Wpływ zawartości segmentów sztywnych na właściwości poli(węglanouretanów) do wytwarzania implantów krążka międzykręgowego

• Autorzy: Auguścik M. , Waśniewski B. , Krzyżowska M. , Dąbrowski J. , Ryszkowska J. , Karalus W.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2015.551

Warianty tytułu

EN

Effect of the content of rigid segments on the properties of polycarbonate urethanes for use in intervertebral disc implants

• Konferencja: Polyurethanes 2015 — cooperation for innovation (9-11.09. 2015 ; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Otrzymano serię poli(węglanouretanów), o zawartości 30, 34 i 45 % mas. segmentów sztywnych, z diizocyjanianu 4,4'-dicykloheksylometanu (HMDI) ioligowęglanodiolu. Scharakteryzowano właściwości oraz strukturę wytworzonych poli(węglanouretanów) za pomocą spektroskopii w podczerwieni FT-IR, różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy dynamicznych właściwości mechanicznych (DMA), analizy termograwimetrycznej (TGA) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Oceniono również właściwości wytrzymałościowe, odporność na zużycie ścierne, a także wykonano testy tribologiczne, oznaczono twardość, elastyczność przy odbiciu, gęstość i kąt zwilżania oraz obliczono swobodną energię powierzchniową. Przeprowadzono wstępne badania biologiczne, określające toksyczność opracowanych materiałów. Wybrane próbki otrzymanych materiałów testowano na symulatorze segmentu ruchowego kręgosłupa. Wytworzony implant krążka międzykręgowego po 3 mln cykli nie wykazywał śladów niszczenia spowodowanego użyciem ściernym i nie zmienił swojej charakterystyki wytrzymałościowej.

EN

A series of polycarbonate urethanes (PUR) containing 30, 34 and 45 wt % hard segments was synthesized from oligocarbonate diol (OCD) and dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate (HMDI). The structure and properties of the obtained polymers were characterized using infrared spectroscopy with Fourier transformation (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). The tensile strength properties, hardness, resilience and density of PUR were determined and abrasive wear resistance was evaluated in a tribological test. The surface properties were examined using contact angle measurements and free surface energy was calculated. The preliminary cytotoxicity tests were performed. The selected samples of the obtained materials were tested using the simulator of spine motion segment. The intervertebral disc implant produced from polycarbonate urethane with 34 wt % hard segments showed no signs of decay caused by abrasion wear and did not change its mechanical characteristics after 3 million cycles.

Słowa kluczowe

PL

poli(węglanouretan); synteza; charakterystyka poliuretanów; krążek międzykręgowy

EN

poly(carbonate-urethane); synthesis; polyurethane characterization; intervertebral disc

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 60, nr 9
• Strony: 551--558
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Auguścik M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Waśniewski B.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Krzyżowska M.

• Zakład Medycyny Regeneracyjnej, Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii, ul. Kozielska 4, 01-163 Warszawa

autor

Dąbrowski J.

• Politechnika Białostocka,Wydział Mechaniczny, ul.Wiejska 45A, 15-351 Białystok

autor

Ryszkowska J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Karalus W.

• Politechnika Białostocka,Wydział Mechaniczny, ul.Wiejska 45A, 15-351 Białystok

Bibliografia

• [1] Lambda N.M.K., Woodhouse K.A., Cooper S.L.: “Polyurethanes in biomedical applications”, CRC Press, 1998.
• [2] Szycher M.: “Szycher’s Handbook of Polyurethanes”, CRC Press, 2012.
• [3] Vermette P., Griesser H.J., Laroche G., Guidoin R.: “Biomedical applications of polyurethanes”, Texas: Eurekah.com, 2001.
• [4] Puppi Z.D., Chiellini F., Piras A.M., Chiellini E.: Progress in Polymer Science 2010, 35, 403.
• [5] Marciniak J.: „Biomateriały”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [6] Shapiro M., Risbud M.V.: “The Intervertebral Disc: Molecular and Structural Studies of the Disc in Health and Disease”, Springer, Wien 2014. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-7091-1535-0
• [7] Cipriani E., Bracco P., Kurtz S.M. i in.: Polymer Degradation and Stability 2013, 98, 1225. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.03.005
• [8] AndrewW.: “Reactive Polymers Fundamentals and Applications: A Concise Guide to Industrial Polymers”, Second Edition Elsevier, Oxford 2013.
• [9] Khan I., Smith N., Jones E. i in.: Biomaterials 2005, 26, 621. http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2004.02.065
• [10] Guo J., Zhao M., Ti Y., Wang B.: Journal of Materials Science 2007, 42, 5508.
• [11] Le Huec J.C.: Joint Bone Spine 2011, 78, 441.
• [12] Whatley B.R.,Wen X.: Materials Science and Engineering C—Materials for Biological Applications 2012, 32, 61. http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2011.10.011
• [13] Borkowski P., Marek P., Krzesiński G. i in.: Górnictwo Odkrywkowe 2010, 4, 79.
• [14] Waśniewski B., Auguoecik M., Parzuchowski P. i in.: Polimery 2012, 57, 812.
• [15] Ryszkowska J.: „Rola budowy chemicznej i warunków procesu wytwarzania w kształtowaniu morfologii oraz właściwości materiałów poliuretanowych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
• [16] Spirkova M., Pavlicevic J., Strachota A. i in.: European Polymer Journal 2011, 47, 959. http://dx.doi.org/10.1015/j.europolymj.2011.01.001
• [17] Yeh F., Hsia B.S., Sauer B.S. i in.: Macromolecules 2003, 36, 1940.
• [18] Castagna A.M., Fragiadakis D., Lee H. i in.: Macromolecules 2011, 44, 7831. http://dx.doi.org/10.1021/ma2017138
• [19] Costa V., Nohales A., Felix P. i in.: Journal of Applied Polymer Science 2015, 132, 41 704. http://dx.doi.org/10.1002/app.41704
• [20] Martin D.J., Meijs G.F., Gunitillake P.A. i in.: Journal of Applied Polymer Science 1997, 64, 803.
• [21] Soenen S., Liskova A., Reynders K. i in.: Polymer 1997, 38, 5661.
• [22] Lehle K., Li J., Zimmermann H. i in.: Materials 2014, 7, 623. http://dx.doi.org/10.3390/ma7020623
• [23] Laber A.: Tribologia 2012, 5, 65.
• [24] Pawelec Z., Dasiewicz J.: Tribologia 2006, 6, 91.
• [25] Schwart Ch.J., Bahadur S.: Wear 2006, 262, 332. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2006.05.018
• [26] Waśniewski B.: „Elastomery poliuretanowe do zastosowań w konstrukcjach implantów krążka międzykręgowego”, Praca doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2014.
• [27] Ryszkowska J., Waśniewski B., Pytel A., Zielecka M.: Polimery 2009, 10, 657.