Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of thermally exfoliated graphite on physicochemical, thermal and mechanical properties of copolyester nanocomposites

Staniszewski Z., El Fray M.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 7-8

482--489

EN

New materials which were composites filled with thermally exfoliated graphite (tEG) were prepared. In these composites segmented multi-block thermoplastic elastomer containing 60 wt % of hard segments as in poly(ethylene terephthalate) (PET) and 40 wt % of soft segments comprising amorphous sequences of ethylene ester of dilinoleic acid (DLA) was used as a polymer matrix. The filler, i.e. tEG, which is graphene-like material, was introduced into the polymer matrix in various content (0.1, 0.2, 0.3 and 0.5 wt %) during in situ polycondensation. Scanning electron microscope images of the nanocomposites showed very good nanofiller dispersion in the polymer matrix with few agglomerates. The addition of nanofiller affected the degree of polymer crystallinity as well as the mechanical properties of PET-DLA nanocomposites. Importantly, thermally exfoliated graphite reduced the water contact angle of nanocomposites thus making their surface more hydrophilic and potentially more attractive in medical applications.

PL

Otrzymano nowe kompozyty kopoliestrowe napełnione termicznie zredukowanym grafitem (tEG). Jako matrycę polimerową zastosowano segmentowy elastomer termoplastyczny, zawierający 60 % mas. segmentów sztywnych [poli(tereftalan etylenu)] oraz 40 % mas. segmentów giętkich, będących sekwencjami pochodzącymi od dimeru kwasu linolowego (DLA). Napełniacz – tEG, o strukturze podobnej do grafenu, wprowadzono do matrycy polimerowej w różnych ilościach (0,1, 0,2, 0,3 lub 0,5 % mas.) podczas polikondensacji in situ. Obrazy nanokompozytów otrzymane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego pokazały bardzo dobre rozproszenie nanonapełniacza w matrycy polimerowej z występującymi nielicznie aglomeratami. Stwierdzono, że dodatek nanonapełniacza powodował zmniejszenie stopnia krystaliczności nanokompozytów PET-DLA oraz zwiększenie granicy plastyczności praktycznie nie wpływając na moduł Younga. Ponadto obecność tEG w kompozycie zmniejszała kąt zwilżania, dzięki czemu uzyskana powierzchnia stawała się bardziej hydrofilowa. Zmiana właściwości nanokompozytów na skutek wprowadzenia tEG wpływa korzystnie na możliwości ich zastosowania do celów medycznych.

2

Mechanical and thermal properties of PP/PBT blends compatibilized with triblock thermoplastic elastomer

Ignaczak W., Wiśniewska K., Janik J., El Fray M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2015

|

Vol. 17, nr 3

78--83

EN

A linear triblock copolymer, poly(styrene-b-etylene/butylene-b-styrene)(SEBS) thermoplastic elastomer (TPE) grafted with maleic anhydride was used for compatibilization of PP/PBT blends. PP/PBT blends of different mass ratios 60/40, 50/50, 40/60 were mixed with 2.5, 5.0 and 7.5 wt.% of SEBS copolymer in a twin screw extruder. Differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis were performed to define the phase structure of PP/PBT blends. TPE with a rubbery mid-block shifted the glass transition of PP/PBT blend towards lower temperatures, and significant decrease the crystallization temperature of a crystalline phase of PP component was observed. The influence of the amount of compatibilizer and the blend composition on the mechanical properties (tensile and flexural strengths, toughness and moduli) was determined. Addition of 5 wt.% of a triblock TPE led to a three-fold increase of PP/PBT toughness. A significant increase of impact properties was observed for all materials compatibilized with the highest amount of SEBS copolymer.

3

Influence of ECR-RF plasma modification on surface and thermal properties of polyester copolymer

El Fray M., Willert-Porada M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2015

|

Vol. 17, nr 4

115--119

EN

In this paper we report a study on influence of radio-frequency (RF) plasma induced with electron cyclotron resonance (ECR) on multiblock copolymer containing butylene terephthalate hard segments (PBT) and butylene dilinoleate (BDLA) soft segments. The changes in thermal properties were studied by DSC. The changes in wettability of PBT-BDLA surfaces were studied by water contact angle (WCA). We found that ECR-RF plasma surface treatment for 60 s led to decrease of WCA, while prolonged exposure of plasma led to increase of WCA after N2 and N2O2 treatment up to 70°–80°. The O2 reduced the WCA to 50°–56°. IR measurements confirmed that the N2O2 plasma led to formation of polar groups. SEM investigations showed that plasma treatment led to minor surfaces changes. Collectively, plasma treatment, especially O2, induced surface hydrophilicity what could be beneficial for increased cell adhesion in future biomedical applications of these materials.

4

The effect of catalyst and segmental composition on the crystallization of multiblock polyesters for biomedical applications

Staniszewski Z., Piegat A., Piątek-Hnat M., El Fray M.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 7-8

592--598

EN

In the present work, segmented thermoplastic elastomers (TPE) containing hard segments of poly(ethylene terephthalate) (PET) and soft segments comprising amorphous fatty acid ester sequences based on dilinoleic acid (DLA) were synthesized. The aim was to obtain transparent materials with high strength and flexibility. Thermal properties of the obtained PET/DLA copolymers were examined using differential scanning calorimetry (DSC). It was found that segmental composition and new type of catalyst used for the synthesis of PET/DLA copolymers has influence on materials transparency.

PL

W ramach pracy zsyntezowano multiblokowe poliestrowe elastomery termoplastyczne (TPE), zawierające segmenty sztywne, takie jak w poli(tereftalanie etylenu) (PET), i segmenty giętkie zawierające amorficzne kwasy tłuszczowe na bazie kwasu dilinoleinowego (DLA). Celem było uzyskanie przezroczystych materiałów o dużej wytrzymałości i elastyczności. Właściwości termiczne otrzymanych kopolimerów PET/DLA zbadano za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Stwierdzono, że wielkość udziału segmentów sztywnych i giętkich oraz zastosowanie nowego typu katalizatora do syntezy kopolimerów PET/DLA ma istotny wpływ na przeźroczystość materiałów, a tym samym na ich właściwości użytkowe.

5

Ocena struktury i wytrzymałości zmęczeniowej elastomerów termoplastycznych modyfikowanych nanocząstkami i sieciowanych radiacyjnie

Rybko M., El Fray M.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 5

400--408

PL

Opisano metodę syntezy, modyfikacji oraz oceny właściwości termicznych i mechanicznych, w tym odporności na zmęczenie, semikrystalicznych poli(alifatyczno/aromatycznych-estrów) (PED). Multiblokowe elastomery PED są zbudowane z sekwencji [tak jak w poli(tereftalanie butylenu) (PBT)] tworzących segmenty sztywne i estrów butylenowych dimeryzowanego kwasu tłuszczowego (DLA) tworzących segmenty giętkie. Kopolimery PED modyfikowano, wprowadzając w toku syntezy różną ilość nanometrycznych cząstek SiO2 (0,2, 0,5 i 1 % mas.), a następnie napromieniano je dawkami 25, 50 i 75 kGy, stosując strumień wysokoenergetycznych elektronów. Budowę chemiczną kopolimerów PED badano metodą spektroskopii ATR FT-IR oraz 1H NMR. Strukturę fazową materiałów modyfikowanych nanocząstkami i promieniowaniem jonizującym określano na podstawie pomiarów DSC, TEM a także wyznaczonego udziału frakcji żelowej. Właściwości mechaniczne oceniano podczas badań quasi-statycznych — określano wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga — oraz podczas testów dynamicznych — prowadzono krótko- i długoterminowe badania zmęczeniowe, metodami SILT i SLT. Uzyskane wyniki, przeanalizowane pod względem wpływu zawartości nanocząstek i dawki promieniowania na właściwości materiałów wskazują, że zastosowanie tych metod pozwala uzyskać poprawę wytrzymałości zmęczeniowej (znaczące zmniejszenie wartości absolutnego pełzania) dzięki synergii zjawisk zachodzących podczas modyfikacji kopolimerów PED nanocząstkami i promieniowaniem jonizującym. Właściwości te są korzystne w zastosowaniach PED w charakterze miękkich implantów, narażonych na cykliczne, długotrwałe odkształcenia.

EN

This paper describes the synthesis of semicrystalline poly(aliphatic/aromatic-ester)s (PED), their modification and evaluation of thermal and mechanical properties, including fatigue resistance. PED multiblock elastomers are composed from hard segments [as in poly(butylene terephthalate) (PBT)] and butylene esters of dilinoleic fatty acid (DLA) forming the soft segments. PED copolymers were modified with nanoscale particles of SiO2 introduced during the synthesis at variable concentrations (0.2, 0.5 and 1.0 wt %), and were further irradiated by high energy electron beam with doses of 25, 50 and 75 kGy. The chemical structure of PED copolymers was determined using ATR FT-IR and 1H NMR spectroscopy. Phase structure of the materials modified by nanoparticles and e-beam was determined from DSC, TEM and gel content analyses. The mechanical properties were determined from the quasi-static tensile strength and Young's modulus values as well as dynamic short and long term fatigue tests, abbreviated as SILT and SLT method, respectively. The results, analysed in terms of the effect of nanoparticles content and radiation dose on selected properties of the obtained materials, indicate that the applied modification methods allow to improve fatigue resistance (a significant reduction of absolute creep) by a synergy between the processes occurring during the modification of PED copolymers with nanoparticles and ionizing radiation. Fatigue properties are important for future applications of PED as implants subjected to long term cyclic deformations.

6

The biocompatibility in vitro study of an innovative elastomer for heart assist devices construction

Kościelniak-Ziemniak M., Wilczek P., Kustosz R., Gonsior M., Błachowicz A., El Fray M., Piegat A., Piątek-Hnat M.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

112--113 [wklejka]

7

Development of graphene-based biosensor for medical diagnostics

Sobolewski P., Penkala K., Podolski J., Mijowska E., El Fray M.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

83

EN

The explosion of information provided by the “-omics,” (genomics, proteomics, etc.) has resulted in a pressing need to develop matching diagnostic technologies, so-called biosensors. Rapid, sensitive, selective, and cost-effective analysis of different biomolecules and microorganisms is crucial in clinical diagnosis and efficient treatment of patients. Further, there is a growing demand for decentralized laboratory methodologies that can be implemented in doctor’s office, emergency room or in the field for the analysis of such analytes as DNA, RNA, proteins, antibodies, bacteria, viruses, small compounds etc. Lab-on-a-chip platforms and miniaturized point-of-care devices based on biosensors fulfill these demands and are foreseen to revolutionize the future of medical diagnostics. Because of excellent electric and optical properties, graphene has recently found to be highly attractive in biosensing applications and may thrust new possibilities into the field of miniaturized medical diagnostic devices. The main objective of this project is to develop a multifunctional grapheme biosensor for effective electrochemical detection of specific DNA microbial targets in biological samples. Novel nanocomposites consisting of chitosan and nanoparticle-modified graphene will be combined with locked nucleic acid molecular beacons with the goal of producing “ink” for ultrasonic non-contact printing of electrical circuits. The developed technology will allow fabrication of low cost, highly sensitive biosensors for point-of-care diagnosis.

8

Chemical purity of new segmented polyester biomaterials

Piegat A., Walenia M., El Fray M.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

83--85

9

Biological properties of new chitosan-fatty acids derivatives

Niemczyk A., El Fray M.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

107--108

10

Synteza enzymatyczna multiblokowego kopolimeru poli(bursztynianu butylenu-co-glikolu etylenowego) (PBS-EG) katalizowana lipazą B ze szczepu Candida antarctica

Gradzik B., El Fray M.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 121

42--48

PL

W pracy przedstawiono badania nad syntezą segmentowego kopoli(estro-eteru) - poli(bursztynianu butylenu-co-glikolu etylenowego) (PBS-EG) z użyciem lipazy B, pochodzącej ze szczepu Candida antarctica jako katalizatora. Polimeryzację przeprowadzono w roztworach eteru difenylowego z udziałem bursztynianu dietylu i 1,4-butanodiolu oraz poli(glikolu etylenowego) (PEG), wprowadzanego na różnych etapach reakcji, w temperaturze 80oC w warunkach zmiennego ciśnienia. Oceniono wpływ ciśnienia oraz sposobu wprowadzania PEGu na budowę chemiczną i właściwości termiczne otrzymanych kopoli(estro-eterów). Budowa chemiczna zsyntezowanych kopolimerów została oceniona na podstawie spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (1H NMR) oraz spektroskopii w podczerwieni (IR). Właściwości termiczne zbadano metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Wykazano, że zastosowanie enzymu jako katalizatora prowadzi do otrzymania kopolimeru segmentowego, jednak reakcje przebiegają z dosyć niskimi wydajnościami oraz powstałe kopolimery wykazują małą wartość masy molowej. Stwierdzono również, że na większą wydajność reakcji oraz wzrost masy molowej wpływa jej prowadzenie w warunkach nadciśnienia niż podciśnienia.

EN

The paper presents studies on the synthesis of segmented copoly(ester-ether) - a poly(butylene succinate-co-ethylene glycol) (PBS-EG) using as a catalyst - lipase B derived from Candida antarctica strain. The polymerization was performed in the solutions of diphenyl ether, involving diethyl succinate and 1,4-butanediol and poly(ethylene glycol) (PEG) introduced at different stages of the reaction, at 8CPC under variable pressure. The influence of variable pressure and methods of introducing PEG monomer on the chemical structure and thermal properties of resulting copoly(ester-ether) was examined. The chemical structure of synthesized copolyesters was determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR) and infrared spectroscopy (IR). The thermal properties were investigated using differential scanning calorimetry (DSC). It was observed that use of enzyme as catalyst allows to obtain a segmented copolymer, however the reactions take place with relatively low yields and molar mass. It was also found that higher yield and molar mass of the reaction was observed at overpressure than at underpressure conditions.

11

Ocena struktury fazowej i właściwości zmęczeniowych nowych poliestrów multiblokowych modyfikowanych nanometryczną krzemionką

El Fray M., Rybko M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

184-188

PL

Praca dotyczy analizy struktury fazowej i oceny właściwości zmęczeniowych nowych elastomerów poliestrowych modyfikowanych nanometryczną krzemionką. Materiały zostały otrzymane metodą dwuetapową: transestryfikacji i polikondensacji w stopie. Nanonapełniacz został wprowadzony in situ w drugim etapie syntezy. Matrycę kompozytów tworzą elastomerowe poliestry zbudowane z segmentów sztywnych (30% wag. PBT - poli(tereftalan butylenu)), oraz segmentów giętkich (70% wag) zawierających, DLA - dimeryzowany kwas tłuszczowy), a jako napełniacz zastosowano krzemionkę o rozmiarze ziaren 16 nm w ilości 0.1-0.3% wag. (Aerosil 130, Evonic, krzemionka hydrofilowa). Stwierdzono, że dodatek nanokrzemionki nie wykazuje wpływu na strukturę fazową, którą badano metodami DSC i DMTA, zaś przy najwyższej zawartości, tj. 0,3%wag. wpływa korzystnie na wytrzymałość zmęczeniową, ocenianą metodą pętli histerezy mechanicznej.

EN

The work presents the analysis of phase structure and evaluation of fatigue properties of new polyester elastomers modified with nano-silica. The materials were obtained by two-step method: transesterification and melt polycondensation. Nanofiller was introduced in situ during the second stage of the synthesis. The matrix of the composites consisted of hard segments (30% wt. PBT - poly(butylene terephthalate)), and soft segments (70 wt.% DLA - dimerized fatty acid). Hydrophilic silica with particle size of 16 nm (Aerosil 130, Evonic) was used as a filler. The filler content in the composites was 0.1-0.3 wt.%. It was found that the addition of nanosilica had no effect on the phase structure, as verified by DSC and DMTA. On the other hand, the materials with highest silica content had best fatigue strength, as assessed by mechanical hysteresis loop method.

12

Influence of e-beam irradiation on the chemical and crystal structure of poly(aliphatic/aromatic-ester) multiblock thermoplastic elastomers

El Fray M., Piątek-Hnat M., Puskas J. E., Foreman-Orlowski E.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2012

|

Vol. 14, nr 2

70-74

EN

Poly(aliphatic/aromatic-ester) (PED) multiblock copolymers belong to the class of thermoplastic elastomers (TPEs), characterized by a physical network of semi-crystalline hard segments. The PEDs were modified with e-beam to create an additional network structure. Polymers were evaluated using SEC, WAXS, DSC and quasi-static tensile tests. E-beam irradiation induced a significant increase of molecular weight and tensile strength of the PEDs. This effect, together with the diminished degree of crystallinity can be explained by the formation of chemical crosslinks, which are located in the hard phase segments.

13

Polimery wykazujące samoorganizację makrocząsteczek jako systemy kontrolowanego uwalniania leków

El Fray M., Gajowy J.

Polimery

|

2012

|

T. 57, nr 4

257-265

PL

Artykuł stanowi przegląd literaturowy dotyczący polimerów wykazujących samoorganizację makrocząsteczek — interesującej grupy materiałów o różnorodnych właściwościach i zastosowaniach, zwłaszcza medycznych — wykorzystywanych jako systemy kontrolowanego uwalniania leków. Spontaniczne grupowanie się makrocząsteczek w roztworach prowadzi do tworzenia się różnych struktur, takich jak: micele, mikro/nanosfery lub polimerosomy, w efekcie występowania pomiędzy określonymi fragmentami makrocząsteczek słabych wiązań i oddziaływań, tj. wiązań wodorowych oraz oddziaływań van der Waalsa, elektrostatycznych lub hydrofobowych. Przedstawiono wybrane formy strukturalne powstające w wyniku samoorganizacji makrocząsteczek w roztworach (wodnych i organicznych). Scharakteryzowano polimery zdolne do tworzenia takich struktur, metody ich otrzymywania oraz przykłady zastosowań w medycynie w charakterze systemów kontrolowanego uwalniania leków.

EN

The paper is a literature review concerning the polymers capable of macromolecular self-assembly — an interesting group of materials possessing diverse properties, which found various, especially medical applications, as controlled release drug delivery systems. Spontaneous assembly of macromolecules in solutions leads to the formation of various structural forms such as micelles, micro/nanospheres or polymersomes, as a result of the presence of weak bonds and interactions, i.e. hydrogen bonds as well as van der Waals, electrostatic or hydrophobic interactions, between specific parts of macromolecules. Selected structural patterns formed by self-assembly of macromolecules in organic and aqueous solutions were presented. The polymers capable of forming self-assembled structures, methods of their synthesis as well as the examples of medical applications as drug delivery systems have been described.

14

Wstępna ocena budowy chemicznej i struktury fazowej nowych samoorganizujących się poli(arylano-estrów) jako systemów dla kontrolowanego uwalniania leków

Gajowy J., Niemczyk A., El Fray M.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 112

6-11

PL

Nowe amfipatyczne poli(arylano-estry) wykazujące samoorganizację makrocząsteczek (w stanie stopionym lub w roztworach) stanowią interesującą grupę materiałów o różnorodnych właściwościach i zastosowaniach m.in. w technikach medycznych jako systemy kontrolowanego uwalniania leków. Głównym celem pracy była wstępna ocena budowy chemicznej i struktury fazowej nowych materiałów polimerowych wykazujących zjawisko samoorganizacji makrocząsteczek. Do określenia budowy chemicznej produktu finalnego wykorzystano metodę spektroskopii w podczerwieni (ATR FTIR), strukturę fazową oceniono na podstawie analiz termogramów DSC, możliwość powstawania micelarnych/nanosferycznych samoorganizujących się struktur oraz krytyczne stężenie micelizacji oceniono metodą spektroskopii UV-VIS. Analiza wyników spektrofotometrycznych potwierdziła budowę chemiczną nowych poli(arylano-estrów) modyfikowanych polieterami o różnych masach molowych. Termogramy DSC wykazały dobrą separację mikrofazową dla materiału modyfikowanego polieterem o masie molowej 2000 g/mol, a krytyczne stężenie micelizacji dla tego materiału określone techniką spektrofotometryczną wyniosło 0,2%(w/v). Przedstawione w pracy wyniki dają podstawę do kontynuacji badań nad modyfikacją otrzymanych poli(arylano-estrów) innymi substancjami (nie tylko polietarami) w celu otrzymania materiałów o jak największej zdolności do samoorganizacji makrocząsteczek.

EN

New amphipathic poly(arylane-ester)s with self-assembling macromolecules (in the melt or in solution) are an interesting group of materials possessing diverse properties which found application in medical science, mainly as drug delivery systems. The main objective of this paper was a preliminary evaluation of the chemical and phase structure of new polymeric materials capable to self-assembly in a solution. The chemical structure of the final product was characterized by ATR FTIR spectroscopy, the phase structure was estimated based on DSC analysis, the ability to create self-assembled micellar/nanospheric structures and the critical micelle concentration were characterized by UV-VIS spectroscopy. FTIR analysis confirmed that new poly(arylane-ester)s modified with polyethers of different molecular masses were obtained. DSC thermograms indicated the micro-phase separation of molecular structure for material modified with poly(ethylene glycol) (PEG) of 2000 g/mol. The critical micelle concentration for this material was 0.2%(w/v) as determined by spectroscopic technique. The obtained results are good promise for further modification of synthesized poly(arylane-ester) with other monomers (not only polyethers) to obtain materials with higher capacity to self-assembly into well-defined micells/nanospheres.

15

Synteza enzymatyczna poli(bursztynianu butylenu) (PBS) katalizowana lipazą B ze szczepu Candida antarctica: nowy, obiecujący materiał dla zastosowań biomedycznych

El Fray M., Gradzik B.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 115

26--31

PL

W pracy przedstawiono polimeryzację enzymatyczną biodegradowalnego poliestru - poli(bursztynianu butylenu) (PBS) przy użyciu lipazy B, pochodzącej ze szczepu Candida antarctica. Polimeryzację przeprowadzono metodą roztworową przy zastosowaniu eteru difenylowego jako medium reakcji. W celu zachowania homogeniczności mieszaniny reakcyjnej użyto estru kwasu bursztynowego, bursztynianu dietylu oraz 1,4-butanodiolu. Polimeryzację prowadzono w ustalonej temperaturze 80°C, zmieniając ciśnienie podczas etapu polikondensacji, odpowiednio 0,3; 1 i 2 mmHg. Oceniono wpływ tego parametru na budowę chemiczną i właściwości fizyko-chemiczne otrzymanego poliestru. Stwierdzono, że niskie ciśnienie zastosowane na etapie polikondensacji powoduje wzrost masy molowej (Mn), zmniejszenie ilości wolnych grup hydroksylowych oraz wzrost temperatury topnienia finalnego poliestru. Optymalne warunki prowadzenia reakcji zanotowano przy ciśnieniu rzędu 0,3 mmHg, przy którym osiągnięto wysoką wydajność reakcji (37%) i najwyższą wartość masy molowej (ponad 2,5 kDa) zaledwie po 9 h prowadzenia reakcji.

EN

In this work, the enzymatic polymerization of biodegradable polyester - poly(butylene succinate) (PBS) with the use of lipase B, derived from Candida antarctica strain is presented. The polymerization was performed by the solution method with the use of diphenyl ether as a solvent. To avoid the phase separation of monomers diethyl succinate and 1,4-butanediol were applied. The polymerization was carried out at a fixed temperature of 80°C, at variable pressure during polycondensation, namely 0.3, 1, and 2 mmHg. The influence of this parameter on the chemical structure and physico-chemical properties of resulting polyesters were examined. It was observed that low pressure used in the polycondensation facilitated an increase of the molecular weight (Mn), the reduction in -OH groups number and an increase in the melting point of the resulting polyesters. The most effective pressure conditions were found at 0.3 mmHg where relatively high yield of the reaction (37%) and the highest molecular weight (above 2.5 kDa) were found after only 9 hours of the reaction.

16

Composites of polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel and calcium and magnesium phosphate formed by enzymatic functionalization

Douglas T. E. L., Piegat A., Schaubroeck D., El Fray M., Dubruel P.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

137--138

EN

In this study, polyvinyl alcohol (PVA) hydrogels designed for osteochondral regeneration were mineralized with calcium phosphate (CaP) and magnesium phosphate (MgP) by incorporation of the enzyme alkaline phosphatase (ALP) and incubation in solutions of 0.1 M calcium or magnesium glycerophosphate (CaGP, MgGP). Hydrogels incubated in water served as controls. Dry mass percentage, i.e. the percentage consisting of polymer and mineral and not water, was markedly higher for samples incubated in CaGP and MgGP and decreased in the order: CaGP>MgGP>water. CaP and MgP formation was confirmed by FTIR. SEM revealed spherical deposits characteristic for apatite in samples incubated in CaGP and plate-like crystals of the magnesium phosphate bobierrite in samples incubated in MgGP, while samples incubated in water were devoid of deposits. Rheometric testing showed that storage modulus of hydrogels incubated in CaGP and MgGP was markedly higher and decreased in the order: CaGP>MgGP>water. The results prove the principle of enzymatic mineralization of PVA with CaP and MgP to improve their suitability for bone regeneration applications.

17

Badania zmęczeniowe nanokompozytów elastomerowych przeznaczonych na systemy wspomagania serca

El Fray M.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 7-8

571-577

PL

Zbadano właściwości zmęczeniowe nowych, syntezowanych nanokompozytów elastomerowych. Osnowę polimerową stanowił elastomer multiblokowy poli(alifatyczno/aromatyczny ester) (PET/DLA) o twardości porównywalnej do twardości poliuretanów stosowanych obecnie w konstrukcjach sztucznych komór wspomagania pracy serca, w roli napełniacza zaś zastosowano nanometryczne cząstki węglowe (30 nm) (CNP). Właściwości zmęczeniowe określano metodą pętli histerezy mechanicznej, w której dokonuje się oceny kolejnych stanów naprężenia-odkształcenia materiału podczas deformacji cyklicznej. Obciążając sinusoidalnie materiał w cyklach niesymetrycznych wyznaczono wartości „pełzania dynamicznego” otrzymanego kopolimeru i nanokompozytów zawierających 0,2 lub 0,6 % mas. nanocząstek węgla. Wyniki wskazują, że bardzo mały udział nanocząstek nie wpływa w istotnym stopniu na wzrost odporności na płynięcie materiału w czasie (100 tys. cykli, częstotliwość 1,33 Hz) i stałym obciążeniu. Mimo to jednak badane materiały poliestrowe (z i bez udziału nanocząstek) wykazują ponad sześciokrotnie większą odporność na płynięcie pod obciążeniem niż dostępny w handlu poliuretan stosowany w kardiochirurgii.

EN

The results of studies on the fatigue properties of synthesized novel elastomeric nanocomposites have been presented. An elastomeric multiblock poly(aliphatic/aromatic ester) — PET/DLA of a hardness comparable to that of biomedical polyurethanes used for cardiovascular applications was applied as polymeric matrix and carbon nanoparticles (CNP, 30 nm) used as fillers (Fig. 1). The fatigue properties were determined by the "mechanical hysteresis loop method”, in which the subsequent stress-strain behavior was evaluated during cyclic deformations (Fig. 2, Table 1). The dynamic creep values of the copolymers and the synthesized nanocomposites containing 0.2 or 0.6 wt. % of the carbon nanoparticles was determined by sinusoidal deformation of the material in unsymmetrical cycles (Figs. 3—9, Table 2). The obtained results indicate that a small percentage per weight composition of the nanoparticles does not cause an increase in the creep resistance of the material in any significant manner over a long testing period (100 thousand cycles, 1.33 Hz frequency) under constant loading. Moreover, the studied polyester materials (with and without the nanofillers) exhibited an over six-fold increase in the creep resistance under loading in comparison with biomedical polyurethane currently applied in cardiovascular devices.

18

Wpływ degradacji hydrolitycznej na właściwości termiczne kompozytów polimerowych zawierających hydroksyapatyt

El Fray M., Rybko M.

Elastomery

|

2011

|

T. 15, nr 3

14-19

PL

Polimery stanowią ważną grupę materiałów stosowanych w medycynie. Największymi ich zaletami jest niski koszt produkcji i łatwość przetwórstwa. Natomiast największe zainteresowanie wśród materiałów ceramicznych stosowanych na implanty wzbudza m.in. hydroksyapatyt naturalnie występujący w ludzkich kościach. Połączenie właściwości polimerów i ceramiki prowadzi do otrzymywania materiałów kompozytowych o nowych, polepszonych właściwościach w porównaniu z wyjściowymi składnikami. Niniejsza praca dotyczy otrzymywania i badania wpływu warunków degradacji oraz zawartości hydroksyapatytu (HAP) na właściwości termiczne kompozytów polimerowo-ceramicznych, w których jako osnowę zastosowano elastomer termoplastyczny PED, zawierający sekwencje tereftalanu butylenu oraz dimeryzowanego kwasu tłuszczowego. Badany materiał został poddany procesom degradacji hydrolitycznej w SBF (Simulated Body Fluid). Stwierdzono, że wprowadzenie HAP w osnowę polimerów PED wpływa na procesy krystalizacji kompozytów podwyższając temperaturę krystalizacji (Tc) i obniżając krystaliczność materiałów (αtot). W kompozytach zawierających od 2 do 5% wag. HAP zaobserwowano wzrost stopnia krystaliczności po testach degradacji hydrolitycznej w środowisku SBF.

EN

Polymers constitute an important group of materials applied in medicine. A very low production cost and easy of the processing are the best characteristics of these materials. However, the strong interest in ceramic materials as implants is mainly focused on hydroxyapatite, because it can be found in human bones. Combination of the properties of polymers and ceramics gives composite materials providing new, improved properties in comparison to the neat, single components. In this work, we prepared and investigated polymer-ceramic composites, with special focus on the influence of the degradation and the amount of hydroxyapatite (HAP) on thermal properties of composites, where thermoplastic elastomer PED, composed of sequences as in poly(butylene terephthalate) and dimerized fatty acid was used as a matrix. PED-based composites were subjected to hydrolytic degradation in SBF (Simulated Body Fluid). It was found, that HAP has a strong influence on crystallization process thus increasing crystallization temperature (Tc) and decreasing crystallinity, αtot. An increase of the degree of crystallinity was observed after degradation in SBF for composites containing from 2 to 5 wt.% HAP.

19

Modyfikacja radiacyjna nanostrukturalnych biomateriałów elastomerowych zawierających alifatyczne i aromatyczne sekwencje poliestrowe

El Fray M., Piątek-Hnat M.

Elastomery

|

2011

|

T. 15, nr 4

16-19

PL

Zbadano wpływ promieniowania jonizującego na właściwości fizykochemiczne, strukturę i biozgodność kopolimeru multiblokowego zbudowanego z aromatycznych segmentów sztywnych poli(tereftalanu butylenu) (PBT) i giętkich alifatycznych segmentów oligoestrowych (DLA). Kopolimer multiblokowy otrzymano w wyniku polikondensacji metodą stopową, a następnie napromieniowany różnymi dawkami pro-mieniowania jonizującego (25, 50, 75 i 100 kGy). Analiza wyników wykazała istotne zmiany w reorganizacji struktury nadcząsteczkowej polimeru modyfikowanego najwyższą dawką promieniowania, tj. 100 kGy, co przyczyniło się do wzrostu zawartości frakcji żelowej oraz spowodowało znaczący wzrost wartości modułu. Stwierdzono również, że najwyższa dawka promieniowania jonizującego nie ma niekorzystnego wpływu na właściwości biologiczne, gdyż biozgodność in vitro była porównywalna do bio-zgodności silikonu o jakości medycznej.

EN

The effect ofionizing radiation on physicochemical characteristics of acopolymer constructed from hard aromatic segments of poly(buthylene terephihalate) (PBT) and soft aliphatic segments of oligoester (DLA) was investigated. This thermoplastic elastomerprepared by meltpolycondensation was exposed to different doses of ionizing radiation (25, 50, 75 and 100 kGy). The analysis of the results indicated that increasing ionizing radiation doses had strong influence on physicochemical properties of thermoplastic elastomers. Analysis of results showed significant changes in reorganization of the supermolecular structure of a polymer modified with high-dose radiation, i.e. 100 kGy, which contributed to the increase of gel fraction and caused a significant increase in modulus value. It was also found that the highest dose of ionizing radiation does not adversely affect the biological properties as biocompatibility in vitro was comparable to the biocompatibility of medical grade silicone.

20

Badania modyfikacji nanocząstek TiO2 i SiO2 do zastosowań w nanokompozytach polimerowych

Gradzik B., El Fray M., Wiśniewska E.

Chemik

|

2011

|

Vol. 65, nr 7

621-626

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań modyfikacji powierzchniowej nanocząstek TiO2 SiO2 (hydrofilowych i hydrofobowych) stosując 3-aminopropylotrietoksysilan (APTES) w toluenie i metyloizobutyloketonie (MIBK) dla TiO2 oraz APTES w metyloizobutyloketonie oraz kwas oleinowy (OA) w środowisku n-heksanu dla SiO2. Ocenę efektywności modyfikacji powierzchniowej przeprowadzono na podstawie widm IR oraz UV-Vis. W widmach IR uzyskanych dla obu rodzajów nanocząstek SiO2 stwierdzono obecność grup aminosilanowych po modyfikacji APTES-em, co świadczy o zajściu reakcji pomiędzy związkiem modyfikującym a powierzchnią nanocząstek. Widma IR dla nanocząstek SiO2 modyfikowanych OA w heksanie wskazują na częściową modyfikację nanocząstek hydrofilowych SiO2 i brak reakcji z nanocząstkami hydrofobowymi.

EN

Surface modification of TiO2 and SiO2 (hydrophilic and hydrophobic) nanoparticles with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) in toluene and methylizobutylketone (MIBK) for TiO2 , and with APTES in MIBK and oleic acid (OA) in n-hexane for SiO2 was performed. The IR and UV-Vis spectroscopy was used to evaluate the effect of surface modification. The IR spectra of SiO2 nanoparticles revealed the presence of aminosilane groups after modification with APTES thus evidencing the reaction between modifying agent and nanoparticle surface. The IR spectra of SiO2 nanoparticles modified with OA in hexane revealed partial modification of hydrophilic nanoparticles while no evidence of surface modification for hydrophobic nanoparticles was noticed.