Nowe materiały kompozytowe bazujące na osnowie polilaktydowej przeznaczone na gwoździe śródszpikowe

• Autorzy: Morawska-Chochół A. , Chłopek J. , Domalik P. , Boguń M.

Warianty tytułu

EN

New composite materials based on polylactide matrix for intramedullary nails

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem pracy była ocena wpływu różnych faz modyfikujących (włókna węglowe (CF), włókna z alginianu wapnia (Alg), nanocząstki fosforanu trójwapnia (TCP)) na właściwości mechaniczne, szybkość degradacji i bioaktywność kompozytów o osnowie z polilaktydu (PLA). Badaniom poddano trzy układy kompozytowe: PLA+CF, PLA+TCP+CF i PLA+TCP+CF+Alg, co pozwoliło określić wpływ poszczególnych faz na finalne właściwości biomateriałów. Otrzymane kompozyty poddano badaniom in vitro w symulowanym środowisku biologicznym (płyn Ringera i SBF, 37 o C przez okres 1 roku). Dla próbek wyjściowych oraz po wybranych okresach obserwacji określono właściwości mechaniczne, wykonano badania mikrostruktury z mikroanalizą rentgenowską (SEM+EDAX), badania spektroskopowe w podczerwieni (FTIR) oraz wykonywano pomiary masy próbek i pH płynów inkubacyjnych. Kompozyt PLA+TCP+CFI+Alg cechował się najwyższą wytrzymałością, co wskazuje na korzystny wpływ równoczesnego zastosowania obu rodzajów włókien, węglowych i alginianowych. Dodatek TCP poprawił wytrzymałość kompozytu PLA+TCP+CFI w porównaniu do PLA+CFII, co jest możliwe dzięki dobrej homogeniczności kompozytu. Dodatek TCP przyspieszył nukleację apatytu, jednak największą ilość wydzieleń apatytowych zaobserwowano dla kompozytu PLA+TCP+CFI+Alg. Opracowane w ramach pracy wielofazowe układy kompozytowe mogą znaleźć zastosowanie w produkcji wielofunkcyjnych, biodegradowalnych gwoździ śródszpikowych o podwyższonej wytrzymałości w początkowym etapie po implantacji i module Younga zbliżonym do modułu Younga kości, dzięki czemu mogą w sposób znaczący poprawić jakość zespoleń śródszpikowych, a dzięki zastosowaniu nośników leków i bioaktywnych dodatków również przyspieszyć proces gojenia się kości.

EN

The aim of the studies was to evaluate the influence of applied modifying phases on mechanical properties, degradation rate and bioactivity of composites with polylactide matrix (PLA). Long carbon fibres (CF), long calcium alginate fibres (Alg) and tricalcium phosphate nanoparticles (TCP)) were used as the modifiers. Three composite systems were investigated: PLA+CF, PLA+TCP+CF and PLA+TCP+CF+Alg. Composites were investigated under in vitro conditions in simulated biological environment (Ringer solution and SBF, 37 o C, 1 year observation). The study of mechanical properties, microstructure with roentgen microanalysis (SEM+EDAX) and infrared spectroscopy (FTIR) were performed for all samples before and after selected observation periods. Additionally, mass of samples and pH of incubation fluids were measured. PLA+TCP+CF+Alg composite was characterised by the highest bending strength. The addition of TCP in the case of PLA+TCP+CF also increased the composite strength compared to PLA+CF. Improvement of this parameter indicates the good homogeneity of TCP. TCP addition accelerated apatite nucleation, however the largest amount of precipitation was observed for PLA+TCP+CF+Alg.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; biomateriały; implanty

EN

composites; biomaterials; implants

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 14, no. 106-108
• Strony: 99--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr.

Twórcy

autor

Morawska-Chochół A.

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

autor

Chłopek J.

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

autor

Domalik P.

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

autor

Boguń M.

• Politechnika Łódzka, Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów, Katedra Włókien Sztucznych, ul. Żeromskiego 116, 90-543 Łódź

Bibliografia

• [1] Marciniak J., Chrzanowski W., Krauze A.: Gwoździowanie śródszpikowe w osteosyntezie. Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2006.
• [2] Niedźwiecki T., Brudnicki J., Niedźwiecki Ł.: Leczenie zaburzeń zrostu trzonu kości udowej gwoździem śródszpikowym. Niepowodzenia leczenia. Ortopedia Traumatologia Rehabilitacja 2007, 9(4):377-383.
• [3] Ramakrishna R., Mayer J., Wintermantel E., Leong K.W.: Biomedical applications of polymer composite materials: a review. Composites Science and Technology 61, 2001, 1189-1224.
• [4] Gao T.J., Lindholm T.S., Kommonen B., Ragnit P., Paronzin A., Lindholm T.C.: Microscopic evaluation of bone-implant contact between hydroxyapatite, bioactive glass and tricalcium phosphate implanted in sheep diaphyseal defects. Biomaterials 16, 1995, 1175-1179.
• [5] Chłopek J., Morawska-Chochół A., Paluszkiewicz C.: FTIR evaluation of PGLA – carbon fibres composite behaviour under ‘in vivo’ conditions. Journal of Molecular Structure 875, 2008, 101-107.
• [6] Gombotz W.R., Wee S.F.: Protein release from alginate matrices, Advanced Drug Delivery Reviews 31, 1998, 267–285.
• [7] Boguń M.: Nanokompozytowe włókna alginianowe i kompozyty z ich udziałem do zastosowań w inżynierii biomateriałowej. Zeszyty naukowe Nr 1062, Łódź 2010.