Ocena podatności na degradację hydrolityczną różnych odmian poliuretanów w aspekcie zastosowania ich jako biomateriały

• Autorzy: Król P. , Król B. , Chmielarz P. , Wojturska J.

Warianty tytułu

EN

Assessment of susceptibility to hydrolytic degradation of different types of polyurethanes in terms of their use as biomaterials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poliuretany (PUR) syntezowano przy użyciu 4,4'-diizocyjanianu difenylometanu (MDI), 2,4- bądź 2,6-diizocyjanianu toluilenu (TDI), poli(oksyetyleno)glikolu (PEG) lub poli(e-kaprolaktono)diolu (PCL, o różnym ciężarze cząsteczkowym) oraz 2,2,3,3-tetrafluoro-1,4-butano-1,4-diolu (TEBD) lub butano-1,4-diolu (BD) jako przedłużacze łańcuchów. W celu oceny możliwości zastosowania otrzymanych elastomerów PUR w charakterze biomateriałów poddano je działaniu płynu fizjologicznego w temp. 37 °C. Metodą NMR badano strukturę PUR przed i po ekspozycji, metodami TG, DTG i DSC wyznaczano ubytek masy oraz określano właściwości termiczne. Wykonano również badania powierzchniowe, wykorzystując metody mikroskopowe oraz goniometryczne. Stwierdzono, że rodzaj użytych surowców wywiera istotny wpływ na właściwości powierzchniowe otrzymywanych elastomerów PUR i decyduje o oddziaływaniach fizycznych w obszarze struktur, wpływając tym samym na wartości swobodnej energii powierzchniowej, chropowatość powierzchni, stopień degradacji hydrolitycznej (oceniany na podstawie ubytku masy), odporność termiczną i temperaturę zeszklenia.

EN

Polyurethanes (PUR) were synthesized in the reaction of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI) with poly(oxyethylene) glycol (PEG) or poly (e-caprolactone) diol (PCL, with different molecular weight) using 2,2,3,3-tetrafluoro-1,4-butane-1,4-diol (TEBD) or 1,4-butanediol (BD) as a chain extender. In order to assess the possibility of using the synthesized PUR elastomers as biomaterials, they were subjected to the action of physiological salt solution at 37 °C. The structure of PUR before and after the incubation was identified by NMR, the loss of weight and thermal properties were determined by TG, DTG and DSC methods. Surface studies were also performed using microscopic and goniometric methods. It was found that the type of raw material has a significant effect on the surface properties of the obtained PUR elastomers and it determines the physical interactions within the structure, thus affecting the values of the surface free energy (SFE), surface roughness, hydrolytic degradation level (determined from the weight loss), thermal stability and glass transition temperature.

Słowa kluczowe

PL

biomateriał; elastomery poliuretanowe; hydroliza w płynie fizjologicznym; swobodna energia powierzchniowa; mikroskop konfokalny; właściwości termiczne

EN

biomaterial; polyurethane elastomers; hydrolysis in physiological salt solution; surface free energy; confocal microscope; thermal properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 58, nr 4
• Strony: 282--291
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz.

Twórcy

autor

Król P.

autor

Król B.

autor

Chmielarz P.

autor

Wojturska J.

• Politechnika Rzeszowska Wydział Chemiczny Katedra Technologii Tworzyw Sztucznych Al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów,

Bibliografia

• 1. Błażewicz S., Stoch L.: „Biomateriały” w „Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna” (red. Nałęcz M.), tom 4, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2003.
• 2. Williams D. F.: „Definition in Biomaterials, Progress in Biomedical Engineering”, Elsevier, Amsterdam 1987.
• 3. Ratner B. D., Schoen F. J., Hoffman A. S., Lemons J. E.: „Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine. Surface properties and surface characterization of materials”, Elsevier Science & Technology Books, 2002, str. 40—62.
• 4. Wnek G. E., Bowlin G. L.: „Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering”, Marcel Dekker Inc., New York 2004, str. 79—89.
• 5. Guelcher S. A., Hollinger J. O.: „An Introduction to Biomaterials, The Biomedical Engineering Series”, Taylor & Francis Group 2002.
• 6. Harbers G. M., Grainger D. W.: „Cell-Material Interaction: Fundamental Design Issues for Tissue Engineering and Clinical Considerations, The Biomedical Engineering Series”, Taylor & Francis Group 2002.
• 7. Gogolewski S.: Colloid. Polym. Sci. 1989, 267, 757.
• 8. Belanger M.-C., Marois Y., Roy R., Mehri Y.: Artif. Organs 2000, 24, 879.
• 9. Belanger M.-C., Marois Y.: J. Biomed. Mater. Res. Appl. Biomater. 2001, 58, 467.
• 10. Fare S., Petrini P., Motta A., Cigada A.: J. Biomed. Mater. Res. 1999, 45, 62.
• 11. Theron J. P., Knoetze J. H., Sanderson R. D., Hunter R.: Acta Biomater. 2010, 6, 2434.
• 12. Venkatraman S., Boey F., Lao L. L.: Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 853.
• 13. Tang Z. G., Teoh S. H.: J. Appl. Polym. Sci. 2004, 91, 3088.
• 14. Masiulanis B., Całusiński G.: Elastomery 1997, 6, 3.
• 15. Górna K., Gogolewski S.: J. Biomed. Mater. Res. Part A 2002, 60, 592.
• 16. Górna K., Gogolewski S.: J. Biomed. Mater. Res. Part A 2003, 67, 813.
• 17. Lin D.-T., Young T.-H., Fang Y.: Biomaterials 2001, 22, 1521.
• 18. Król P., Król B., Pikus S., Chmielarz P.: Colloid. Polym. Sci. 2010, 288, 1255.
• 19. Li-Fen W., Yu-HongW.: Colloid. Surf. B: Biointerf. 2005, 41, 249.
• 20. Li-Fen W.: Polymer 2007, 48, 894.
• 21. Gibas I., Janik H., Dini L.: Przem. Chem. 2010, 89, 1622.
• 22. Mondal S., Martin D.: Polym. Degrad. Stab. 2012, 97, 1553.
• 23. Brzeska J., Dacko P., Janeczek H., Kowalczuk M., Janik H., Rutkowska M.: Polimery 2010, 55, 41.
• 24. Król P., Król B.: Polimery 2010, 55, 440.
• 25. Król P., Król B.: Polimery 2010, 55, 855.
• 26. Stagg F. E.: Analyst 1966, 71, 557.
• 27. Król P., Król B., Chmielarz P.,Wojturska J.: Tworzywa Sztuczne w Przemyśle 2012, 5, 22.
• 28. Żenkiewicz M.: „Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielocząsteczkowych”, WNT, Warszawa 2000.
• 29. Król P., Król B.: Colloid. Polym Sci. 2012, 290, 879.
• 30. Lu M. G., Lee J. Y., Shim M. J., Kim S.W.: J. Appl. Polym. Sci. 2002, 85, 2552.
• 31. Kayaman-Apohan N., Amanoel A., Arsu N., Güngör A.: Prog. Org. Coat. 2004, 49, 23.