polimery do rekonstrukcji, reszta
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY
Wydział Technologii i Inynierii Chemicznej
Instytut Polimerów
Zakład Biomateriałów i Technologii Mikrobiologicznych
mgr in. Paulina cisłowska
„
POLIMEROWE UKŁADY HYDROFILOWE DO REKONSTRUKCJI
TKANEK MIĦKKICH”
Rozprawa doktorska
przygotowywana
pod kierunkiem
dr hab. in.
Mirosławy El Fray, prof.nzw.ZUT
Szczecin 2009
Podziħkowanie
Wszystkim, którzy przyczynili si do powstania tej pracy chc serdecznie
podzikowa za okazan pomoc, w szczególnoci:
–
mojemu Mowi i Rodzicom za wspieranie mnie i cierpliwo podczas moich
Studiów Doktoranckich oraz za pomoc bez której napisane tej pracy byłoby
niemoliwe,
–
promotorowi, dr hab. in. Mirosławie El Fray prof. nzw. ZUT za merytoryczn
pomoc oraz bardzo ciekawy temat,
–
prof. H.D Wagner za umoliwienie przeprowadzenia prób elektroprzdzenia z
roztworu podczas mojego 2-miesicznego pobytu w Instytucie Naukowym
Weizmann`a w Rheovot, w Izraelu;
–
koleankom
i
kolegom
z
Zachodniopomorskiego
Uniwersytetu
Technologicznego w Szczecinie za mił i yczliw atmosfer.
2
Spis treĻci
1. WSTĦP .......................................................................................................... 7
2. CEL PRACY .................................................................................................. 9
3. CZĦĺĘ REFERATOWA .............................................................................. 10
3.1 Polimery funkcjonalne ................................................................................................................. 11
3.2 Polimery hydrofilowe i amfifilowe ............................................................................................... 11
3.2.1 Hydroele................................................................................................................................ 11
3.2.2 Kopolimery amfifilowe............................................................................................................ 13
3.2.3 Polimery resorbowalne ............................................................................................................ 14
3.3. Mikro/nanofibrylarne podłoŇa dla regeneracji tkanek............................................................... 15
3.4 Kopolimery multiblokowe (segmentowe)..................................................................................... 19
3.4.1 Multiblokowe poli(alifatyczno/aromatyczne-estry) (PED) ........................................................ 21
3.4.2 Segmentowe poli(estro-etery) (Polyactive ®) ........................................................................... 23
3.5 Polimery zawierajĢce hydrofilowĢ ceramikħ - układy hybrydowe.............................................. 24
3.6 Zastosowanie polimerów hydrofilowych w rekonstrukcji chrzĢstki ........................................... 24
3.6.1 Materiały polimerowe stosowane w rekonstrukcji chrzstki ...................................................... 26
Poli(alkohol winylowy) PVA
......................................................................................................... 26
Polimery bioresorbowalne
............................................................................................................ 27
4. ZAKRES PRACY......................................................................................... 28
5. CZĦĺĘ DOĺWIADCZALNA ........................................................................ 31
5.1 Stosowane surowce i zwiĢzki pomocnicze .................................................................................... 32
5.2 Aparatura do syntezy ................................................................................................................... 32
5.3 Synteza multibkolowych terpolimerów........................................................................................ 33
5.4 Synteza układów hybrydowych z udziałem TEEE metodĢ polikondensacji
in situ
.................... 35
5.5 Przygotowanie próbek do badaı.................................................................................................. 35
Formowanie włókien/monofilamentów ze stopu
............................................................................. 37
Formowanie nanowłókien metodĢ elektroprzħdzenia roztworowego
.............................................. 37
5.6 Charakterystyka metod badawczych. .......................................................................................... 37
Spektroskopia w podczerwieni
...................................................................................................... 37
Magnetyczny rezonans jĢdrowy (
1
H NMR)
.................................................................................... 38
Graniczna liczba lepkoĻciowa
....................................................................................................... 38
Oznaczanie masy czĢsteczkowej metodĢ chromatografii Ňelowej (GPC)
........................................ 39
Oznaczenie współczynnika szybkoĻci płyniħcia
.............................................................................. 39
Oznaczenie kĢta zwilŇania
............................................................................................................ 40
RóŇnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)
.................................................................................. 40
Dynamiczna analiza termomechaniczna (DMTA)
.......................................................................... 40
Dyfrakcja szerokokĢtowego promieniowania rentgenowskiego (WAXS)
......................................... 40
Badania wytrzymałoĻciowe
........................................................................................................... 41
3
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM)
................................................................................ 43
Testy degradacji hydrolitycznej
..................................................................................................... 43
6. WYNIKI I DYSKUSJA.................................................................................. 44
6.1 Charakterystyka otrzymanych multiblokowych terpoli(estro-etero-estrów) (TEEE) ................ 45
6.1.1 Budowa chemiczna TEEE........................................................................................................ 45
Spektroskopia w podczerwieni ATR FTIR
...................................................................................... 45
Badanie metodĢ protonowego rezonansu magnetycznego
1
H NMR
................................................ 48
6.1.2 Okrelenie właciwoci fizyko-chemicznych TEEE.................................................................. 51
Graniczna liczba lepkoĻciowa (GLL)
............................................................................................ 51
Chromatografia wykluczania wg wymiarów (SEC)
........................................................................ 53
Wyznaczenie wskaŅnika szybkoĻci płyniħcia (MFI)
........................................................................ 54
ZwilŇalnoĻę powierzchni TEEE
..................................................................................................... 56
6.1.3 Wpływ ciaru czsteczkowego PEG na właciwoci termiczne TEEE ..................................... 58
6.1.4 Badania właciwoci relaksacyjnych TEEE metod dynamicznej analizy termomechanicznej
(DMTA) .......................................................................................................................................... 65
6.1.5 Analiza struktury TEEE metod dyfrakcji szerokoktowego promieniowania rentgenowskiego
WAXS ............................................................................................................................................. 71
6.1.6 Właciwoci mechaniczne TEEE przy statycznym rozciganiu................................................. 72
6.1.7 Wytrzymało na ciskanie ...................................................................................................... 76
6.1.8 Degradacja hydrolityczna......................................................................................................... 82
6.2 Modyfikacja multiblokowych terpoli(estro-etero-estrów) nanokrystalicznym hydroksyapatytem
(HAP) ................................................................................................................................................. 87
6.2.1 Budowa chemiczna materiałów hybrydowych .......................................................................... 88
Spektroskopia w podczerwieni
...................................................................................................... 88
Analiza metodĢ
1
H NMR
............................................................................................................... 89
6.2.2 Morfologia otrzymanych materiałów hybrydowych.................................................................. 90
6.2.3 Charakterystyka właciwoci fizyko-chemicznych materiałów hybrydowych............................ 93
Oznaczenia granicznej liczby lepkoĻciowej (GLL)
......................................................................... 94
Oznaczenia wskaŅnika szybkoĻci płyniħcia (MFI)
.......................................................................... 94
Pomiary kĢta zwilŇania
................................................................................................................. 95
6.2.4 Analiza właciwoci termicznych materiałów hybrydowych ..................................................... 96
6.2.5 Dynamiczna analiza termomechaniczna (DMTA)..................................................................... 98
6.2.6 Analiza struktury metod WAXS ........................................................................................... 100
6.2.7 Ocena właciwoci mechanicznych materiałów polimerowo-ceramicznych ............................ 101
6.3 Próby formowania monofilamentów/włókien oraz nanowłókien z nowych TEEE i materiałów
hybrydowych.................................................................................................................................... 102
6.3.1 Formowanie monofilamantów/włókien ze stopu ..................................................................... 103
6.3.2 Ocena zdolnoci formowania nanowłókien metod elektroprzdzenia..................................... 105
Ocena morfologii nanowłókien za pomocĢ skaningowej mikroskopii elektronowej
....................... 106
6.4 MoŇliwoĻci wykorzystania nowych terpoli(estro-etero-estrów) i materiałów hybrydowych w
rekonstrukcji tkanek miħkkich........................................................................................................ 109
6.4.1 Badania biozgodnoci nowych TEEE i materiałów hybrydowych in vitro ............................... 109
Ocena proliferacji komórek i ich apoptozy
.................................................................................. 110
6.4.2 Ocena biozgodnoci
in vivo
.................................................................................................... 113
7. WNIOSKI ....................................................................................................116
8. LITERATURA .............................................................................................118
4
Spis oznacze i symboli stosowanych w pracy
TE
–
elastomery termoplastyczne
TEEE
–
multiblokowe terpoli(estro-etero-estry)
PED
–
poli(alifatyczno/aromatyczny ester)
TE
–
tissue engineering
, inynieria tkankowa
PHEMA
–
2-hydroksyetylometakrylan
PEO
–
poli(tlenek etylenu)
PPO
–
poli(tlenek propylenu)
PLA
–
poli(kwas mlekowy)
PCL
–
poli(-kaprolakton)
PAN
–
poli(akrylonitryl)
PVA
–
poli(alkohol winylowy)
PS
–
polistyren
PMMA
–
poli(metakrylam metylu)
PU
–
poliuretan
PA
–
poliamid
PE
–
polietylen
PBT
–
poli(tereftalan butylenu)
PEG
–
poli(glikol etylenowy)
PEG
1000
–
poli(glikol etylenowy) o masie czsteczkowej 1000 g/mol
PEG
4600
–
poli(glikol etylenowy) o masie czsteczkowej 4600 g/mol
DMT
–
tereftalan dimetylu
1,4 BD
–
1,4 – butanodiol
HA
–
kwas hialuronowy
DLA
–
kwas dilinoleinowy (dimer kwasu tłuszczowego, Pripol)
HAP
–
hydroksyapatyt
HAP-s
–
hydroksyapatyt spiekany
HAP-k
–
hydroksyapatyt niekalcynowany
TCP
–
trójfosforan wapniowy
VE
–
witamina E
ABA
–
kopolimery triblokowe
A
–
jednostka powtarzalna w budowie makroczsteczki A
B
–
jednostka powtarzalna w budowie makroczsteczki B
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]