89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

150
kompozyToWe Włókna
polilakTyd/hydroksyapaTyT
oTrzymyWane meTodą
przędzenia ze sTopu
izaBella rajzer 1 *, MoniKa roM 1 , janusz FaBia 1 ,
sylwia MorcineK 1 , aneta ziMa 2 , anna ŚlóSarczyk 2 ,
JaroSłaW Janicki 1
1 ath aKademIa teChnICzno-humanIstyCzna,
WydzIał nauK o materIałaCh I ŚrodoWIsKu, Instytut InżynIerII
teKstylIóW I materIałóW PolImeroWyCh,
ul. WIlloWa 2, 43-309 bIelsKo-bIała, PolsKa,
2 agh aKademIa górnICzo-hutnICza, WydzIał InżynIerII materIałoWej
I CeramIKI, Katedra teChnologII CeramIKI I materIałóW
ognIotrWałyCh,
al. mICKIeWICza 30, 30-059 KraKóW, PolsKa
*maIlto: Irajzer@ath.bIelsKo.Pl
streszczenie
W pracy zaproponowano metodę produkcji nanokompoztowych
włókien na bazie polilaktydu (PLA) i
nano-hydroksyapatytu (n-HAp).
Słowa kluczowe: polilaktyd, hydroksyapatyt,
włókna, podłoża
[Inżynieria Biomateriałów, 89-91, (2009), 150-151]
Wprowadzenie
Polilaktyd (PLA) został wybrany jako polimerowa matryca,
ze względu na jego biozgodność i biodegradowalność:
produkt degradacji: kwas mlekowy jest metabolicznie
nieszkodliwy [1]. PLA w wyniku przędzenia może być przekształcone
w włókna, a następnie produkowane w postaci
trójwymiarowych włóknin z przeznaczeniem dla zastosowań
w inżynierii tkankowej [2-3]. Wprowadzenie syntetycznego
nano-hydroksyapatytu do włóknistej polimerowej matrycy
może polepszyć własności biologiczne wytworzonego z
takiego materiału podłoża.
materiał i metody
Hydroksyapatyt wytworzono w Katedrze Technologii
Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych, AGH, Kraków, Polska.
Syntezę proszku hydroksyapatytowego przeprowadzono
metodą mokrą (patent Pl nr 154957). Powierzchnia właściwa
proszku n-HAp wynosiła 79,9m 2 /g. Jako polimerową
matrycę użyto PLA (NatureWorks Ingeo 3051D). Dodatek
hydroksyapatytu stanowił 3%wag.
Włókna otrzymano w wyniku przędzenia ze stopu używając
prototypowej wytłaczarki laboratoryjnej. Stopiony polimer
(temp. 215°C) był wytłaczany przez filierę (φ=0,2mm) za
pomocą sprężonego ciśnienia azotu (0.4 MPa). Prędkość
przędzenia wynosiła od 25 do 1200m/min. Wytworzono
dwa rodzaje włókien: PLA/n-HAp oraz PLA (jako referencja).
Ocenę morfologii włókien przeprowadzono przy użyciu
skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM, Jeol JSM
5400) wyposażonego w mikroanalizator dyspersji energii
promieniowania rentgenowskiego EDX Link ISIS 300 z
mikroanalizą rentgenowską (Oxford Instrument). Kompozytowe
włókna badano przy użyciu uniwersalnej maszyny
wytrzymałościowej Instron. Obecność n-HAp w matrycy polimerowej,
jak również jego wpływ na właściwości chemiczne
PLA badano przy użyciu spektroskopii w podczerwieni
(spektrofotometr Nicolet 6700) oraz metodą szerokokątowej
poly(lacTic acid) /
hydroxyapaTiTe melT spun
composiTe fibers
izaBella rajzer 1 *, MoniKa roM 1 , janusz FaBia 1 ,
sylwia MorcineK 1 , aneta ziMa 2 , anna ŚlóSarczyk 2 ,
JaroSłaW Janicki 1
1 ath unIversIty of bIelsKo-bIala, faCulty of materIals and
envIronmental sCIenCes, InstItute of textIle engIneerIng
and Polymer sCIenCe. dePartment of Polymer materIals,
2 WIlloWa street, 43-309 bIelsKo-bIała, Poland
2agh unIversIty of sCIenCe and teChnology, faCulty of
materIal sCIenCe and CeramICs, dePartment of teChnology
of CeramICs and refraCtorIes,
30 mICKIeWICza ave., 30-059 CraCoW, Poland
*maIlto: Irajzer@ath.bIelsKo.Pl
abstract
In the present work, the method of production of
nanocomposite fibers based on polylactide acid (PLA)
and nano-hydroxyapatite (n-HAp) is proposed.
Keywords: polylactide acid, hydroxyapatite, fibers,
scaffold
[Engineering of Biomaterials, 89-91,(2009), 150-151]
introduction
Polylactide acid (PLA), has been selected as polymer
matrix because of it’s good biocompatibility and biodegradability:
the degradation product, lactic acid, is metabolically
innocuous [1]. PLA can be transformed by spinning into
fibers for subsequent fabrication of desirable three dimensional
fabrics which may be used as scaffolds for tissue
engineering applications [2-3]. Incorporation of synthetic
nano-hydroxyapatite into the fibrous polymer matrix can
enhance biological properties of the scaffold.
materials and methods
The hydroxyapatite was produced in Department of Technology
of Ceramics and Refractories, AGH-UST, Cracow,
Poland. Wet method was used to prepare hydroxyapatite
powder (patent Pl nr 154957). The specific surface area
of the n-HAp was 79,9m 2 /g. As a polymer matrix a PLA
(NatureWorks Ingeo 3051D) was used. 3% of hydroxyapatite
was added. Fibers were obtained by melt spinning
process, using the prototype laboratory extruder. Polymer
melt (temp. 215°C) was extruded through the monofilament
die (φ=0,2mm) using the compressed nitrogen pressure
(0.4MPa). The spinning speed was at the range from 25 to
1200m/min. Two types of fibers were obtained using this
method: PLA/n-HAp and PLA fibers (as reference). Morphology
of fibers were estimated using scanning electron
microscopy (SEM, Jeol JSM 5400) – equipped with EDX
Link ISIS 300 X-ray micro analyzer (Oxford Instrument).
The composite fibers were tested using an Instron universal
mechanical testing machine. The presence of the n-HAp in
the polymer matrix, and its influence on the chemical properties
of the PLA was verified using FTIR (spectrophotometer
Nicolet 6700) and Wide Angle X-Ray Scattering WAXS
(URD-6, Seifert).