Активное развитие науки, техники и производства приводит к все более широкому внедрению высокомолекулярных полимерных соединений синтетического и природного происхождения в различные сферы жизни человека. Требования к структуре и физико-механическим свойствам полимеров и изделий из них различны и определяются, исходя из конкретных областей применения (строительство, сельское и коммунальное хозяйство, медицина и др.).

Для улучшения свойств полимерных материалов применяют 3 основных подхода – биологический, химический или физический. Под физическими подразумевают применение разнообразных физических технологий (обработка плазмой, ионная имплантация и др.)

Сравнительно недавно для улучшения свойств пластиков стали применять лазерную обработку, которая имеет безоговорочное преимущество по отношению к другим методам, так как позволяет избирательно модифицировать поверхность без разрушения материала и образования токсичных продуктов.

Целью настоящей работы стало исследование влияния двух режимов (непрерывного и квази-импульсного) углекислотной (CO2) лазерной обработки на микроструктуру и свойства поверхности полимерных пленок из четырех типов ПГА – поли-3-гидриксибутирата и трех сополимеров: 3-гидроксибутирата с 4- гидроксибутиратом, 3-гидроксивалератом или 3-гидроксигексаноатом.

Биосовместимость клеточных матриксов во многом определяется физико- химической реактивностью поверхности. Основными факторами, регулирующими рост клеток на матриксе, являются топография поверхности, шероховатость, химический и фазовый составы. Начальное поведение клетки на поверхности во многом определяет последующие процессы клеточной дифференцировки и пролиферации.

Для доказательства вышеупомянутого тезиса было проведено исследование функционального статуса клеток после культивирования на исследуемых образцах с помощью проточной цитофлуориметрии после окраски флуоресцентными красителями. Стадии апоптоза клеток определяли количественно с помощью проточной цитофлуориметрии на 3 сутки культивирования, измеряя сигналы аннексина V и йодида пропидия (ПИ) (Thermo Fisher Scientific, США). Апоптотические стадии исследовали с использованием цитофлуориметра CytoFLEX S (Beckman Coulter, США). Аннексин V-положительные/ПИ- отрицательные и аннексин V-положительные/ПИ-положительные клетки рассматривались как находящиеся в ранней и поздней фазах апоптоза соответственно. Аннексин V-отрицательные/ПИ-положительные клетки считались некротическими. В качестве положительного контроля использовали клетки, культивируемые на культуральном полистироле.

Для нативных необработанных пленок из П(3ГБ) характерна активная работа процесса программируемой клеточной гибели, количество жизнеспособных клеток 34,16 %, для сополимеров же процент живых активных клеток составляет 60,58-72,77 %. Обработка в непрерывном режиме сопровождается усилением темпов процесса апоптоза для гомополимера и сополимера П(3ГБ/3ГГ), количество клеток в поздней стадии апоптоза для них составляет 77,54 и 59,94 %, соответственно; для сополимеров с 3ГВ и 4ГБ соотношение живых и апоптотических клеток относительно необработанных пленок увеличивается в сторону последних. Квази-импульсное облучение, напротив, сопровождается повышением числа жизнеспособных клеток – для гомополимера до 44,61 %, для сополимеров до 69,88-87,15 %, при этом доля апоптотических клеток снижается.

В данной работе впервые представлены результаты сравнительного исследование биологических свойств пленок из 4-х типов ПГА, обработанных лазером в режимах постоянного и квазиимпульсного излучения. Постоянный режим лазерного излучения, сопровождался снижением количества жизнеспособных фибробластов по сравнению с их процентом на необработанных пленках на 7-36%, в отличие от этого, количество жизнеспособных клеток на пленках, обработанных в квазиимпульсном режиме, выросло: на 4-15% и на 15-40%, соответственно, по сравнению с исходными пленками и обработанными постоянным излучением. Это важный результат, открывающий возможность стимулировать развитие клеточных культур при использовании пленок в качестве скаффолдов в клеточных технологиях.

The active development of science, technology and production leads to an ever wider introduction of high-molecular polymer compounds of synthetic and natural origin in various spheres of human life. Requirements for the structure and physical and mechanical properties of polymers and products made from them are different and are determined based on specific areas of application (construction, agriculture and utilities, medicine, etc.).

To improve the properties of polymeric materials, 3 main approaches are used - biological, chemical or physical. By physical means, the use of various physical technologies (plasma treatment, ion implantation, etc.)

Relatively recently, laser processing has been used to improve the properties of plastics, which has an undeniable advantage over other methods, since it allows selective modification of the surface without destroying the material and forming toxic products.

The purpose of this work was to study the effect of two modes (continuous and quasi-pulsed) exposure to a carbon dioxide (CO2) laser on the microstructure and surface properties of polymer films of four types of PHA - poly-3-hydroxybutyrate and three copolymers. : 3-hydroxybutyrate with 4-hydroxybutyrate, 3-hydroxyvalerate or 3-hydroxyhexanoate.

The biocompatibility of cell matrices is largely determined by the physicochemical reactivity of the surface. The main factors regulating cell growth on a matrix are surface topography, roughness, chemical and phase compositions. The initial behavior of the cell on the surface largely determines the subsequent processes of cell differentiation and proliferation.

To confirm the above thesis, a study was made of the functional state of cells after cultivation on the test samples by flow cytometry after staining with fluorescent dyes. The stages of cell apoptosis were determined by flow cytometry on the 3rd day of cultivation, measuring the signals of annexin V and propidium iodide (PI) (Thermo Fisher Scientific, USA). The stages of apoptosis were studied on a CytoFLEX S cytofluorimeter (Beckman Coulter, USA). Annexin V-positive/PI-negative and annexin V-positive/PI-positive cells were considered to be in the early and late phases of apoptosis, respectively. Annexin V-negative/PI-positive cells were considered necrotic. Cells cultured on cultural polystyrene were used as a positive control.

Native untreated P(3HB) films are characterized by the active work of the process of programmed cell death, the number of viable cells is 34.16%, while for copolymers the percentage of living active cells is 60.58-72.77%. Processing in a continuous mode is accompanied by an increase in the rate of the apoptosis process for the P(3HB/3HHx) homopolymer and copolymer, the number of cells in the late stage of apoptosis for them is 77.54 and 59.94%, respectively; for copolymers with 3HB and 4HB, the ratio of living and apoptotic cells relative to untreated films increases towards the latter. Quasi-pulse irradiation, on the contrary, is accompanied by an increase in the number of viable cells - up to 44.61% for a homopolymer, up to 69.88-87.15% for copolymers, while the proportion of apoptotic cells decreases.

In this paper, for the first time, we present the results of a comparative study of the biological properties of films of 4 types of PHA treated with a laser in the modes of constant and quasi-pulsed radiation. The constant mode of laser radiation was accompanied by a decrease in the number of viable fibroblasts compared to their percentage on untreated films by 7–36%; in contrast, the number of viable cells increased on films treated in the quasi-pulse mode. : by 4-15% and 15-40%, respectively, compared with the original films and those treated with constant irradiation. This is an important result that opens up the possibility of stimulating the development of cell cultures when films are used as matrices in cell technologies.