Официальный релиз достижений

Мы официально запускаемобъемно-модифицированная сверхскользкая поверхностьТехнология изготовления игл Чиба. Преодолевая ограничение легкого истирания обычных покрытий, эта технология внедряет вещества с низкой поверхностной энергией в поверхность иглы посредством связывания на атомном уровне с помощью плазменной иммерсионной ионной имплантации и осаждения (PIIID), образуя алмазоподобный углеродный сверхскользкий слой, бесшовно интегрированный с подложкой. Эта поверхность снижает динамический коэффициент трения во время прокола более чем на 70 %, обеспечивая при этом постоянную гидрофильность, превосходную антипротеиновую адгезию и антитромботические свойства. Он знаменует собой скачок от физической гладкости к биологической инертности, устанавливая новый стандарт для повторных проколов и длительного применения.

Предыстория исследований и разработок и основные болевые точки

Трение между иглами Чиба и тканями во время пункции является одной из основных причин боли, повреждения тканей, кровотечения из путей иглы и даже закупорки кончика иглы. Даже после полировки обычные поверхности из нержавеющей стали обладают высокой поверхностной энергией, что приводит к быстрому прилипанию тканевых белков и образованию биопленки, что повышает последующую устойчивость к проколу. При использовании для прокола сосудов или пребывания голые металлические поверхности служат рассадниками тромбоза. Обычные полимерные покрытия, такие как ПТФЭ, наносимые распылением или погружением, страдают от слабой силы сцепления и имеют тенденцию отслаиваться при прохождении через жесткие ткани или после многократного использования, при этом отслаивающиеся фрагменты создают риск реакции на инородное тело in vivo. Рынок срочно требует решения для покрытия, которое было бы одновременно скользким и абсолютно долговечным.

Основные технологические инновации

Наша основная технология создает композитную поверхность путем объемной модификации:

• Плазменная иммерсионная ионная имплантация и осаждение (PIIID)Иглы Чиба помещаются в высокопоточную плазму внутри вакуумной камеры. Высокоэнергетическая ионная бомбардировка (ионная имплантация) сначала перемещает такие элементы, как углерод и кремний, на десятки нанометров под поверхность нержавеющей стали, образуя усиленный переходный слой. Впоследствии газы-прекурсоры, содержащие кремний и кислород, вводятся в плазменную среду для химического осаждения из паровой фазы (CVD) на поверхности иглы, выращивая аморфный слой с сетчатой ​​структурой, богатый связями Si-O-C. Этот слой связывается с подложкой посредством атомной диффузии и химической связи, а не физического прикрепления, обеспечивая чрезвычайно высокую прочность связи.
• Обладание сверхскользкими и гидрофильными свойствамиБлагодаря точному контролю параметров осаждения внешняя химическая структура обогащается гидрофильными группами, такими как гидроксильные группы. При контакте с кровью или тканевой жидкостью поверхность мгновенно притягивает молекулы воды, образуя прочный гидратированный молекулярный слой. Эта пленка жидкой воды действует как идеальная смазка между иглой и тканями, обеспечивая эффект водной смазки. Между тем, химическая инертность поверхности предотвращает прочное прилипание белковых молекул посредством гидрофобных или электростатических взаимодействий, существенно подавляя образование биопленок.
• Комплексное повышение производительностиМодифицированный слой обладает алмазоподобными свойствами, сверхвысокой микротвердостью и более чем в пять раз большей износостойкостью, чем обычная нержавеющая сталь, легко перенося случайное царапины о кость. Он также демонстрирует превосходную химическую стабильность, противостоит всем обычным дезинфицирующим средствам и методам стерилизации без ухудшения характеристик.

Механизмы действия

Его основной механизм заключается в создании идеального интерфейса с низкой поверхностной энергией, высокой твердостью и химической инертностью. Усиленный переходный слой, образованный путем ионной имплантации, обеспечивает связь между модифицированным слоем и металлической подложкой, как у железобетона, исключая риск отслаивания. Химические характеристики гидрофильной поверхности быстро связывают молекулы воды посредством водородных связей, образуя стабильный гидратированный слой. Во время пункции игла скользит по этой водной пленке, а не по сухим тканям, что резко снижает трение. Эта водная пленка также физически изолирует тромбоциты и факторы свертывания крови от металлических поверхностей, значительно задерживая начало каскада свертывания крови. Химическая инертность поверхности и гладкая морфология препятствуют необратимым конформационным изменениям и адгезии белковых молекул (например, фибриногена, альбумина), ингибируя образование тромботических ядер и биопленок на молекулярном уровне.

Проверка эффективности

Испытания коэффициента трения показывают, что динамический коэффициент трения обработанных игл Чиба в средах, имитирующих ткань, ниже 0,1, что намного ниже, чем 0,35 для необработанных игл. В стандартизированных тестах на тромбоз in vitro вес адгезии тромба на модифицированных поверхностях снижается более чем на 90 %. Тесты на адгезию белка с использованием фибриногена, меченного флуоресцентной меткой, выявили количество адгезии только у 5% контрольных групп. В моделях с постоянными сосудами на животных начало острого тромбоза, вызванного модифицированными иглами, значительно задерживается. Клиническая обратная связь особенно интуитивна: рентгенологи сообщают, что сверхскользкие иглы Чиба обеспечивают исключительно плавные манипуляции в таких процедурах, как чрескожный чреспеченочный холангиодренаж, с почти незаметным проникновением через капсулы печени и паренхиму, меньшим повреждением внутрипеченочных микрососудистых структур и заметным снижением послеоперационных осложнений, связанных с кровотечением из игольчатого тракта.

Стратегия и философия исследований и разработок

Мы придерживаемся основной философии:Поверхность равна функции.Для интервенционных устройств поверхность является единственным интерфейсом, взаимодействующим с живыми системами, свойства которого определяют максимальную биобезопасность инструментов. Наша стратегия исследований и разработок выходит за рамки простой механической полировки и углубляется в физику плазмы и химию поверхности, активно проектируя и создавая целевые межфазные свойства. Мы занимаемся модификацией, а не простым покрытием, придавая совершенно новые биологические свойства, начиная с самых отдаленных десятков нанометров материалов.

Перспективы на будущее

В будущем мы будем разрабатывать «умные» и терапевтические поверхности. Направления исследований включают поверхности, чувствительные к pH или ферментам, которые выделяют встроенные антибиотики в кислых условиях или специфические ферменты в инфицированных поражениях; поверхности, нагруженные донорами гепарина или оксида азота, обеспечивающие контролируемое устойчивое высвобождение лекарственного средства для катетеров, находящихся в течение длительного времени, что существенно предотвращает инфекцию и тромбоз; и противообрастающие поверхности с активными бактерицидными функциями. Наша цель — превратить поверхности игл Чиба и производных интервенционных устройств из пассивных физических барьеров в интеллектуальные биологические интерфейсы, которые реагируют на физиологические изменения, активно участвуют в лечении и поддерживают гомеостаз организма.