1 / 75

Valsts pētījuma programma 2005 - 2008

Projekts Nr. 1. Projekts Nr. 6. Projekts Nr. 5. Projekts Nr. 4. Projekts Nr. 3. Projekts Nr. 2. MODERNU FUNKCIONĀLU MATERIĀLU MIKROELEKTRONIKAI, NANOELEKTRONIKAI, FOTONIKAI, BIOMEDICĪNAI UN KONSTRUKTĪVO KOMPOZĪTU, KĀ ARĪ ATBILSTOŠO TEHNOLOĢIJU IZSTRĀDE.

makan
Download Presentation

Valsts pētījuma programma 2005 - 2008

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Projekts Nr. 1 Projekts Nr. 6 Projekts Nr. 5 Projekts Nr. 4 Projekts Nr. 3 Projekts Nr. 2 MODERNU FUNKCIONĀLU MATERIĀLU MIKROELEKTRONIKAI, NANOELEKTRONIKAI, FOTONIKAI, BIOMEDICĪNAI UN KONSTRUKTĪVO KOMPOZĪTU, KĀ ARĪ ATBILSTOŠO TEHNOLOĢIJU IZSTRĀDE Valsts pētījuma programma 2005 - 2008 “Perspektīvi biomateriāli un medicīnas tehnoloģijas” VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  2. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  3. Galvenās pētniecības grupas 1. Biokeramikas sintēzes un pētniecības grupa vad. Dr.sc.ing. Līga Bērziņa-Cimdiņa (RTU) 2. Biopolimēru tehnoloģijas pētniecības grupa vad. Dr.chem. V.Krilova (RTU) 3. Biomateriālu un restaurēto biosistēmu biomehānikas pētījumu grupa vad. Dr.habil.sc.ing. Vladimirs Kasjanovs (RTU) 4. Bioloģisko audu un biomateriālu mijiedarbības zonas izpētes grupa vad. Dr.habil.med. Māra Pilmane (RSU) 6. Biomateriālu implantu in vivo un klīnisko pārbaužu grupa vad. Dr.habil.med. Andrejs Skaģers (RSU) 5. Bioloģisko šūnu atbildes reakciju pētījumu grupa vad. Dr.habil.med. Juta Kroiča (RSU) 7.Biomateriālu in vitro pētniecība vad. Dr. Chem. I.Šestakova (OSI) 8. Dabīgo biosistēmu medicīnskās fizikas pētījumu grupa vad.Dr.habil.phys. Jānis Spīgulis (LU) 9.Medicīniskās fizikas pētniecība. vad. Dr.habil.phys. N. Mironova Ulmane, Dr.habil.phys. M. Ozoliņš (LU CFI) VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  4. RTU RBIAC 2008.gada septembrī tiek pasniegts ISO 9001:2000 kvalitātes sertifikāts VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  5. 4. Projekta 5.posma DARBA UZDEVUMI VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  6. 1. Turpināt biomateriālu modificēšanu un struktūras – īpašību kopsakarību pētījumus kalcija fosfātu, titāna oksīdu un PMMA sistēmās. 2. Veikt kalcija fosfātu biokeramisko paraugu optimālo sēriju sagatavošanu in vitro un in vivo pētījumiem. 3. Stikla keramisko biomateriālu virsmas īpašību modificēšana un virsmas struktūras ietekme uz šūnu atbildes reakcijām in vitro pētījumos. 4. Sintezēto biomateriālu biomehānisko īpašību izpēte un šo īpašību uzlabošanas iespējas. 5. Jaunu implantu paraugu izgatavošanas tehnoloģiju aprobācija un paraugu izgatavošana klīniskiem eksperimentiem. 6. Tālāk attīstīt ādas lāzeru autofluorescences dilšanas attēlu veidošanas metodiku un noteikt difūzās refleksijas dinamikas raksturlielumus, izmantojot jauna veida vairākšķiedru kontaktzondi veselai un patoloģiskai ādai un novērtēt šo metožu diagnostisko potenciālu. 7. Šķidro kristālu briļļu izveide un acs aberāciju monitorings pacientiem pēc acs lāzeru operācijām. Aberāciju adaptīvās optikas kompensācijas iekārtas izveide. 8. Ramana spektroskopijas metodes pielietošanas iespēja hidroksilapatīta (HAp) saturošu materiālu izpētē. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  7. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  8. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  9. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  10. Stikla keramiskie biomateriāli Veikt viena un tā paša sastāva ar Na2O modificētu niobiju oksīdu un kalcija fosfātus saturošas šihtas 11 dažādi kausējumi ar mērķi iegūt stiklu. Pētītas kristalizācijas īpašības visiem 11 kausējumiem. No 3 kausējumiem, dažādos temperatūras režīmos iegūta stikla keramika -SK, kuras izpētei veikta virkne analīžu (XRD, DTA, IS, SEM u.c.). Konstatēts, ka stikla kausējuma sagatavošana ir viens no būtiskākajiem faktoriem SK ieguvē. Tālāk variējot stikla pulvera saķepšanas temperatūras režīmu, mainās SK kristāliskuma pakāpe, fāzu sastāvs, kas ir būtiski biosaderību ietekmējoši faktori. SK modificēšana veikta ar termiskās apstrādes parametru-temperatūra un laiks ietekmi uz SK struktūras izmaiņām. Izgatavotas septiņas stikla keramikas paraugu sērijas ar diferencētu virsmas struktūru un fāžu sastāvu in vitro izpētei SK iedarbībai ar baktērijām. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  11. DTA; augsttemperatūras MS; XRD; IS; Ca/P aprēķini Izejvielu izpēte un izvēle Malšana/jaukšana i-PrOH STIKLS: 0%; 2,5%; 5,0%; 7,0% Ca/P: 1,67; 1,62; 1,57; 1,53 Izostatiskā presēšana (2 MPa) 1100°C; 1150°C; 1200°C; 1300°C Apdedzināšana XRD; IS; sarukums; porainība; mehāniskā izturība Keramikas analīze Kalcija fosfāta keramika no HAp un kalcija metafosfāta stikla VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  12. Stikla piedevu ietekme uz kalcija fosfātu keramikas sastāvu HAp TCP 3% 97% 26% 74% 58% 42% 75% 15% Termiskā stabilitāte VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  13. Kalcija fosfāta keramika no HAp un kalcija metafosfāta stikla VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  14. HAp pulvera iegūšana izsmidzināšanas žāvētavā 1. Izsmidzinātājs 2. Elektriskais sildītājs 3. Cilindrs, kur tiek izsmidzināts šķidrums 4. Cilkolns, kas atdala vielu daļiņas no gāzes plūsmas. Savacējtrauks 5. Izejas filtrs 6. Ventilātors, kas pumpē gaisu cauri iekārtas sistēmai. Izsmidzināts HAp un apdedzināts pie 1100ºC Izsmidzināts HAp pulveris Izsmidzināts HAp pulveris VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  15. Kaulu cementi uz PMMA bāzes • Komerciālie akrila kaulu cementi, kurus lieto atjaunojošā un aizvietojošā ķirurģijā, ir veidoti pamatā uz P(MMA)-MMA sistēmas bāzes. Šos cementus praksē lieto vairāk nekā 40 gadus ar labiem klīniskiem rezultātiem. • BZPL izstrādāto cementu pamatā ir sistēma P(MMA-heksilakrilāts)-etilmetakrilāts-trietilēnglikoldimetakrilāts. • BZPL cementiem piemīt dažas priekšrocības salīdzinot ar P(MMA)-MMA cementiem - labāki sacietēšanas parametri, mazāks sarukums, lielāka elastība. Augšstilba kauls ar implantētu gūžas endoprotēzi VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  16. Iepriekšējos darba posmos tika izstrādāts akrila kaulu cements ar 3-D polimēra struktūru, kura pamatā ir sistēma P[MMA-heksilakrilāts]-etilmetakrilāts- trietilēnglikoldimetakrilāts. Cementam piemīt zemāka polimerizācijas maksimālā temperatūra salīdzinot ar (MMA)-MMA cementiem. Lai palielinātu cementa biosaderību, cementa cietā fāzē tika ievadītas piedevas- HApvai hitozāns, taču biosaderības palielināšanu parasti pavada mehāniskās stiprības liecē samazināšana. Tālāk optimizējot cementa ķīmisko sastāvu, ir izstrādāts cementa cietās fāzes sastāvs: CH3 CH3 / /[-CH2 –C-]k [-CH2-C-]l / / C=O C=O / / O O C2H5 / / / CH3 CH2CH-CH2CH2CH2CH3 VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  17. Cietās fāzes šķīdība šķidrajā fāzē ietekmē polimerizācijas maisījuma viskozitāti un ar to arī polimerizācijas procesa autopaātrinājuma stadijas sākumu. Kopolimēra šķīdība cementa pagatavošanas laikā atkarīga no granulu izmēra un to porainības vai specifiskā blīvuma un, protams, no kopolimēra ķīmiskā sastāva. Sintezēta suspensijas polimerizācijas procesā MMA-2-etilheksilmetakrilāta kopolimēra granulu sadale pēc izmēriem norāda uz relatīvi šauru izmēru diapazonu. Kopolimēra ķīmiskais un granulometriskais sastāvs nodrošina vēlamu šķīdības ātrumu polimerizācijas laikā. Vid.aritm.diametrs – 62.0µm Vid. aritm.deviācija- 18.0µm Vid. kvadrat.deviācija– 24.1µm Variācijas koef.-38.9%. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  18. Akrila kaulu cementa sastāva ķīmiskā modifikācija jonogēno grupu ievadīšanas ceļā ļauj prognozēt cementa bioaktivitātes palielināšanu. Kaulu cementa polimerizētas šķidrās fāzes sastāvs: CH3 CH3 CH3 / / / [-H2C-C-]n [-H2C-C-]m [-H2C-C-]k / / / COOC2H5 O=C-O(CH2CH2O)3- C=O C=O / / EMA TEGDMA [-CH2 -C-]m OH / MAS CH3 VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  19. Metakrilskābes ievadīšana šķidrā fāzē izraisa polimerizācijas procesa intensifikācijas. Tas, savukārt, veicina nepolimerizēto komponentu daudzuma samazināšanos: VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  20. Metakrilskābes posmu ievadīšana kaulu cementa sastāvā palielina to hidrofilitāti, kā arī modeļa proteīna (fermenta) līzocīma adsorbciju. Līzocīms izvēlēts par modeli sakarā ar tā IP un molekulārās masas lieluma līdzību ar augšanas proteīnu parametriem. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  21. Kaulu cementa mehāniskā stiprība liecē • Kaulu cementa mehāniskā stiprība liecē pētīta pēc paraugu izturēšanas fosfāta buferšķīduma (pH 7.3, j.s. 0.15) 7 dienu laikā. • Dati liecina, ka karboksilgrupu ievadīšana cementa sastāvā palielina iespējamo bioaktivitāti bez būtiskas mehānisko īpašību pasliktināšanos. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  22. HAp pulveris Ūdens/organisks šķīdinātājs Poru veidojošai aģents Plastiska masa 3D formas izgatavošana Formēšana Žāvēšana/ saķepināšana Implantu ieguve ar porainu struktūru Tehnoloģiskā shēma VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  23. Porainas HAp keramikas struktūra VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  24. Porainas HAp keramikas struktūra Amonija hidrogenkarbonāts Pkop=45%, Patv=40% Amonija hidrogenkarbonāts Pkop=40%, Patv=32% Uzputots (gaiss) Pkop=35%, Patv=30% Amonija hidrogenkarbonāts Pkop=75%, Patv=70% Amonija hidrogenkarbonāts Pkop=65%, Patv=55% VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  25. Zoba lūzuma novērtējums pie dažādiem plombēšanas materiāliem VPP 4.projekta 5.etapa atskaite 27 augšžokļa premolāri 3 grupās (n= 9): I- intakti zobi (kontroles grupa), II- MOD kavitātes, atjaunotas ar keramikuFinesse, III- MOD kavitātes, plombētas ar kompozītu Filtek P60

  26. Aksiāla kompresīva slogošana Cilindrs kontaktē ar restaurāciju okluzālajām virsmām VPP 4.projekta 5.etapa atskaite Cilindrs 3,2 mm diametrā Ātrums 0,5 mm/min

  27. SEM analīze VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  28. Rezultāti. Lūzuma veidi SEM VPP 4.projekta 5.etapa atskaite Keramikas inlejas

  29. Rezultāti. Šķērsgriezumi SEM VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  30. Zoba lūzuma novērtējums pie dažādiem plombēšanas materiāliem VPP 4.projekta 5.etapa atskaite • Kompozīta grupā zemāka lūzuma izturība • Keramikas grupā un intaktiem zobiem līdzīga lūzuma izturība • Lūzumi ir kopā ar zoba pauguru • SEM analīzē novēro labu materiālu saistību pie zoba audiem

  31. Ādas lāzeru autofluoriscence • Būtiski pilnveidota lāzeru autofluorescences dilšanas laiku sadalījuma attēlu iegūšanas un analīzes metodika. Pašlaik šādus attēlus iegūstam ar divām iekārtām – digitālo fotokameru (ar spektrāliem filtriem, kas izdala fluorescences maksimuma joslu) secīgu kadru uzņemšanas režīmā, un nesen ERAF projektā iegādāto hiperspektrālās attēlošanas kameru, kurai ir ievērojami plašākas funkcionālās iespējas (katrā attēla pikselī iespējams izmērīt uztvertā starojuma spektru ar izšķirtspēju 2-5 nm). • Ir pārliecinoši pierādīts, ka ādas patoloģiju (vidēji pigmentētu un hiper-pigmentētu nevi) rajonos autofluorescences dzišanas laiki ir ievērojami lielāki, kā apkārtējā veselā ādā. Arī patoloģiju zonās ir novērotas strukturētas dzišanas laiku „saliņas” jeb klāsteri, kas perspektīvā varētu tikt izmantots ādas patoloģiju (t. sk. audzēju) struktūras un robežu precīzākai diagnostikai. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  32. 405 nm ierosme Hiperspektrālie mērījumi 532 nm ierosme VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  33. Hiperspektrālie mērījumi dažādās spektra joslās Rezultāti iegūti ar Nuance multi – spektrālo kameru Vesela āda 532 nm ierosme Dilšana pie 620 nm Dilšana pie 660 nm 405 nm ierosme Dilšana pie 540 nm Dilšana pie 620 nm VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  34. Ādas difūzās refleksijas spektru mērījumi • Ādas difūzās refleksijas spektru mērījumu kalibrācijai un labākai interpretācijai tika veikta eksperimentu sērija ar ādas maketiem, variējot tajos hemoglobīna koncentrāciju. • Maketu mērījumu rezultāti deva iespēja kvantitatīvi novērtēt ādas atjaunošanās procesus pēc lāzeroperācijām, izmantojot in-vivo klīnisko mērījumu datus. Atjaunojoties zemādas asinsritei, palielinās optiski detektējamā oksi-hemoglobīna daudzums, kas tika novērtēts, salīdzinot in-vivo un ādas maketu mērījumu datus. • Šī metodika pēc tālākas pilnveidošanas varēs tikt izmantota dermatoloģiskās klīnikās un lāzerplastikas centros. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  35. Ādas difūzās refleksijas spektru attiecības In vivo mērījumu rezultāti liecina par to, ka oksi-hemoglobīnu var izmantot kā ādas asisnsvadu patoloģiju diagnostikas kritēriju. Hemoglobīna daudzuma novērtēšanai tika izveidoti ādas maketi ar dažādām Hb koncentrācijām. Ādas maketi In-vivo mērījumi Hb – hemoglobīns (absorbcijas imitācija) IL – Intralipīds (izkliedes imitācija) D – attālums starp avota-detektora šķiedrām VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  36. Hemoglobīna koncentrācijas novērtēšana Hemoglobīna koncentrācijas novērtēšanai tika salīdzināti aprēķināto spektru (500-700nm) laukumi maketos un in-vivo mērījumos Aprēķinātais laukums ādas maketos ar dažādām hemoglobīna koncentrācijām Aprēķinātais laukums dažādām portvīna traipu ārstēšanas stadijām. 1 - atveseļošanās 2 – portvīna traips 3 – pēc apstrādes VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  37. Šķidro kristālu briļļu izveide ambliopijas pētījumiem un treniņiem. Aberāciju adaptīvās optikas kompensācijas iekārtas izveide. • Ir veikti metodiski uzlabojumi acs aberāciju mērīšanas iekārtā un izveidotas metodikas paralēlam psihofizikālam redzes funkciju novērtējumam. • Izveidotā jaunā iekārta atļauj: gan veikt aberāciju mērījumus dažādiem redzes korekcijā izmantojamiem briļļu paveidiem (izmantojot redzamo lāzeru starojumu) un jaunizveidotiem viļņu frontes korekcijas elementiem, kā arī to papildināt ar infrasarkanā lāzera starojumu cilvēku acs aberāciju noteikšanai un to kompensācijai ar adaptīvās optikas spoguļu palīdzību. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  38. Acs aberāciju mērīšanas ar viļņu frontes korekcijas iespējām, lietojot adaptīvās optikas spoguļusuzstādīšana – sadarbībā ar Maskavas Universitāti. Optisko elementu radīto viļņu frontes kropļojumu mērīšanas iekārta. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  39. Pasīvo acs aberāciju kompensējošo elementu izveide uz amorfo pusvadītāju bāzes Veikti pētījumi As40S15Se45 amorfos pusvadītājos, lai ar fotoinducēto kodināšanu izveidotu pasīvos acs aberāciju kompensējošus elementus. Iegūtās fāzu plāksnītes, kas atstarošanās režīmā ļauj kompensēt fāzu fronti līdz 1.5p. Hartmanogramma fāzu plāksnītei (atstarošanās režīmā), kas izveidota fotoķīmiski selektīvi kodinot As40S15Se45 slānīti. Acs aberācijas labojošā viļņu fronte, ko iegūst, pielietojot As40S15Se45 pasīvo adaptīvās optikas spoguli. Ieejas dati: viļņu fronte, kas iegūta pēc subjekta acs aberāciju mērījumiem VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  40. Ramana spektroskopija biokeramikas pētniecībā Zobu emalja Komerciālais HAp BZPL sintezētais HAp VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  41. Ramana spektroskopijas nozīme vielas struktūras noteikšanai TiO2 anatāzs Gaisā apdedzin. TiO2 rutils Bezskābekļa vidē apdedzin. TiO2 rutils VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  42. Biokeramika in vivo Defensīna analīze Dabīgai pretmikrobu peptīds-defensīns tika atrasts matu folikulos, tauku dziedzeros, asinsvados un virsmas epitēlija audos ap 4NK un HAp implantiem pēc 3 mēnešu ilga perioda (nozīmīgos daudzumos arī pēc sešu mēnešu perioda). 4NK HAp VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  43. Biokeramika in vivo HAp reaktogenitātes noteikšanai mīkstajos audos. TGFß galvenokārt tika novērots hondroģenēzes šūnās augšanas zonās HAp ievietots elastīgā skrimšļa zonās, kur tika novērota bagātīga FGFR1 ekspresija VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  44. Biokeramika in vitro Staphylococcus epidermidis kolonizācijas pakāpe uz 4N biomateriāla pēc 24 h kolonizācijas S.epidermidis kolonija uz biomateriāla virsmas S.epidermidis kolonijas daļa, kas pilnībā pārklāta ar glikokaliksu VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  45. Biokeramika in vitro Pseudomonas aeruginosa 24 h kolonizācijas pakāpe uz 4N biomateriāla pēc atšķirīgas tehnoloģijas iegūtiem variantiem (B variants) Bioplēve, kas pārklāj pseidomonas koloniju Raksturīga pseidomonu biofilmas struktūra – redzami kanāli, kas to caurvij Ps.aeruginosa VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  46. Biokeramika in vitro Pseudomonas aeruginosa 48 h kolonizācijas pakāpe uz 4N biomateriāla pēc atšķirīgas tehnoloģijas iegūtiem variantiem (B variants) Pēc 48 h kolonizācijas ievērojami blīvāks kļuvis glikokaliksa slānis, kas pārklāj koloniju un mazāk redzami ir koloniju caururbjošie kanāli VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  47. Biokeramika in vitro Pseudomonas aeruginosa 24 h kolonizācijas pakāpe uz 4N biomateriāla pēc atšķirīgas tehnoloģijas iegūtiem variantiem (D+ variants) Uz D+ biomateriāla varianta novērojama ievērojami mazāka pseidomonu kolonizācijas pakāpe ar ievērojami mazāku koloniju pārklājošo glikokaliksa slāni VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  48. Biokeramika in vitro Pseudomonas aeruginosa 48 h kolonizācijas pakāpe uz 4N biomateriāla pēc atšķirīgas tehnoloģijas iegūtiem variantiem (D+ variants) Salīdzinājumā ar B variantu, D+ b/m variantā kolonizācijas pakāpe nav tik intensīva, cik glikokaliksa plēves veidošanās intensitāte virs kolonijas VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  49. HAp keramika in vivo Veikta ar lidokainu, deksametazonu un diklofenaku modificētu sintētiskā porainā HAp tablešu implantācija 24 trušiem subperiostāli apakšžokļa leņķa rajonā Paraugu izņemšana notika pēc 2 nedēļām un 3 mēnešiem. VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

  50. HAp keramika in vivo Muskuļu audi 2 nedēļas pēc HAp keramikas implantēšanas (hem/eoz, x200) HAp keramika; HAp keramika ar lidokaīnu; HAp keramika ar deksametazonu A B C VPP 4.projekta 5.etapa atskaite

More Related