulse (on:off) of 2:1 for 5 minutes in the case of carbenicillin and of the same frequency and amplitude for 6 minutes in the case of gemcitabine were applied) nanoparticles of carbenicillin and gemcitabine with sizes of 35 nm and 40-50 nm, respectively, were obtained. The introduction of drug nanoparticles on the surface of polyurethane was also demonstrated. The results indicate the possibility of using the sonochemical method to functionalize the surface of polymeric biomaterials.