ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Полилактид, методы его получения и область применения 6
1.2 Метод электроформования 10
1.3 Получение материалов на основе полилактида методом
электроформования 14
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 19
2.1 Получение полилактида (приготовление прядильных растворов) 19
2.2 Получение полимерных волокон методом электроспиннига 20
2.3 Методы исследования физико-химических свойств волокон ПЛ 21
2.3.1 Микроскопические исследования 21
2.3.2 Механические испытания 22
2.3.3 Исследование смачиваемости 22
2.3.4 Рентгенофазовый анализ 23
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 24
3.1 Морфология поверхности образцов 24
3.2 Исследование фазового состава ПЛ 26
3.3 Механические свойства образцов 27
3.4 Исследование смачиваемости поверхности полилактида 29
ВЫВОДЫ 32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34
Объектом исследования в настоящей работе является изучение свойств биосовместимого и биоразлагаемого полимера полилактида (ПЛ) волоконистой структуры, полученного методом электроформования. Выбор полилактида обусловлен широким применением в области биомедицины, в том числе для производства хирургических нитей и имплантатов различного назначения. Биоразлагаемые полимеры широко применяются в тканевой инженерии вследствие их биосовместимости и способности к разложению в теле живого организма без образования токсического эффекта. Полилактид и его продукты распада, а именно, вода и углекислый газ не токсичны для организма человека, что делает его подходящим материалом для применения в медицинских целях.
Практическое применение биосовместимых полимерных материалов на основе полилактида позволяет получать изделия меньшего веса, лучшей совместимости с тканями организма и помогает избежать повторного хирургического вмешательства для извлечения имплантата. Кроме того, биоразлагаемые материалы применяют в упаковке, для того чтобы решить проблему биологических отходов [1, 2,3].
Перспективным направлением в области нанотехнологий является технология электроформования нановолокон из растворов полимеров. Полученные по этой технологии нановолокна характеризуются развитой структурой и пористостью. Высокие значения удельной поверхности обуславливают их использование для фильтрации высокодисперсных аэрозолей в системах очистки газовоздушных выбросов, в средствах защиты органов дыхания; для обеспечения антимикробного и противовирусные барьерные свойства, и, что немаловажно, при изготовлении повязок, лечении ожогов различного происхождения. Большой интерес для медицины представляют "раневые покрытия" из полилактида, полученные методом электроформования [4, 5].
Целью работы является изучение свойств аморфного полилактида, полученного методом электроформования и образцов с дальнейшей кристаллизацией.
Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:
1. Проведение аналитического обзора литературных данных;
2. Синтез полилактида методом координационной полимеризации с раскрытием цикла;
3. Получение материала на основе полилактида методом электроформования;
4. Исследование фазового состава полимерного образцов на основе
полилактида, методом рентгенофазового анализа;
5. Изучение смачиваемости и морфологии поверхности образцов из полилактида методами лежащей капли и сканирующей электронной микроскопии.
Таким образом, синтезирован полилактид методом координационной полимеризации с раскрытием цикла и получены образцы аморфной и кристаллической формы на основе ПЛ методом электроформования, как процесса получения материалов волокнистой структуры. Изучены фазовый состав, морфология и смачиваемость поверхности, а также механические свойства образцов ПЛ.
Результаты рентгенофазового анализа показывают, что сформированные из раствора в хлороформе образцы ПЛ методом электроформования являются рентгеноаморфными, а образцы с дальнейшей кристаллизацией - аморфно-кристаллическими. Степень кристалличности полилактида в аморфной и кристаллической форме составляет 0,12% и 68 %, соответственно.
Установлено, что значение краевого угла смачивания для аморфного ПЛ при контакте с тремя жидкостями больше 90°, следовательно, поверхность материала является гидрофобной. При этом, максимальное значение краевого угла наблюдается для образца ПЛ при контакте с глицерином - 122,7°, напротив для кристаллического полилактида значение краевого угла смачивания является минимальным - 110,9° при смачивании глицерином, относительно других жидкостей.
По результатам прочности на разрыв данного материала можно сделать вывод о том, что свойство прочности кристаллического волокна полилактида выражены в значительной степени выше, чем у аморфного материала.
Показано, по данным сканирующей электронной микроскопии, что проведен правильный подбор параметров формования - это подтверждается микрофотографиями поверхности образцов. Установлено, что волокна ориентированы случайным образом и имеют гладкую поверхность. Также, определен средний диаметр волокон, который равен для кристаллического ПЛ 1,68 мкм, а для аморфного ПЛ он равен 2,15 мкм.
Результаты исследования показывают, что кристаллическое строение имеют полимеры только стереорегулярной структуры, характеризуются упорядоченным расположением макромолекул. В отличие от обычных кристаллических твердых веществ, кристаллические полимеры не состоят из одних кристаллов, также имеют аморфные зоны.
