Polymers in Medicine

Polim. Med.
Index Copernicus (ICV 2021) – 120.65
MNiSW – 70
Average rejection rate – 27.13%
ISSN 0370-0747 (print)
ISSN 2451-2699 (online) 
Periodicity – biannual

Download PDF

Polymers in Medicine

2013, vol. 43, nr 3, July-September, p. 165–173

Publication type: original article

Language: Polish

Badania interakcji powierzchni węgla pirolitycznego z komórkami i białkami krwi

Studies of Interaction Between Surface of Pirolytic Carbon and Blood Cells and Proteins

Maria Szymonowicz1,A,B,C,D, Zbigniew Rybak1,E,F, Danuta Paluch1,C, Krzysztof Marycz2,B, Krzysztof Kaliński2,B, Stanisław Błażewicz3,E,G

1 Zakład Chirurgii Eksperymentalnej i Badania Biomateriałów, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Wrocław, Polska

2 Pracownia Mikroskopii Elektronowej, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wrocław, Polska

3 Katedra Biomateriałów, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków, Polska

Streszczenie

Wprowadzenie. Zapobieganie i poznanie przyczyn tworzenia się zakrzepów krwi na powierzchni biomateriałów są głównym problemem przy opracowywaniu nowych materiałów przeznaczonych na wszczepy do układu krwionośnego. Interakcja między środowiskiem biologicznym a implantem węglowym jest ściśle związana z właściwościami jego powierzchni. Szczególne znaczenie dla medycyny mają implanty, których powierzchnia pokryta węglem pirolitycznym charakteryzuje się atrombogennością.
Cel pracy. Ocena wpływu powierzchni węgla pirolitycznego na aktywację krzepnięcia krwi.
Materiał i metody. Pełną krew ludzką poddano in vitro czasowemu kontaktowi z powierzchnią węgla izotropowego niskotemperaturowego (LTI). Działanie hemostatyczne węgla pirolitycznego określono, oznaczając wybrane wskaźniki osoczowego układu krzepnięcia oraz czas rekalcynacji na powierzchni materiału. Ocenę topografii materiału wykonano z użyciem elektronowego mikroskopu skaningowego.
Wyniki. W badaniach osoczowego układu krzepnięcia nie stwierdzono zmian w wartościach APTT, PT, TT, fibrynogenu oraz aktywności czynników F XII, F IX, F VIII, jak i AT III, białka C i plazminogenu. Czas krzepnięcia krwi na powierzchni materiału był wydłużony w porównaniu do powierzchni szkła oraz polistyrenowej.
Wnioski. Bezpośredni kontakt krwi z powierzchnią węgla LTI wydłuża formowanie skrzepu, nie zmieniając jednocześnie wskaźników osoczowego układu krzepnięcia w czasowym kontakcie.

Abstract

Background. Preventing blood clots formation on the biomaterials surface and finding the causes of their appearance are the leading research subjects while working out biomaterials for grafts into the circulation system. Interaction between the biological environment and the carbon implant is closely connected with the properties of its surface. Implants whith surfaces covered with pyrolytic carbon is characterised by athrombogenity have particular significance in medical applications.
Objectives. Assessment of the influence of a pyrolytic carbon surface on the activation of coagulation system.
Material and Methods. Full human blood was subjected to temporal contact in vitro with the surface of low-temperature isotropic carbon (LTI). The haemostatic action of pyrolytic carbon was determined through marking the chosen parameters konof the coagulation system and the recalcification time on the material surface. The evaluation of the topography of the material was performed in the scanning microscopy.
Results. Changes in the values APTT, PT, TT, fibrinogen and activity of factors F XII, F IX, F VIII as well as AT III, protein C and plasminogen were not observed in the studies of the plasmatic coagulation system. The blood coagulation time on the material surface was elongated in comparison with the surface of glass and polystyrene surface.
Conclusion. Direct contact of blood with the surface of carbon LTI elongates clot formation, while not changing the parameters of the plasmatic coagulation system in temporal contact.

Słowa kluczowe

biomateriały, węgiel prolityczny, układ krzepnięcia, układ fibrynolityczny, inhibitory krzepnięcia, czas rekalcynacji, adhezja krwinek płytkowych, elektronowy mikroskop skaningowy

Key words

biomaterials, pyrolytic carbon, coagulation system, fibrinolytic system, coagulation inhibitors, recalcification time, platelet adhesion, scanning mikroscopy

References (22)

  1. Pielka S., Paluch D., Staniszewska-Kuś J., Solski L.: Badania biozgodności materiałów implantacyjnych. [W:] Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000. Red.: Nałęcz M. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2003, 425–497.
  2. Nawrot Z.: Biomateriały w kardiochirurgii. [W:] Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000. Red.: Nałęcz M. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2003, 530–581.
  3. Vogler E.A., Siedlecki Ch.A.: Contact activation of blond-plasma coagulation. Biomater. 2009, 30, 1857–1809.
  4. Błażewicz S., Chłopek J., Błażewicz M.: Biomateriały węglowe i kompozytowe. [W:] Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000. Red.: Nałęcz M. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2003, 332–423.
  5. Mania R., Obłąkowska D., Błażewicz S.: Carbon coatings for cardiosurgery– preliminary results. Eng. Biomater. 2001, 4, 17–19, 42–44.
  6. Gutensohn K., Beythien C., Bau J., Fenner F., Greve P., Koester R., Padmannaban K., Kuehnl. P.: In vitro analyses of Diamond – like Carbon Coated Stents: Reduction of Metal Ion Release, Platelet activation, and Thrombogenicity. Thromb. Res. 2000, 99, 577–585.
  7. Rosiek A.: Pobieranie krwi i zabiegi aferezy. [W:] Medyczne zasady pobierania krwi, oddzielania jej składników i wydawania, obowiązujące w jednostkach organizacyjnych publicznej służby krwi. Red.: Łętowska M.. Instytut Hematologii i Transfuzjologii, Warszawa 2006, 91–100.
  8. Antoniewicz-Papis J., Dziewiątkowska A.: Preparatyka krwi i jej składników. [W:] Medyczne zasady pobierania krwi, oddzielania jej składników i wydawania, obowiązujące w jednostkach organizacyjnych publicznej służby krwi. Red.: Łętowska M. Instytut Hematologii i Transfuzjologii, Warszawa 2006, 109–221.
  9. Seyfert U.T., Biehl V., Schenk J.: In vitro hemocompatibility testing of biomaterials according to the ISO 10993-4.
  10. PN-EN ISO 10993-1:2003: Biological evaluation of medical devices. Part 1: Evaluation and test.
  11. PN-EN ISO 10993-4:2006: Biological evaluation of medical devices. Part 4. Selection of tests for interactions with blood.
  12. Szymonowicz M., Pielka S., Owczarek A., Haznar D., Pluta J.: Study on influence of gelatin-alginate matrixes on the coagulation system and morphotic blood elements. Macromol. Symp. 2007, 253, 71–76.
  13. Szelest-Lewandowska A., Masiulanis M., Szymonowicz M., Pielka S., Paluch D.: Modified Poly (carbonateurethane). Synthesis, properties and biological investigation in vitro. J. Biomed Mat. Res. 2007, 82, 12, 509–520.
  14. Szymonowicz M., Pielka S., Paluch D., Żywicka B., Karuga E., Obłąkowska D., Błażewicz S.: Studies of composite carbon/ silicon reaction on cellular morphotic element of blood. Eng. Biomater. 2009, 12, 89–91, 130–134.
  15. Pielka S., Szymonowicz M., Paluch D., Karaś J., Librant Z., Karmelita-Buczyńska H., Jegerman Z.: Investigation of sulphur composites reaction on the coagulation system and cellular elements of blood. Eng. Biomater. 2003, 6, 30, 63–66.
  16. Szymonowicz M., Pielka S., Paluch D., Żywicka B., Karuga E., Obłąkowska D., Błażewicz S.: Influence of carbon materials on blood coagulation. Eng. Biomater. 2009, 12, 89–91, 135–139.
  17. Paluch D., Szymonowicz M., Pielka S., Rutowski R.: In vitro studies of the influence polyester materials with a different degree of surface wettability have on blood haematological parameters and coagulation and fibrinolysis system parameters. Polim. Med. 2002, 32, 41–64.
  18. Szymonowicz M., Janus A., Paluch D., Pielka S., Obłąkowska D., Błażewicz S.: Wpływ węgla pirolitycznego na aktywację układu krzepnięcia. Diagn. Lab. 2010, 46, 2; 266 poz. 12-P-20. XVII Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Diagnostyki Laboratoryjnej. Wisła, 14–17 września 2010 r. Zbiór streszczeń.
  19. Paluch D., Szymonowicz M., Pielka S., Majda J.: Wpływ materiałów o różnym stopniu zwilżalności na wybrane parametry układu krzepnięcia. Polim. Med. 2001, 31, 1–2, 27–32.
  20. Szymonowicz M., Janus A., Pielka S., Obłąkowska D., Błażewicz S.: Effect of pyrolytic carbon on the morphological parameters of blood. Eng. Biomater. 2010, 13, 96–98, 83–87.
  21. Koha L.B., Rodriguezb I.: The effect of topography of polymer surfaces on platelet adhesion. Biomater. 2010, 31, 7, 1533–1545.
  22. Sobolewska E., Frączak B., Błażewicz S., Seńko K., Lipski M.: Porównanie kąta zwilżalności podstawowych materiałów protetycznych stosowanych w wykonawstwie protez ruchomych w badaniach in vitro. Protet. Stomatol. 2009, 59, 6, 401–406.