Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Химволокна и нити


Сырьевые/Химволокна и нити/Волоконные радиоактивные излучатели медицинского и технического назначения

Волоконные радиоактивные излучатели медицинского и технического назначения

29 августа 2005
Технический текстиль №12, 2005

Жуковский Валерий Анатольевич

 Волокна, обладающие собственной радиационной активностью, позволяют получать гибкие источники ионизирующего излучения разнообразной геометрической формы. Благодаря прочной фиксации радиоактивных элементов в структуре волокна они без дополнительного экранирования могут эксплуатироваться в газообразных и жидких средах. Это позволит использовать их в качестве волоконных радиоактивных излучателей в медицине или индикаторов при исследовании технологических процессов текстильного производства, а также для решени? ряда других научных и технических задач.

В медицинской практике радиоактивные текстильные материалы (нити, сетки, ленты и др.) позволяют создавать оригинальные методики внутритканевой лучевой терапии злокачественных и доброкачественных новообразований, в том числе неоперабельных  опухолей на жизненно важных органах и тканях.

В отличие от широко распространенной дистанционной лучевой терапии щадящее лучевое воздействие радиоактивных текстильных материалов происходит в объеме опухоли при минимальном повреждении подлежащих тканей.

Волоконные излучатели также могут найти применение в качестве иммунологического барьера для преодоления несовместимости генетически чужеродных тканей и органов при трансплантации. Расположенные по границе реципиента и трансплантата они будут оказывать своим излучением локальное иммунодепрессивное воздействие и, тем самым, подавлять реакцию отторжения.

Получение волокон с собственной радиационной активностью осуществляли путем проведения химических реакций в цепях полимеров с использованием радиоактивных реагентов, содержащих применяемые в медицинской радиологии изотопы: фосфор-32, серу-35, кобальт-60, церий-144. Изотопы серы обладают мягким бета-излучением (0,167 Мэв), фосфора - более жестким бета-излучением (1,711 Мэв), церия - мягкими бета- и гамма-излучением (0,304 и 0,134 Мэв соответственно), кобальта - мягким бета- и жестким гамма-излучением (0,314 и 1,173 Мэв). Период полураспада составляет P32 - 14,2 дня, S35 - 87,9 дня, Ce144 - 284 дня, Co60 - 5,24 года.

Применение указанных изотопов позволило получать радиоактивные волокнистые материалы с разнообразным по природе и свойствам излучением. Практически важным является и то, что данные изотопы входят в состав ряда реакционно-активных  соединений, способных к взаимодействию с функциональными группами различных волокон с образованием ковалентных и электровалентных связей.

Радиоактивные волоконные излучатели получали путем проведения химических реакций с использованием радиоактивных реагентов и поливинилспиртовых (ПВС), поликапроамидных (ПКА), полиэтилентерефталатных (ПЭТФ) и полипропиленовых (ПП) волокон, нитей, тканей или сеток. Закрепление радиоактивной серы на волокнах прочными ковалентными связями осуществляли путем взаимодействия тиомочевины, меченной серой-35, с предварительно синтезированными реакционноспособными производными: формалями, галогенацеталями и тозилатами?ПВС-волокна или метилолполикапроамидным волокном.

Однако невысокое содержание изотопа серы-35 в волокнах не позволило получить радиоактивные излучатели достаточно высокой мощности. С учетом этого  была синтезирована более реакционноспособная деметилолтиомочевина (ДМТМ), меченная серой-35. Обработке радиоактивной ДМТМ подвергали ПКА- и формализованные ПВС-волокна. Модификацию осуществляли путем пропитки водными или диметилформамидными растворами реагентов, отжима и высокотемпературного прогрева на воздухе.

Данные химического анализа, ИК-спектроскопии, термографических, термомеханических и акустических исследований показали, что радиоактивная ДМТМ взаимодействует с волокнами преимущественно с образованием межмолекулярных мостичных связей.

Исследование кинетических закономерностей процессов модификации ПВС-волокна дало возможность определить кажущуюся энергию активации Е=21,4 ккал/моль.

При использовании данного метода удается ввести в волокна от 4 до 6% очень прочно закрепленной серы-35, что позволяет, в принципе, получать волокна с удельной активностью 9 х 107 ... 11 х 107 Бк, хотя на практике такая большая активность не требуется. 

С точки зрения простоты и удобства осуществления весьма интересен метод изотопного обмена. Изотопный обмен проводили на ПВС-волокне, этерифицированном стабильной ДМТМ, в растворе элементарной серы-35. Как показали результаты исследования, наибольшая степень обмена была достигнута при использовании в качестве растворителя пиридина и температуре процесса 1150С. Реализация преимуществ данного метода осложняется тем, что часть радиоактивной серы закрепляется лабильно и может отщепляться в процессе использования.

Ковалентное закрепление радиоактивного фосфора-32 на ПВС-, ПЭТФ- и ПП-волокнах осуществлялось путем обработки их треххлористым фосфором в толуоле. При этом в ПВС- и ПП-волокна можно включить до 3 % радиоактивного фосфора, а в ПЭТФ-волокно - около 2 %.

С целью получения волоконных источников излучения, сбалансированного по энергии и периоду полураспада, мы признали целесообразным разработать методы модификации волокон пятисернистым фосфором, меченным одновременно фосфором-32 и серой-35. Обработку волокон осуществляли растворами реагента в хлорбензоле при температуре кипения последнего. В результате удалось ввести на основе ПКА 2,5% фосфора-32, в ПВС - 2,0%; ПЭТФ - 1,8%; ПП - 1,3%, а серы-35, соответственно,   4,8%; 4,2%; 3,9% и 2,9%.

Химический анализ, изучение растворимости и данные ИК-спектроскопии дают основание полагать, что в волокнах образуются преимущественно межмолекулярные сшивки.

Одним из наиболее важных эксплуатационных показателей волоконных радиоактивных излучателей, предназначенных для внутритканевой терапии, является устойчивость радиационных свойств к разнообразным гидролитическим воздействиям, имеющим место при имплантации их в организм.Установлено, что в результате обработки полученных волокон водой, физиологическим раствором и фосфатным буфером при температуре 400С в течение 100 ч. снижение их удельной активности (с учетом естественного распада изотопов) в среднем не превышает 0,5 %.

Стабильность радиационных свойств излучателей и безопасность с точки зрения радиоинтоксикации организма подтверждена в экспериментально-клинических исследованиях. Нити и сетки, помещенные под фасцию собакам или кроликам на срок до 30 суток, теряли не более 2,5 % активности по сравнению с контрольными показаниями.

Для поверхностной аппликации и технических целей были получены радиоактивные волокнистые излучатели с закрепленными ионными связями изотопами кобальта-60 и церия-144. Предварительно к ПВС-, ПКА- и ПП-волокнам прививали акриловую или метакриловую кислоты с целью введения ионогенных групп. Статическая обменная емкость модифицированных волокон по отношению к ионам кобальта и церия достигала 1,5-2,5 ммоль/г.

Такие волокна могут использоваться как волокнистые индикаторы для изучения технологии текстильных процессов и характеристик оборудования текстильной промышленности. При эксплуатации во влажных условиях они требуют дополнительной гидрофобизации, например, пленочным покрытием из фторполимера.

Достаточно прочную фиксацию кобальта-60 на ПВС-волокнах осуществляли также с помощью магнийорганического синтеза. Для этого ПВС-волокно обрабатывали аммониевооксониевым комплексом иодистого метилмагния, который получали добавлением пиридина к раствору реактива Гриньяра. Полученное волокно содержит до 15 мол. % магнийиодалкоголятных групп и взаимодействует с солями кобальта-60 с образованием алкоголятов кобальта.

Все рассмотренные способы модификации обеспечивают волокнам и изделиям на их основе высокую радиационную активность при сохранении хороших прочностных показателей, гибкости, эластичности и других свойств, характерных для волокнистых материалов.

ПРИМЕЧАНИЯ

«Линтекс» ООО (обр. 1991) - разработчик и производитель шовных материалов (кетгута простого, рассасывающихся синтетических плетеных нитей на основе полигликолевой кислоты, мононитей из полидиоксанона - «Моносорб», нитей «Фторэкс», повышающих надежность узла и атравматичность шовного материала, антимикробных нитей «Капрогенет» и др.), сетчатых эндопротезов, биологически активного раневого покрытия «Биатравм» и других нитей и изделий медицинского назначения.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ