Разработка технологии получения нового поколения биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе модифицированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена для применения в биологии и медицине

Разработка технологии получения нового поколения биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе модифицированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с общей пористостью селективного слоя не менее 20% и превосходящих по проницаемости, как минимум, в 1,5 раза существующие аналоги, в частности для использования в биологии для получения сохранных биологически активных веществ и в медицине, применяемых в аппаратах искусственного кровообращения, обеспечивающих оксигенацию крови и в гемодиализе, а также в гемосорбции. Для достижения поставленной цели в проекте будут решатся следующие задачи: 1. Разработка технологии по формованию пленочного материала на основе СВМПЭ на базе модернизированного шнекового экструдера и специального оборудования для изготовления пленки заданной толщины. 2. Исследование физико-химических процессов, протекающих при формовании пленочного материала на основе СВМПЭ и разработка оптимальных режимов, обеспечивающих непрерывность, производительность и эффективность процесса. 3. Проведение экспериментальных исследований по модификации структуры пленочных материалов на основе СВМПЭ для биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран облучением ускоренными ионами криптона на циклотроне У- 400 и последующей физико-химической обработкой по стандартной методике. 4. Проведение исследования структуры и комплекса физико-химических свойств облученных пленочных материалов на основе СВМПЭ для биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран после модификации неравновесной низкотемпературной плазмой. 5. Разработка принципов управляемого воздействия на структурные и физико-химические, механические и эксплуатационные характеристики биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ и разработка линейки конкурентоспособных мембран для медицины и биологии с уникальным набором физико-химических свойств, адаптированных к конкретных практическим приложениям. 6. Разработка прототипов новых видов биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ и нормативно-технической документации на их получение (ТУ, лабораторные регламенты), разработка предложений и рекомендаций по использованию биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран для медицины и биологии (гемодиализ, гемосорбция, оксигинация крови, водоподготовка и т.д.).

Научно-техническими результатами, планируемыми к получению при выполнении ПНИ будут являться: Результаты интеллектуальной деятельности, способные к правовой охране:
-заявки на изобретения новых биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ и способы их получения;
-заявки на полезные модели устройств по получению новых биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ. Нормативно-техническая документация:
-Комплект технической документации на экспериментальную установку по радиационной обработке биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ с использованием циклотрона У-400.
-Комплект технической документации на экспериментальную установку по модификации биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ.
-Программа и методики экспериментального исследования по радиационному облучению пленочного материала на основе СВМПЭ.
-Программа и методики экспериментальных исследований по модификации биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ неравновесной низкотемпературной плазмой с использованием установки вакуумной «ВАТТ 4000 ПТ ПЛАЗМА»..
-Программа и методики экспериментальных исследований структуры и физико-химических, механических, эксплуатационных свойств модифицированных биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ.

В ходе работы планируется разработка новых биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ, которые найдут применение в различных областях:
• для биологии и медицины (гемодиализ, гемосорбция, оксигинация крови, водоподготовка и т.д.);
• фильтрация крови при плазмофорезе;
• использование мембраны в исследовательских и сертификационных работах при проведении химических и микробиологических исследований;
• в работах по мониторингу окружающей среды при определении дисперсного, элементного и микробиологического состава проб;
• в экстракционных процессах извлечения ценных компонентов из бедных растворов и отходов производства, где биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ используются в качестве основы для жидких ионообменных мембран;
• в процессе микробиологического анализа питьевой воды лабораториями водопроводных станций;
• в цитологических исследованиях, для разделения компонентов крови и для медицинской диагностики; биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе СВМПЭ отвечают гигиеническим требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в производстве лекарственных препаратов;

Авторский коллектив имеет достаточный для реализации проекта опыт в модификации ННТП полимерных мембран для ультрафильтрации разной конструкции, а также модернизации технологии изготовления трубчатых ультрафильтров с улучшенными физико-механическими, химическими и эксплуатационными свойствами (Патент № 112577 от 23.06.2011 г.). Результаты этих работ, опубликованные в монографиях, статьях в центральных журналах, состоят в следующем:
Разработаны теоретические основы плазменной модификации биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран.
Разработаны методики экспериментальных исследований параметров физических, механических и эксплуатационных свойств полимерных мембран для ультрафильтрации разной конструкции на современном оборудовании ЦКП.
Экспериментально доказано, что модификация полимерных мембран для ультрафильтрации в плазме ВЧЕ разряда пониженного давления в среде аргон-воздух приводит к увеличению прочности при разрыве 10¬-30%, смачиваемости на 40-60%, а также увеличение селективности разделения водомасляных эмульсий на 35-45% и производительности на 15-25% при сравнении с контрольными образцами.
Разработана технологическая схема получения трубчатых мембран с применением модификации тканых и нетканых материалов в плазме ВЧЕ разряда пониженного давления.
Авторами создана и запатентована (Патент №112577 от 23.06.2011 «Устройство для получения высокочастотного емкостного газового разряда» - Ибрагимов Р.Г., Шаехов М.Ф. и др.) экспериментальная установка для модифицирования биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран высокочастотным емкостным разрядом пониженного давления.
Для изучения процесса взаимодействия ВЧЕ-разряда пониженного давления и биосовместимых нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран создан диагностический комплекс, который позволит оптимизировать режимы обработки поверхностей. Экспериментально получены результаты по модификации физико-механических свойств нанопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе полисульфона, полиэфирсульфона, ацетат целлюлозы, фторопласта,полиамида на высокочастотной емкостной плазменной установке пониженного давления.