Polimerowe kompozyty gradientowe dla zastosowań medycznych

• Autorzy: Ziąbka M , Stodolak E. , Chłopek J.

Warianty tytułu

EN

Polymer graded composites for medical application

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy otrzymano i scharakteryzowano polimerowe kompozyty gradientowe. Wytworzone materiały charakteryzowały się gradientem porowatości (tworzącym się in situ), gradientem trwałości w warunkach in vitro oraz gradientem właściwości mechanicznych. Kompozyty gradientowe otrzymano przez dodatek do resorbowalnej osnowy kopolimeru laktydu i glikolidu (PGLA) biopolimeru - alginianu sodu w postaci proszku (NaAlg). Metodą odlewania otrzymano folie kompozytowe o różnym udziale wagowym 27%). Na podstawie przeprowadzonych badań degradacji (trwałości w warunkach in vitro), pomiarów profilometrycznych, testów mechanicznych oraz obserwacji mikroskopowych zaprojektowano i wykonano kompozytowe struktury gradientowe. Następnie materiały w formie kostek o różnym udziale wagowym modyfikatora podda-no badaniom degradacji, stosując jako medium immersyjne płyn Ringera. Stopień degradacji kompozytów określono na podstawie zmian prędkości fali ultradźwiękowej oraz pH medium. Stwierdzono, że szybkość degradacji kompozytów zależy od udziału wagowego porogenu oraz od kolejności ułożenia warstw różniących się udziałem wagowym modyfikatora w kompozycie gradientowym.

EN

Functional gradation is one of characteristic feature of living tissue. Bioinspired materials open new approaches for manufacturing implants for bone replacement. Different routes for new implant materials are presented using the principle of functional gradation. In this paper an artificial biomaterial for bone replacement has been developed by building a graded structure consisting of resorbable polymer matrix modified with biopolymer powder. For preparation graded materials with different in situ porosity and in vitro durability diversification biopolymer in form of sodium alginate (NaAlg, powder) was introduced into resorbable polymer matrix of lactide-co-glicolide (PGLA). Than composite films were cast from polymer solution with deferent mass fraction of modifier (7-27%). On the basis of degradation tests (durability in in vitro conditions), profile measurements, mechanical tests and microscopic observations composite structures (cubical shape with different arrangement of composite layers) were designed. Two types of porosity gradients were obtained. These graded materials with different mass fraction of sodium alginate were investigated during the durability tests in Ringer solution. Degradation degree was defined on the basis of velocity changes of the ultrasonic wave and pH of the immersion medium. It was found that composite degradation rate depends on porogene mass fraction and it was also connected with its arrangement way in polymer matrix.

Słowa kluczowe

PL

gradientowy materiał kompozytowy; alginian; degradacja; polimer

EN

graded composite material; alginate; polymer; degradation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 2
• Strony: 181--185
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ziąbka M

autor

Stodolak E.

autor

Chłopek J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Pompe W., Worch H., Epple M., Friess W., Gelinsky M., Greil P., Hempel U., Scharnweber D., Schulze K., Functionally graded materials for biomedical applications, Materials Science and Engineering A 2003, 362, 40-60.
• [2] Bianying Wen, Gang Wu, i in., A flat polymeric gradient material: preparation, structure and property, Polymer 2004, 45, 3359-3365.
• [3] Teneketzis Tenek L., Aifantis E.C., On some application of gradient elasticity to composite materials, Composite Structures 2001, 53, 189-197.
• [4] Tony G. van Tienen, Ralf G. Heijkants, Tissue ingrowths and degradation of two biodegradable porous polymers with different porosities and pore sizes, Biomaterials 2002, 23, 1731-1738.
• [5] Chłopek J., Szaraniec B., Pitak A., Wołowska-Czapnik D., Sobczak A., Polymer graded composites with controlled re-sorption time, Engineering of Biomaterials 2006, 58-60, 101-106.
• [6] Chłopek J., Projektowanie i wytwarzanie funkcjonalnych materiałów gradientowych: Projektowanie i opracowanie technologii wytwarzania funkcjonalnych materiałów gradientowych dla inżynierii biomedycznej, Polska Akademia Nauk, PAN Kraków 2007, 71-77.
• [7] Chłopek J., Szaraniec B., Michalska M., Bioactive graded composites, Engineering of Biomaterials 2006, 58-60, 94-97.
• [8] Tu J., Bolla S., Barr J. i in., Alginate microparticles prepared by spray-coagulation method: Preparation, drug loading and release characterization, International Journal of Pharmaceutics 2005, 303,171-181.
• [9] Ueyama Yoshiya, Ishikawa Kunio, Mano Takamitsu: Usefulness as guided bone regeneration membrane of the alginate membrane, Biomaterials 2002, 23, 2027-2033.
• [10] Berry C.C., Campbell G., Spadiccino A., Robertson M., Curtis A.S.G., The influence of microscale topography on fibroblast attachment and motility, Biomaterials 2004, 25, 5781-5788.