Полімерні пористі композити для заміщення кісткової тканини
Автор: Цудна Ольга Миколаївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології високомолекулярних сполук
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Одним із нових науково-технічних напрямків, які інтенсивно розвиваються, є розроблення полімерних біополімерних композиційних матеріалів, які здатні ефективно впливати на процеси відновлення кісткової тканини. Переваги полімерних біоматеріалів у порівнянні з металевими або керамічними матеріалами – це простота виготовлення композитів, що мають різні і складні форми, помірні витрати та їх здатність володіти широким спектром фізико-механічних властивостей. Матеріали, які використовують для відновлення кісткових дефектів, повинні бути нетоксичними, біологічно сумісними з організмом, мати структуру, яка наближатися до структури кістки і має пори певних розмірів і форми, а також повинні володіти високими фізико-механічними властивостями. Найбільш поширеними матеріалами для таких цілей є матеріали на основі натуральних кальцій-фосфатів, такі як гідроксиапатит і трикальцій фосфат, структура яких подібна до структури кістки. Остеопластичні матеріали на основі біокераміки, зазвичай, досить крихкі і їхні міцнісні характеристики значно поступаються властивостям кістки. Вказано, що перспективними природними полімерними матеріалами є колаген, желатин і гіалуронова кислота, альгінат, хітозан, целюлоза тощо, які забезпечу ють біологічне мікросередовище сприятливе для проростання і регенерації клітин. Наведено способи одержання різних композиційні матеріалів на основі природних полімерів та біокераміки. Запропоновано способи виготовлення полімерних пористих остеопластичних композитів на основі таких деградабельних полімерів як полілактиди різної природи, полі(?-капролактону), полі(лактид-ко-гліколіду), полігідроксіалканоатів тощо, а також проаналізовано різні способи одержання пористих полімерних композитів на основі повністю синтетичних недеградабельних полімерів, 6 зокрема таких як поліетилен, поліметилметакрилат, полістирол, полівінілхлорид, полігідроксіетилметакрилат, поліетиленгліколь, силікони, політетрафторетилен, поліоксиметилен та ін. Досліджено вплив природи полімерної матриці на властивості остеопластичних матеріалів. Вказано, що для направленого покращення властивостей полімерних матеріалів використовують різноманітні наповнювачі. Наведено основні наповнювачі, які використовується для створення остеопластичних полі мерних композитів, а саме природний і синтетичний ГА, воластоніт, біоскло, монтморилоніт, аеросил. Розглянуто різні напрямки створення магнітних, біоактивних, структурно-функціональних і інших пористих полімерних композитів шляхом введення відповідних наповнювачів. У роботі здійснено порівняльний аналіз методів формування пористих композиційних матеріалів, у тому числі гідрогелевих, а також наповнених різноманітними біосумісними частинками. Також подані основні характеристики пористих композитів залежно від методів одержання. Здійснено аналіз основних характеристик пористих остеопластичних матеріалів, в тому числі гідрогелевих, а саме морфології поверхні, пористості, співвідношення площі поверхні до об’єму, розміру пор, фізико-механічних та фунгі-бактерицидних властивостей. Встановлено, що морфологія пористих композитних матеріалів визначається природою полімеру, вмістом та природою наповнювача, методом формування та температурними режимами формування. Представлені основні методи розрахунку пористості полімерних композитів і залежно від методу визначення наведені значення пористості полімерних матеріалів. Наведено дослідження з визначення пористості, розмірів пор і розподілення пор за розмірами пористих композитів на основі наповнених мінеральним наповнювачем гідроксіапатитом кополімерів 2-гідроксіетилметакрилату з полівілпіролідоном. Здійснено порівняльний аналіз фізико-механічних властивостей остеопластичних матеріалів, зокрема металів, кераміки і різної природи 7 полімерів. Досліджено вплив природи полімер у, кількості і розмірів частинок гідроксіапатиту, способів модифікування поверхні наповнювача на такі фізико -механічні властивості пористих полімерних композитів, як міцність при розриві та модуль Юнга. Показано, що для надання пористим композитам антибактеріальних властивостей використовують солі арґентуму, які можуть відновлюватися до нанорозмірного срібла. Показано відновлювальну здатність полівінілпіролідону щодо солей аргентуму. Здійснено порівняльний аналіз бактерицидних та фунгіцидних властивостей композитів, які містять наночастинки срібла, та несрібловмісних композитів. Проведено техніко-економічне обґрунтування досліджень. Об’єкт дослідження: пористі остеопластичні полімерні композити. Результати дослідження: магістерська кваліфікаційна робота – 158 с., презентація – 13 слайдів. Мета дослідження: проаналізувати і узагальнити відомості про пористі полімерні остеопластичні композиційні матеріали, розглянути основні типи матеріалів для відновлення і регенерації кісткових тканин, порівняти основні методи їх одержання, встановлення основних властивостей даних матеріалів, а також виявлення впливу природи матеріалу, методу одержання на їх с