Тема: Изучение свойств ткани.
Обучающая цель:
Научить делать правильный выбор ткани на изделие;
Способствовать развитию умения определять свойства ткани.
Воспитательная цель:
Воспитание культуры поведения на уроке;
Воспитание ответственного поведения в жизни;
Развивающая цель:
Развитие творческого подхода к заданной цели;
Развитие аналитических способностей (анализ, сравнение);
Развитие творческих способностей обучающихся.
Требуемая IT подготовка
При подготовке использованы средства Pow e r Point для создания презентаций, Microsoft Word для подготовки приложений, образцов составления устного выступления.
В процессе подготовки к уроку использовались ресурсы: компьютерные программные средства - Microsoft Word , материалы интернет-ресурсов.
Оборудование и материалы:
Презентация Pow e r Point «Свойства ткани», образцы ткани, ножницы, емкость с водой, округлая сфера (глобус).
Задачи урока:
Учится применять их при выборе ткани.
Ход урока
Организационный момент. Приветствие.
Отметить присутствующих и отсутствующих учеников на уроке.
2. Изучение новой темы. Введение.
Учитель на доске пишет словосочетание «ВЫБОР ТКАНИ» и задает вопрос: «Какие ассоциации возникают у вас с этим словосочетанием?».
Ответы учеников: «Для чего. Для кого. Из чего. Где купить».
Учитель: Из этого мы можем сделать ВЫВОД, что прежде чем выбрать ткань, необходимо подготовиться к этому процессу. Здесь нужны определенные знания. А если мы сделаем не правильный выбор, то в итоге, изделие не будет отвечать требованиям.
Так какая же ЦЕЛЬ стоит перед вами?
Ученики: Научиться делать правильный выбор ткани на изделие.
Учитель: Для этого нам необходимо знать характер, свойства ткани.
Задачи урока:
Познакомится со свойствами ткани.
Научится их применять при выборе ткани.
Учитель включает презентацию:
1 слайд: Свойства ткани
2 слайд: В природе существует три основных вида свойств:
Физико-механические, гигиенические, технологические.
3 слайд: К физико-механическим относятся такие свойства, как прочность, сминаемость и драпируемость.
Давайте разберем подробней каждое свойство.
4 слайд: Устойчивость ткани к стирке, воздействию солнечных лучей, к трению, к растяжению.
Устойчивость ткани к стирке – это когда ткань после стирки не потеряла свою форму и цвет.
Устойчивость ткани к воздействию солнечных лучей – ткань считается прочной, если при долгом нахождении на солнце не потеряла свой цвет, т.е. не выгорела.
Устойчивость ткани к трению - любая одежда, которую мы носим постоянно, соприкасается с различными поверхностями, после чего могут образовываться потертости и катышки.
Устойчивость ткани к растяжению – хороший пример с детскими х/б колготками, которые очень быстро теряют свою форму и сильно растягиваются в коленках.
Вывод:
Вопрос учителя: «Скажите, девочки, в какой ситуации мы сталкиваемся с этим свойством?».
Ответ учеников: При стирке шерстяных вещей. Они обладают малой устойчивостью к стирке.
5 слайд: Сминаемость- свойство ткани сминаться.
Практический эксперимент. Раздать два образца ткани. Ученики загибают кончик образцов и держат 5 – 10 секунд. Затем разгибают и определяют сминаемость каждого образца: высокая или низкая сминаемость.
Вывод:
Вопрос учителя: Скажите, малосминаемость – это хорошо или плохо, в каких случаях мы учитываем сминаемость ткани?
(Привести пример с юбкой – карандаш, деловой стиль).
6 слайд: Драпируемость – это свойство ткани под собственным весом образовывать складки.
Практический эксперимент. Необходимо взять два глобуса и на каждый поместить образец ткани разного качества: с высокой и низкой драпируемостью.
Ученики сравнивают какая ткань способна образовать больше складок, а какая наоборот.
Вопрос учителя: В каких случаях мы можем применить это свойство?
(Привести пример со шторами, ламбрекенами, широкими юбками).
Повторение:
7 слайд: К гигиеническим свойствам относятся: гигроскопичность, пылеемкость, теплозащитность.
8 слайд: Гигроскопичность – это свойство ткани впитывать влагу выделяемую телом человека и выпускать ее в окружающую среду.
Вопрос учителя: Какие ассоциации возникают у вас с этой картинкой?
Ответ учеников: на физкультуру одеваем одежду из натуральных тканей, чтоб телу было комфортно и легко дышалось.
Вопрос учителя: (Указать на картинку) А если это не натуральная ткань, а синтетическая куда пойдут стрелочки?...
Практический эксперимент: Взять два образца ткани и опустить в воду. Сравнить какой образец обладает высокой или низкой гигроскопичностью.
Вывод:
Вопрос учителя: Какой же вывод мы можем сделать, познакомившись с этим свойством?
Ответ учеников: Одежда ближе к телу должна обладать высокой гигроскопичностью, чтобы телу было комфортно.
9 слайд: Пылеемкость – это свойство ткани задерживать пыль на своей поверхности.
Вопрос учителя: Скажите, от чего же зависит пылеемкость?
Ответ учеников: От поверхности. Если поверхность ткани гладкая, то пыль с нее легко слетает, а если шероховатая, то ткань способна накопить в себе очень много пыли.
Учитель: Поднять двух девочек и на их одежде определить какая обладает высокой или малой пылеемкостью.
Как же можно бороться с этим? Да, просто, чаще стирать и чистить изделие.
10 слайд: Теплозащитность – свойство ткани удерживать тепло выделяемое телом человека.
Учитель: Это свойство не требует объяснений. Скажите, какие ткани обладают высокой теплозащитностью, а какие малой?
Вопрос учителя: В каком случае мы можем применить это свойство?
(привести пример с шерстяным жакетом или юбкой для зимнего периода).
11 слайд: К технологическим свойствам относятся: скольжение, осыпаемость нитей, усадка.
12 слайд : Осыпаемость нитей на швах – это выпадение нитей из срезов ткани.
Практический эксперимент: берем два образца ткани и пытаемся выдернуть нитки из срезов ткани. Сравнить образцы. Если нити легко удаляются, то ткань обладает высокой осыпаемостью, а если необходимо приложить усилие, то ткань обладает средней или малой осыпаемостью.
Вывод:
Вопрос учителя: Так при какой работе мы можем столкнуться с этим свойством?
Ответ ученика: При раскрое ткани.
Учитель: Правильно. Значит когда мы раскраиваем ткань, имеющую высокую осыпаемость, то мы припуски на швы даем несколько больше чем обычно.
13 слайд: Усадка – это свойство ткани уменьшаться в размерах после влажно-тепловой обработки.
Зрительный эксперимент: Я сама провела эксперимент взяла кусочек ткани из натуральных волокон произвела ВТО с горячим утюгом, что привело к изменению размеров этого кусочка ткани. Мы знаем, что изделия из натуральных волокон «садятся» после стирки.
Вопрос учителя: Если мы решили шить блузку из хлопчатобумажной ткани, о чем мы задумаемся?
Ответ ученика: Что же делать, чтоб избежать усадки?
Учитель: Есть такой термин в технологии «декатировка» ткани – это отпаривание ткани горячим паром перед раскроем.
Вывод:
Вывод напрашивается сам по себе. Зная об этом свойстве, мы правильно подготовим ткань к раскрою.
14 слайд: Скольжение – это свойство ткани сдвигаться во время раскроя.
Практический эксперимент: У вас на столе лежат два образца ткани и ножницы. Сложите ткань пополам и попробуйте разрезать.
Вопрос учителя: Какие трудности возникли при разрезании?
Ответ ученика: Шелковый образец скользит при разрезании и доставляет трудности,
а хлопчатобумажный хорошо разрезался.
Вывод: При выборе ткани с высокой степенью скольжения, нужно быть готовым к трудностям при обработке.
Например, при раскрое лучше закалывать булавками, резать острыми ножницами.
Контроль
Мы с вами изучили различные свойства ткани. Давайте проведем небольшое тестирование.
Учитель раздает карточки с вопросами. Ученик должен вычеркнуть лишние свойства. За каждый правильный ответ даем 1 балл: 7-9 баллов оценка «5»; 5-7 баллов оценка «4»; 2-4 балла оценка «3» .
Физико-механические
Прочность
Усадка
Осыпаемость
Сминаемость
Драпируемость
Гигроскопичность
Гигиенические
Прочность
Теплозащитность
Гигроскопичность
Пылеемкость
Драпируемость
Сминаемость
Технологические
Скольжение
Драпируемость
Прочность
Осыпаемость
Усадка
Гигроскопичность
Подведение итогов урока. Рефлексия.
Слово учителя: Девочки, в начале урока мы с вами ставили две задачи. Давайте вспомним какие:
Изучить свойства ткани
Учиться применять их на практике.
Вопрос учителя : По вашему мнению, мы выполнили задачи урока? Вам понравился урок? Сформулируйте свой ответ, начиная со слова «Я …».
Физико-механическиеПрочность
Усадка
Осыпаемость
Сминаемость
Драпируемость
Гигроскопичность
Гигиенические
Прочность
Теплозащитность
Гигроскопичность
Пылеемкость
Драпируемость
Сминаемость
Технологические
Скольжение
Драпируемость
Прочность
Осыпаемость
Усадка
Гигроскопичность
Физико-механические
Прочность
Усадка
Осыпаемость
Сминаемость
Драпируемость
Гигроскопичность
Гигиенические
Прочность
Теплозащитность
Гигроскопичность
Пылеемкость
Драпируемость
Сминаемость
Технологические
Скольжение
Драпируемость
Прочность
Осыпаемость
Усадка
Гигроскопичность
Физико-механические
Прочность
Усадка
Осыпаемость
Сминаемость
Драпируемость
Гигроскопичность
Гигиенические
Прочность
Теплозащитность
Гигроскопичность
Пылеемкость
Драпируемость
Сминаемость
Технологические
Скольжение
Драпируемость
Прочность
Осыпаемость
Усадка
Гигроскопичность
Физико-механические
Прочность
Усадка
Осыпаемость
Сминаемость
Драпируемость
Гигроскопичность
Гигиенические
Прочность
Теплозащитность
Гигроскопичность
Пылеемкость
Драпируемость
Сминаемость
Технологические
Скольжение
Драпируемость
Прочность
Осыпаемость
Усадка
Гигроскопичность
Вискозное волокно представляет собой чистую целлюлозу, полученную из еловой древесины (щепы) без каких-либо примесей. В зависимости от назначения вискоза может иметь блестящую или матовую поверхность. Изменяя блеск, толщину и извитость волокон, вискозной ткани можно придать вид шелка, хлопка или шерсти. Применяя утолщенные вискозные нити, можно добиться имитации льняного полотна.
Вискозные ткани уступают по прочности натуральному шелку, хотя вырабатываются и сверхпрочные вискозные ткани. В мокром состоянии их прочность значительно снижается - на 50-60 %. Вискоза лучше, чем хлопок, впитывает влагу, но уступает ему в износоустойчивости.
Горят волокна вискозы так же, как льняные и хлопковые: быстро, ровно, ярким пламенем, пахнут жженой бумагой, оставляют легко рассыпающуюся золу светло-серого цвета. Волокна вискозы в отличие от растительных волокон чувствительны к действию щелочей и кислот.
Для ацетатного волокна сырьем служат отходы древесины и хлопка. Шелковые ткани из ацетатного волокна внешне очень похожи на натуральный шелк, имеют блестящую поверхность.
Ткани из ацетатного волокна плохо впитывают влагу, но быстро сохнут; они обладают меньшей прочностью, чем вискоза, но большей упругостью, поэтому почти не мнутся, хорошо сохраняют форму. Ацетат не переносит сильный нагрев и плавится при температуре 210 °С.
Ткани из синтетических волокон
Синтетические ткани производят из волокон, получаемых в результате сложных химических реакций. Они отличаются друг от друга химическим составом, свойствами, характером горения.
В разных странах эти волокна называются по-разному, поэтому остановимся только на наиболее распространенных волокнах и тканях из них.
Ткани из полиэстера, лавсана, кримплена мягкие и гибкие, но очень прочные. Они практически не мнутся, хорошо закрепляют форму при нагревании, держат складки и плиссе, не выгорают на солнце, не поражаются молью и микроорганизмами. Их недостаток - низкая гигроскопичность.
Нейлон, капрон, дедерон - самые прочные из всех синтетических волокон. Ткани из этих волокон жестковаты на ощупь, имеют гладкую поверхность, прочны на разрыв, устойчивы к истиранию, не выцветают и мало мнутся, не поражаются молью и микроорганизмами. Из недостатков можно отметить плохую впитываемость и чувствительность к высоким температурам.
Акрил, нитрон имеют вид объемных извитых волокон, поэтому ткани из них очень напоминают шерсть. Они обладают теми же свойствами, что и ткани из полиэстера, очень чувствительны к высокой температуре: быстро плавятся, приобретая коричневый цвет, затем горят коптящим пламенем.
Эластан (лайкра) чаще всего используется в смеси с другими волокнами. Эластановые волокна очень эластичны при растяжении, способны увеличивать свою длину в семь раз, а затем сокращаться до первоначального размера.
Ткани с эластаном применяют при изготовлении облегающей одежды: брюк, джинсов, трикотажа, чулочно-носочных изделий. Такая одежда прилегает к фигуре и не стесняет движений. Изделия с эластаном хорошо растягиваются, мало мнугся и отличаются прочностью.
Сравнительная характеристика свойств тканей из различных волокон представлена в таблице 5. Ткани перечислены в порядке убывания свойств.
Таблица 5. Сравнительная характеристика свойств тканей из различных волокон
|
Прочность |
Усадка |
Гигроско- |
Эластич- |
Отстиры- |
|
1. Эластан |
1. Эластан |
|||
|
2. Полиэстер |
2. Полиэстер |
|||
|
4. Вискоза |
||||
|
5. Полиэстер |
||||
|
7. Вискоза |
7. Вискоза |
|||
|
9. Полиэстер |
9. Вискоза |
|||
|
10. Эластан |
10. Эластан |
10. Шерсть |
Практическая работа № 9
Определение состава тканей и изучение их свойств
Инструменты и материалы: рабочая коробка, образцы материалов из хлопка, льна, шерсти, натурального шелка, шелка из искусственных и синтетических волокон; блюдце или кювета с водой; тигель для поджигания нитей.
- Изучите материал этого параграфа.
- Выберите шесть образцов из всех предложенных материалов.
- Определите на ощупь степень гладкости и мягкости каждого образца.
- Определите сминаемость образцов: зажмите каждый из них в кулаке, подержите так 30 с, а затем раскройте ладонь.
- Выньте две нити из каждого образца и намочите одну из них в блюдце с водой. Разорвите сначала сухую, а затем мокрую нить. Определите, меняется ли при этом их прочность.
- Выньте нить из каждого образца и подожгите в тигле. Проанализируйте вид пламени, запах и оставшийся после горения пепел.
- Заполните в рабочей тетради таблицу 6, отметив наличие того или иного свойства.
Таблица 6. Определение состава тканей по их свойствам
- Обобщив полученные данные, определите сырьевой состав каждого образца ткани.
- Подумайте, какой по составу должна быть ткань для следующих изделий:
- летнее платье;
- шторы;
- обивка для мебели;
- ночная сорочка;
- свитер для зимних видов спорта;
- купальник;
- зонтик;
- плащ.
Новые понятия
Вискозное волокно, ацетатное волокно, ткани из синтетических волокон.
Контрольные вопросы
1. Для чего необходимо знать волокнистый состав тканей? 2. Где используют ткани из химических волокон? 3. Какими свойствами обладают вискозные ткани? 4. Одежда из каких тканей преобладает в вашем гардеробе?
Искусственные ткани — гладкие, с резким или матовым блеском, скользкие, на срезах осыпаются, стойки к истиранию, сильно мнутся. У них неплохие гигиенические свойства и очень невысокие теплозащитные.
Эти ткани легко стираются в мыльных растворах, быстро сохнут, хорошо разглаживаются утюгом, но на поверхности, при несоблюдении параметров влажно-тепловой обработки, могут образовываться заломы, ласы.
Ткани из вискозного волокна значительно теряют прочность в мокром состоянии, но при высыхании ее полностью восстанавливают. Эти ткани воздухопроницаемы (способны пропускать воздух и обеспечивать вентилируемость).
Синтетические ткани
Синтетические ткани по сравнению с искусственными обладают худшими гигиеническими свойствами. Лавсан и нитрон по внешнему виду напоминают шерсть, имеют хорошие теплозащитные свойства, увеличивают водопроницаемость (способность материала пропускать влагу при определенном давлении).
Ход работы
При определении свойств волокон и тканей сравнивайте полученные данные с данными таблиц.
- Рассмотреть образцы тканей. Определить искусственные и синтетические ткани по характеру горения. Заполнить таблицу.
- Сжать образцы несколько раз в руке в течение 30 с, определить их сминаемость.
- Намочить образцы, сравнить их прочность с прочностью сухих.
- Отрезать от образца полоску ткани шириной 0,2 см, длиной 2 см. Держа ее пинцетом, поджечь, по характеру горения определить вид волокна.
- Препаровальной иглой отделить от образцов по нескольку нитей, определить, какая ткань обладает большей осыпаемостью.
- Ответить на вопросы:
1. Какие физикомеханические, гигиенические свойства ткани вы определяли?
2. Какие ткани обладают лучшими физикомеханическими свойствами?
3. Какая ткань самая прочная?
Зная волокнистый состав тканей и свойства волокон, можно определить назначение ткани, ее поведение при раскрое, пошиве, влажнотепловой обработке, носке.
Признаки определения искусственных и синтетических тканей
| Характерные признаки определения тканей | Показатели пр изнаков тканей | |||
| вискозных | ацетатных | капрона | нитрона | |
| Блеск | Резкий | Матовый | Резкий | Матовый |
| Гладкость поверхности | Гладкая | Гладкая | Гладкая | Шероховатая |
| Мягкость | Мягкая | Мягкая | Жесткая | Мягкая |
| Сминаемость | Сильная | Средняя | Малая | Средняя |
| Осыпаемость | Большая | Большая | Очень большая | Малая |
| Прочность в мокром состоянии | Малая | Средняя | Большая | Большая |
| Действие ацетона | — | Растворяется | — | — |
| Действие уксусной кислоты | — | Растворяется на холоде | Растворяется при нагреве | — |
| Горение | Смотрите таблицу – | Смотрите таблицу – | Смотрите таблицу – | Смотрите таблицу – |
Лабораторно-практическая работа
Определение искусственных и синтетических тканей
Оборудование: образцы тканей, рабочая коробка, (указанны в таблице выше).
Ход работы
- Рассмотреть образцы тканей. Определить искусственные и синтетические ткани по характеру горения. Заполнить таблицу (смотрите таблицу ниже).
- Составить коллекцию искусственных и синтетических тканей.
- Ответить на вопросы:
1. Какими свойствами обладает вискозный шелк?
2. Чем по внешнему виду отличается ацетатный шелк от капрона?
3. Как горит вискозный шелк?
4. Какая ткань растворяется в ацетоне?
| Название ткани | Признаки определения | |||
| По внешнему виду | На ощупь | На прочность в мокром состоянии | По горению | |
| Вискозный шелк | – | – | – | – |
| Ацетатный шелк | – | – | – | – |
| Капрон | – | – | – | – |
| Нитрон | – | – | – | – |
«Обслуживающий труд», С.И.Столярова, Л.В.Домненкова
«Аппликация из ткани» - Декоративные: Резать кончиками - нельзя, серединкой - можно. А теперь несколько рекомендаций! Предметные: Вы познакомились с лоскутной техникой «аппликация». Мал лоскуток да дорог! Сказки, рассказы… Изображающие узор или орнамент. I. Обращайтесь с ножницами очень осторожно. Аппликация из ткани. «Всё что делаем мы сами Называем чудесами!».
«Состав слова» - Составить алгоритм выделения значимых частей в слове. Сочинить сказку о составе слова. Проблема (педагогическая). Выяснить, какие части есть у слов. Ученики допускают ошибки при разборе слов по составу. Составить справочник. Выяснить, как из отдельных частей образуются слова. Предмет: Русский язык.
«Ткани и органы» - Группа Средняя Агглютиногены Агглютинины. Мочевыделительная. Мышечные ткани. Пищеварительная. Печень. Легкие. IV группа. Почка. Гортань. Лимфатическая. Дыхательная. Эпителиальная ткань. Мускулатура. Нервная. Головной мозг. II группа. Скелет. А ещё сможете определить группу своей крови… «Расширенное изучение анатомии человека».
«Ткани человека» - Хрящевая ткань. Жировая ткань. Порядок работы: Эпителий молочной железы включает клетки кубической формы, выделяющие молоко. Железистый эпителий. Демонстрационная лабораторная работа. Клетки самого нижнего слоя (слева) деляться, обновляя ткань. Эпителий молочной железы. Таблица. Верхний слой отмерших клеток (справа) постоянно слущивается.
«Ткани растений» - Служат для сохранения питательных веществ. Для газообмена и транспирации в пробке формируются чечевички. Клеточные стенки неравномерно утолщены. Трахеиды. Повторение. Ситовидные трубки. Перечислите основные виды покровных тканей. Возникают на базе первичных. Чаще встречаются у высших споровых и голосеменных растений.
«Лабораторные работы по Windows» - Разработка пользовательских форм в VBA. Excel. Вставка и редактирование рисунков, схем и чертежей Лабораторная работа №3_1. Работа с окнами и приложениями в Windows. Windows. WORD. Создание баз данных. Форматирование текста в редакторе Word. Разделы курса. Создание и редактирование диаграмм в документах word.
ID: 2015-07-6-A-5344
Оригинальная статья
Калмин О.В., Венедиктов А.А.*, Никишин Д.В., Живаева Л.В.*
ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Минобрнауки России; * Общество с ограниченной ответственностью «Кардиоплант»
Резюме
Цель : разработка метода химико-ферментативной обработки ксеноперикарда с целью получения нового материала с низкой биорезорбцией. Методы. Материалом исследования были образцы ксеноперикарда, обработанные стандартным и модифицированным химико-ферментативными методами. Часть образцов ксеноперикарда подвергали исследованию механических свойств. Другая часть образцов имплантировалась экспериментальным животным. Сроки имплантации составили 2 недели, 1 и 2 месяца. После выведения животных из эксперимента производилось гистологическое исследование образцов. Результаты. Установлено, что ксеноперикардиальная пластина, обработанная модифицированным методом, обладает более высоким модулем упругости, большей прочностью и меньшей растяжимостью, в отличие от материала, обработанным запатентованным химико-ферментативным методом. Повышение прочности и упругости, но снижение растяжимости образцов экспериментальной группы связано с обработкой глутаровым альдегидом в более высокой концентрации. В связи с этим биодеградация и биоинтеграция в образцах, подвергшихся стандартной обработке, активно выявляются уже в конце первого месяца после имплантации, в отличие от ксеноперикарда, обработанного модифицированным способом, у которого данные процессы проявляются к концу второго месяца. Заключение . Изучение деформативно-прочностных свойств и микроморфологии ксеноперикардиальной пластины на разных этапах эксперимента подтверждает, что модернизированный метод химико-ферментативной обработки ксеноперикарда позволяет создать биоматериал, обладающий лучшими упруго-эластическими характеристиками и характеризующийся более низкой скоростью биорезорбции и замещения собственной соединительной тканью реципиента.
Ключевые слова
Ксеноперикард, тканевая инженерия, химико-ферментативная обработка, биорезорбция, механические свойства
Введение
О.В. Калмин - ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Минобрнауки России, кафедра анатомии человека, заведующий кафедрой, доктор медицинских наук, профессор; А.А. Венедиктов - Общество с ограниченной ответственностью «Кардиоплант»; Д В. Никишин - ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Минобрнауки России, кафедра анатомии человека, доцент, кандидат медицинских наук; Л.В. Живаева - Общество с ограниченной ответственностью «Кардиоплант».
На современном этапе развития в реконструктивной медицине одной из наиболее актуальных является проблема подбора материалов для проведения реконструктивных хирургических манипуляций.
Хорошо известно, что «идеальный» трансплантат должен отвечать следующим требованиям: не приводить к воспалительной реакции; не оказывать токсического и иммуногенного действия; должен сохранять заявленные свойства как на этапе хранения, так и в организме, в который он был имплантирован; обладать способностью к физиологической деградации с образованием безопасных продуктов распада; обладать необходимой скоростью деградации, соответствующей процессам образования новой соединительной ткани; давать возможность нанесения биологически активных веществ на его поверхность; должен обладать эффективной и универсальной возможностью стерилизации; иметь длительные сроки хранения.
Наиболее часто в клинической медицине для трансплантации используют следующие основные виды материалов: аутотрансплантаты, аллотрансплантаты и синтетические материалы.
Аутотрансплантаты - это собственные ткани организма пациента. Этот материал имеет значительный плюс, он высоко биосовместим, но при проведении хирургических манипуляций с его использованием врачу приходится забирать материал и, как следствие, травмировать пациента, что увеличивает период реабилитации пациента .
Аллотрансплантаты - это ткани и органы, взятые от донора (человека). В качестве донора может выступать трупный материал. Данный материал труднодоступен, т.к. в Российской Федерации практически отсутствуют банки с алломатериалами. При этом такой материал может нести в себе риск заражения различными инфекциями, что является недопустимым в клинической медицине .
Синтетические материалы широко распространены в практической медицине, имеют относительно небольшую стоимость, но обладают малым уровнем биоинтеграции и довольно часто отторгаются .
Ксенотрансплантаты - это ткани и органы, которые взяты от животных. Их использование началось еще в конце XX века, однако они редко использовались из-за несовершенной методики изготовления ксеноматериала: оставшиеся в материале клетки запускали иммунный ответ, что способствовало отторжению имплантатов.
Основной причиной антигенности являются клетки ксеноматериала, а также глизоамингликаны. Именно поэтому в процессе подготовки необходимо разрушить клетки и вывести их из материала. Суть наиболее распространенного метода обработки ксеноперикарда, использующегося на данный момент (Патент на изобретение РФ № 2197818 от 28.10.2008 г.), состоит в том, что фермент разрушает носители антигенности, а вследствие обработки ткани гипертоническими растворами хлорида натрия фрагменты клеток удаляются из материала. При этом волокна соединительной ткани остаются незатронутыми и сохраняют свою структуру, а дальнейшая обработка глутаровым альдегидом превращает ткань ксеноматериала в биополимер. Однако данный метод не лишен недостатков и требует дальнейшего развития и оптимизации.
Цель
Целью настоящего исследования явилась разработка метода химико-ферментативной обработки ксеноперикарда с целью получения нового материала с низкой биорезорбцией.
Материал и методы
Взятие ксеноперикарда производилось не позднее 20 минут с момента забоя животного. Полученный перикард погружался в физиологический раствор и доставлялся в лабораторию для дальнейшей обработки. Образцы были разделены на 2 группы: опытную и контрольную. В каждой группе исследовалось по 20 образцов ксеноперикарда.
Контрольная группа была обработана стандартным методом (Патент РФ № 2197818 от 28.10.2008 г.). Опытную группу образцов ксеноперикарда подвергали действию протеолитического фермента при различных режимах: изменяли время обработки, концентрацию протеолитического фермента, температуру при обработке, уровень рН, а также концентрацию сшивающего агента, в качестве которого служил раствор глутарового альдегида. Подобная модель ткани, будучи относительно «сильно зашитой», в теории должна обладать пониженной скоростью биоразложения. В конце обработки ксеноперикарда проводился гистологический контроль материала на наличие клеточных элементов и сохранность коллагеновых и эластических волокон ксеноперикарда.
На половине образцов из каждой группы изучали деформативно-прочностные свойства биоматериала. Исследование проводили на испытательной машине INSTRON-5944 BIO PULS, при этом изучались: максимальная нагрузка, максимальная относительная деформация, модуль упругости, напряжение при растяжении при максимальной нагрузке. Во время измерений образцы смачивались в физиологическом растворе.
Оставшиеся 10 образцов из каждой группы имплантировали экспериментальным животным. При проведении эксперимента соблюдались положения Европейской Конвенции по защите экспериментальных животных (1986 г.). В качестве экспериментальных животных выступали белые крысы породы Wistar массой до 260 г. Экспериментальных животных содержали на обычной диете. Экспериментальную модель создавали путем имплантации образцов материалов животным под кожу в область межлопаточного пространства. Операция проводилась в условиях стерильности под масочным эфирным наркозом. Подкожные полости формировали тупым способом с помощью стерильного шпателя. Разрез ушивали рассасывающейся нитью. Срок имплантации составил 2 недели, 1 месяц и 2 месяца. По истечении сроков образцы из каждой экспериментальной группы извлекали и производили гистологический анализ материала. Образцы тканей фиксировали в нейтральном 10%-ном формалине, проводили через батарею спиртов возрастающей концентрации и заливали в парафин. Парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином-эозином и по методу Вейгерта-Ван-Гизона. Используя микроскоп с цифровой фото насадкой, разрешением 7 мегапикселей с каждого гистологического препарата было получено по три фотографии. На микрофотографиях изучали: состояние коллагеновых и эластических волокон; наличие и характер клеточных элементов; наличие новообразованных кровеносных сосудов; явления биоинтеграции и биодеградации; наличие и степень воспалительной реакции.
Результаты
Исследование деформативно-прочностных свойств. Исследование выявило, что образцы ксеноперикардиальной пластины, обработанные запатентованным и экспериментальным методами, имеют различные деформативно-прочностные свойства (табл. 1).
Модуль упругости (модуль Юнга) пластин ксеноперикарда экспериментальной группы был выше в 1,52 раза, чем в контрольной группе. Наоборот, максимальная относительная деформация образцов экспериментальной группы была ниже в 1,32 раза по сравнению с контрольной. Образцы экспериментальной группы обладали более значительной прочностью по сравнению с контрольной группой, прошедшей запатентованную обработку (в 1,36 раза). Повышение прочности и упругости, но снижение растяжимости образцов экспериментальной группы связано с обработкой глутаровым альдегидом в более высокой концентрации. В результате такой обработки происходит образование большего количества поперечных сшивок между коллагеновыми волокнами. Вследствие этого коллагеновая сеть становилась более плотной, а весь ксеноматериал становится более прочным и упругим, но менее растяжимым.
Значение напряжения при максимальной нагрузке в контрольной группе незначительно отличалось от аналогичного показателя экспериментальной группы. Следовательно, такой вид модификации ксеноперикардиальной пластины не оказывает сильного влияния на распределение сил между волокнами при приложении нагрузки в виде одноосного растяжения.
Микроскопическое исследование.
1. Обработка ксеноперикарда стандартным методом. При гистологическом исследовании контрольных образцов ксеноперикарда, прошедших стандартную обработку, было установлено, что при окраске гематоксилином и эозином клеточные элементы не выявлялись; при окраске по методу Вейгерта-Ван-Гизона, несмотря на обработку ксеноперикарда агрессивными веществами и разрушение клеточных элементов, состояние эластических и коллагеновых волокон оставалось без изменений.
При исследовании ксеноперикарда на 14-е сутки после имплантации при окраске гематоксилином и эозином отмечались было установлено, что в 2 образцах имелась слабо выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация (в среднем на 2/3 от общей толщины ксеноперикардиальной пластины) с включением эпителиоидных клеток и клеток фибропластического ряда, в 1 образце - умеренно выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация. Вокруг имплантированных образцов ксеноперикарда сохранялась умеренная клеточная инфильтрация, наблюдалось образование грануляционной ткани с единичными новообразованными сосудами (рис. 1).
Рис. 1. Контрольные образцы ксеноперикарда (а - ксеноперикард, обработанный стандартным методом, окраска гематоксилином-эозином, х200; б - ксеноперикард, обработанный стандартным методом, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; в - ксеноперикард, обработанный модифицированным методом, окраска гематоксилином-эозином, х200; г - ксеноперикард, обработанный модифицированным методом, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400)
При анализе гистологических препаратов, окрашенных по Вейгерту-Ван-Гизону, выявлено частичное разрушение коллагеновых и эластических волокон, что свидетельствует об активных процессах биодеградации исследуемого фрагмента ксеноперикарда.
К концу первого месяца эксперимента в местах прилегания трансплантата к тканям реципиента отмечались выраженные пролиферативные процессы. Ксеноперикардиальная пластина имела однородную структуру, по наружной поверхности была инфильтрирована лимфоцитами и гистиоцитами. Пластина была окружена выраженным инфильтрационным валом. В составе клеточного инфильтрата встречались плазматические клетки, лимфоциты, гистиоциты, клетки фибробластического ряда. В области контакта с материалом преобладают лимфоциты и гистиоциты, на периферии грануляционного вала - пролиферирующие фибробласты и очаги новообразованного коллагена. В зоне вокруг ксеноперикарда определялись новообразованные кровеносные сосуды. При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону выявлялись формирующиеся собственные коллагеновые и эластические волокна.
Через 2 месяца после начала эксперимента на поверхности материала отмечались явления биодеградации. Было обнаружено практически полное врастание собственной соединительной ткани и новообразованных сосудов, значительное уменьшение количества лимфоцитов и макрофагов в инфильтрате. Фибробласты активно синтезировали соединительнотканный каркас вокруг трансплантата. При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону определялось большое количество новообразованных собственных коллагеновых и эластических волокон. Подобные изменения свидетельствовали об активном процессе биодеградации ксеноперикардиальной пластины и интеграции в нее собственной соединительной ткани с дальнейшим полным замещением имплантата (рис. 2).
Рис. 2. Ксеноперикард, обработанный стандартным методом, (а - 14-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200, б - 14-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; в - 30-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; г - 30-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; д - 60-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; е - 60-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400)
2 . Обработка ксеноперикарда модифицированным методом. При гистологическом исследовании контрольных образцов ксеноперикарда, обработанных модифицированным методом, было выявлено, что при окраске гематоксилином-эозином клеточные элементы не выявлялись; при окраске по Вейгерту-Ван-Гизону состояние эластических волокон и коллагеновых волокон оставалось без изменений, но они имели более рыхлое пространственное расположение.
При гистологическом исследовании ксеноперикарда на 14-е сутки в образцах при окраске гематоксилином-эозином выявлялась умеренная лимфогистиоцитарная инфильтрация: в одном образце отмечались процессы инкапсуляции, в остальных образцах лейкоциты проникали на 1/3 от общей толщины пластины.
При анализе препаратов, окрашенных по Вейгерту-Ван-Гизону, отмечалось частичное разрушение коллагеновых и эластических волокон на всю глубину лимфогистиоцитарной инфильтрации, а в толще ксеноперикардиальной пластины наблюдались коллагеновые и эластические волокна без изменений, что говорит о слабо активных процессах биодеградации исследуемого объекта.
К концу 1-го месяца эксперимента в тканевом ложе трансплантата отмечаются выраженные пролиферативные процессы. Материал трансплантата имел однородную структуру, по поверхности был инфильтрирован лимфоцитами и гистиоцитами. Трансплантат был окружен выраженным инфильтрационным валом. В составе клеточного инфильтрата выявлялись лимфоциты, гистиоциты, плазматические клетки, клетки фибробластического ряда. В области контакта собственных тканей с материалом имплантата преобладали лимфоциты и гистиоциты, по периферии грануляционного вала - пролиферирующие фибробласты и очаги новообразованного коллагена. В реактивной зоне вокруг ксеноперикарда выявлялись новообразованные кровеносные сосуды. При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону были найдены формирующиеся собственные коллагеновые и эластические волокна.
Через 60 суток обнаруживались явления биодеградации материала на наружной его поверхности, было выявлено практически полное прорастание в пластину собственной соединительной ткани и новообразованных сосудов. Отмечалось значительное уменьшение количества лимфоцитов и макрофагов в воспалительном инфильтрате. Пролиферирующие фибробласты активно формировали соединительнотканный каркас вокруг трансплантата.
При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону выявлялось значительное количество собственных коллагеновых и эластических волокон. Выявленные тканевые изменения подтверждали наличие активного процесса биодеградации ксеноперикарда и интеграции в него собственной соединительной ткани с последующим замещением ксеноперикарда (рис. 3).
Рис. 3. Ксеноперикард, обработанный модифицированным методом (а - 14-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; б - 14-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; в - 30-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; г - 30-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; д - 60-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; е - 60-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400)
Обсуждение
Полученные в ходе проведенных экспериментальных исследований данные показывают, что ксеноперикардиальная пластина, обработанная модифицированным методом, обладает более высоким модулем упругости, большей прочностью и меньшей растяжимостью, в отличие от материала, обработанным запатентованным химико-ферментативным методом, меньше деформируется. Повышение прочности и упругости, но снижение растяжимости образцов экспериментальной группы связано с обработкой глутаровым альдегидом в более высокой концентрации. В результате такой обработки происходит образование большего количества поперечных сшивок между коллагеновыми волокнами.
В связи с этим биодеградация и биоинтеграция в образцах, подвергшихся стандартной обработке, активно выявляются уже в конце первого месяца после имплантации, в отличие от ксеноперикарда, обработанного модифицированным способом, у которого данные процессы проявляются к концу второго месяца. Полученные данные подтверждают довольно высокую эффективность применения модифицированной ксеноперикардиальной пластины в реконструктивных операциях, когда необходимо длительное сохранение механической прочности трансплантата.
Заключение
Изучение деформативно-прочностных свойств и микроморфологии ксеноперикардиальной пластины на разных этапах эксперимента подтверждает, что модернизированный метод химико-ферментативной обработки ксеноперикарда позволяет создать биоматериал, обладающий лучшими упруго-эластическими характеристиками и характеризующийся более низкой скоростью биорезорбции и замещения собственной соединительной тканью реципиента. Результаты исследования позволяют предположить большую эффективность применения ксеноперикардиального имплантата, обработанного модифицированным методом, для восстановления соединительной ткани реципиента. Эти ксеноперикардиальные пластины могут применяться как самостоятельный пластический материал для использования в реконструктивных операциях, требующих имплантаты с указанными свойствами, так и в качестве матрицы для нанесения стволовых клеток, используемых в генной инженерии.
Конфликт интересов. Работа выполнена в рамках приоритетного направления научно-исследовательской деятельности Пензенского государственного университета на 2011-2015 годы № 4 «Биомедицинский кластер».
Литература
- Сравнительный анализ использования аутотрансплантата из связки надколенника и учетверенного сухожильного трансплантата m. semitendinosus и m.gracilis для пластики ПКС // VIII конгресс Российского артроскопического общества: программа и тезисы / Д.С. Афанасьев, А.В. Скороглядов, С.С. Копенкин, А.Б. Бут-Гусаим, А.В. Зинченко, В.Ю. Розаев. СПб.: Изд-во «Человек и его здоровье», 2009. С. 104.
- Батпенов Н.Д., Баймагамбетов Ш.А., Раймагамбетов Е.К. Реконструкция передней крестообразной связки свободным аутосухожилием связки надколенника // VIII конгресс Российского артроскопического общества: программа и тезисы. СПб.: Изд-во «Человек и его здоровье», 2009. С. 104.
- Кузнецов И.А. Артроскопическая аутопластика передней крестообразной связки с использованием сухожилия полусухожильной мышцы // Сборник материалов зимнего Всероссийского симпозиума «Коленный и плечевой сустав - XXI век». М., 2000. С. 95-97.
- Демичев Н.П. Сухожильная гомопластика в реконструктивной хирургии. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1970. 102 с.
- Кузнецов И.А., Волоховский H.H., Рябинин М.В. Применение аллотрансплантатов при артроскопической реконструкции ПКС коленного сустава // Сборник материалов 2-го конгресса РАО. М., 1997. С. 23.
- Кузьмина Ю.О., Королев А.В., Дедов С.Ю. Анализ осложнений, возникающих после артроскопической пластики передней крестообразной связки аллотрансплантатом из связки надколенник // РУДН, ГКБ № 31. М., 2004. С. 56.
- Burri C. Grundlagendes Kniebandersatzesdurch Kohlenstoff // Unfallheilkunde. 1980. Bd. 83. S. 208-213.
- Klein W. Die arthroskopis chevordere Kreuzbandplastikmit Semitendinosuss chlinge, verstaerktdurch Kennedy-LAD // Arthroskopie. 1990. Bd. 3. S. 7-14. 0
Ваша оценка: Нет
Loading...