Разработка и исследование композиционных мононитей из полилактида для медицинского применения

Работа посвящена созданию композиционного материала на основе полилактида с добавлением биосовместимых нанодобавок. В течение работы решаются проблемы подбора технологических параметров переработки полимера с наполнителем. Нахождение оптимальной степени ориентационной вытяжки, проведение механических испытаний и на основе этого влияние наночастиц биосовместимых нанодобавок на механические свойства волокон из полилактида.

Целью данного проекта является разработка лабораторных образцов композиционных мононитей на основе ПЛА и биосовместимых нанодобавок, которые в дальнейшем могут быть использованы в качестве хирургических изделий с регулируемым сроком биорезорбции.

Задачи проекта:
1. Подбор технологических параметров переработки по расплавной методике ПЛА и композитов на его основе в виде мононитей
2. Создание лабораторных образцов мононитей из чистого ПЛА и композитов на его основе по расплавной технологии.
3. Изучение особенностей структуры создаваемых композиционных мононитей на основе ПЛА и биосовместимых нанодобавок.
4. Исследование механических свойств полученных лабораторных образцов композиционных мононитей.

Одной из проблем биодеградируемых шовных материалов остается долгое время деструкции нитей, после выполнения их функции. Одним из ниспользуемых полимеров в данной области является полилактид, мономером которого является молочная кислота (естественный продукт обмена организма человека). Полилактид относится к материалам с долгим сроком рассасывания, который может достигать до 1,5 лет. На данный момент эта задача регулирования уровня деструкции решается за счет создания шовных материалов из смесей биополимеров. Такой способ не позволил до сих пор добиться быстрых сроков деструкции нитей. Поэтому решение данной проблемы в моей работе будет достигаться за счет введения в структуру полимера биосовместимых и биодеградируемых нанодобавок.

 

Материалы: Полилактид Sinobiom (Китай) PL50

Методы:

1. Термогравиметрический анализ (ТГ) с использованием прибора TG 209 F1 Iris, фирма NETZSCH (Германия), совмещенного с квадрупольным масс-спектрометром QMS 403C Aeolos, фирма NETZSCH (Германия).
2. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), прибор: калориметр DSC 204 F1 Phoenix, фирма NETZSCH (Германия).
3.  Реологический анализ, прибор: реометр «Physica MCR-301», фирма «Anton Paar» (Австрия).
4. Исследование особенностей механических свойств композиционных мононитей на основе ПЛА и биосовместимых нанодобавок будет проводиться на основе одноосного растяжения. С помощью разрывной машины Instron 5943 будут получены диаграммы растяжения и определены прочность, жесткость и удлинение до разрыва. Также будут проводиться испытания в простом узле на соответствие деформационно-прочностных свойств нормативам ГОСТ 31620-2012.

Планируемые результаты

• Установление оптимальных параметров переработки ПЛА по расплавной технологии
• Получение серии лабораторных образцов мононитей из ПЛА и композитов на его основе.
• Выявление особенностей надмолекулярной структуры композиционных мононитей содержащих биосовместимые нанодобавки
• Установление влияния наноразмерных биосовместимых частиц на механические свойства мононитей с различной степенью ориентационной вытяжки.
• Определение типов образцов соответствующих по уровню деформационно-прочностных свойств ГОСТ, которые в дальнейшем будут использованы для тестов in vivo и in vitro.

Области возможного использования результатов проекта

Результаты данной НИР  будут использованы в дальнейшем для исследования:

• Особенностей процессов резорбции мононитей из ПЛА и композитов на его основе с применением тестов in vivo и in vitro.
• Установление возможности использования создания шовных хирургических нитей с регулируемым сроком деструкции на основе композитов из ПЛА и биосовместимых частиц.

Кроме того, при получении положительных результатов лабораторных работ предполагается провести поиск предприятий для внедрения разрабатываемой технологии. Возможно, результатами работы заинтересуется Российские производители шовных нитей «Волоть», «ПолитехМед», «Научно-Производственное предприятие «МедИнж» и предприятие «Линтекс»(Санкт-Петербург).

 

1. Pathiraja,A. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering [Текст]/A. Pathiraja//European Cells and Materials.-2003. –Vol.5.-P.1-16
2. Zilberman, M. Dexamethasone loaded bioresorbable films used in medical support devices: Structure, degradation, crystallinity and drug release[Текст]/M. Zilberman//Acta Biomaterial.-2005. -Nov 1(6).-Р. 615-624.
3. Hirenkumar K. Poly Lactic-co-Glycolic Acid (PLGA) as Biodegradable Controlled Drug Delivery Carrier[Текст]/ K. Hirenkumar//Polymers. – 2011. - 3(3). - Р. 1377-1397
4. Oksman K. Natural fibres as reinforcement in polylactic acid (PLA) composites [Текст]/ K. Oksman // Composites Science and Technology 63 2003.- P. 1317–1324

This study dedicate to creation new suture materials based on Poly(lactic acid) with addition biocompatible nanoparricles. In this research problem with processing modes by melt spinning will be decide. Also we will study mechanical properties filaments with different draw ratio and will find optimal draw ratio. We will reveal influence addition biocompatible nanoparticles to mechanical properties of filaments.