89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

wpływ obecności
nanododatków na
struktrurę i właściwości
włókien z alginianu wapnia
MacieJ boguń 1 *, teresa MikołaJczyk 1 , stanisław rabieJ 2 ,
ewa stodolak 3
1 PoliTechnikA łódzkA, kATedrA włókien szTucznych
2 ATh Bielsko-BiAłA, insTyTuT inżynierii TeksTyliów i mATeriA-
łów Polimerowych
3Agh krAków, kATedrA BiomATeriAłów
*MAILTO: mAciek.Bogun@wP.PL
[Inżynieria Biomateriałów, 89-91, (2009), 189-193]
wstęp
Inżynieria biomateriałowa jest obecnie jedną z najprężniej
rozwijających się dziedzin nauki. Wykorzystanie w nowoczesnej
medycynie biokompozytów opartych zarówno o
nanotechnologię, jak i materiały włókniste pozwala na opracowanie
biomateriałów, które w przyszłości mogą odegrać
znaczącą rolę w medycynie regeneracyjnej. Wprowadzenie
do włókien, a tym samym do biokompozytu, bioaktywnych
nanododatków powinno w wydatny sposób przyczynić się do
skrócenia czasu leczenia pacjentów, a tym samym skróceniu
ich czasu hospitalizacji.
Jednym z polimerów, który odgrywa szczególnie rolę w
inżynierii materiałowej jest alginian sodowy, który znalazł
szerokie zastosowanie w wytwarzaniu specjalistycznych
materiałów opatrunkowych [1]. Nowym obszarem zastosowań
dla tego polimeru, może być wykorzystanie go w
inżynierii tkankowej. Alginian jest liniowym polisacharydem,
zbudowanym z reszt kwasu β-D-mannuronowego (M) i α-Lgulrunowego
(G) [2], przeważnie wykazującym przemienną
strukturę typu MMMGGGMG[3]. Polimer ten charakteryzuje
się bardzo istotnymi z punktu widzenia medycyny właściwościami,
a mianowicie: brakiem toksyczności, antybakteryjnością,
unikatową kompatybilnością tkankową oraz
kontrolowanym czasem biodegradacji. Alginiany w różnej
postaci znalazły zastosowanie w inżynierii tkankowej do
leczenia i regeneracji skóry, tkanki chrzęstnej, tkanki kostnej,
wątroby, jak również tkanki mięśnia sercowego [4-8].
Specyficzną grupę biomateriałów stanowią włókna alginianowe,
a przede wszystkim włókna z alginianu wapnia,
uzyskane w wyniku podstawienia w kąpieli zestalającej
jonów Na + jonami Ca 2+ . Włókna te znalazły szerokie
zastosowanie w wytwarzaniu nowoczesnych opatrunków,
bandaży, absorbentów, które pod wpływem wydzieliny z rany
przechodzą częściowo w postać żelu, umożliwiając łatwą
zmianę opatrunku, a tym samym zmniejszając odczucie
bólu przez pacjenta.
W związku z tym, iż właściwości sorpcyjne związane są
przede wszystkim z hydrofilowym charakterem tworzywa,
jak to już analizowano w naszych wcześniejszych pracach
[9-11] celem niniejszej pracy było przeprowadzenie analizy
porównawczej struktury nadmolekularnej i właściwości wytrzymałościowych
nanokompozytowych włókien z alginianu
wapnia. W analizie wykorzystano włókna formowane w
optymalnych warunkach dla zawierających dany rodzaj
nanododatku.
effect of the presence
of nanoadditives on the
structure and properties
of calcium alginate fibres
MacieJ boguń 1 *, teresa MikołaJczyk 1 , stanisław rabieJ 2 ,
ewa stodolak 3
1dePArTmenT of mAn-mAde fiBres,
fAculTy of mATeriAl Technologies And TexTile design,
TechnicAl universiTy of lodz, PolAnd
2insTiTuTe of TexTile engineering And Polymer mATeriAls,
fAculTy of mATeriAls And environmenT sciences,
universiTy of Bielsko - BiAłA
3 dePArTmenT of BiomATeriAls,
fAculTy of mATeriAls science And cerAmics,
Agh universiTy of science And Technology, crAcow
*MAILTO: mAciek.Bogun@wP.PL
[Engineering of Biomaterials, 89-91, (2009), 189-193]
introduction
Biomaterials engineering is currently one of the most
rapidly developing branches of science. The use in modern
medicine of biocomposites based on both nanotechnology
and fibrous materials makes it possible to develop biomaterials
which may in the future play a significant role in
regenerative medicine. The introduction of bioactive nanoadditives
into fibres, and thus into the biocomposite, can be
expected to lead to significantly faster treatment of patients,
and consequently reduced hospitalization times.
One of the polymers playing a particular role in materials
engineering is sodium alginate, which has found wide application
in the production of specialized dressing materials [1].
A new area of application for this polymer may be its use in
tissue engineering. Alginate is a linear polysaccharide, built
of radicals of β-D-mannuronic acid (M) and α-L-guluronic
acid (G) [2], usually having an alternating structure of the
type MMMGGGMG [3]. This polymer has properties which
are very important from a medical standpoint, namely nontoxicity,
antibacterial properties, unique tissue compatibility
and controlled biodegradation time. Alginates in various
forms have been used in tissue engineering for the treatment
and regeneration of skin, cartilage, bone tissue, the
liver, and heart muscle tissue [4-8].
A specific group of biomaterials is alginate fibres, and
especially fibres made of calcium alginate, obtained by the
substitution of Ca 2+ ions for Na + ions in a solidifying bath.
These fibres have found wide application in the production
of modern dressings, bandages and absorbents which,
under the influence of secretion from the wound, transform
partially into gel, making it easier to change the dressing,
and thus reducing the pain felt by the patient.
Since the sorption properties are associated primarily with
the hydrophilic nature of the material, as has been analysed
in our earlier works [9-11], the purpose of the present work
was to perform a comparative analysis of the supramolecular
structure and strength properties of calcium alginate
nanocomposite fibres. The fibres used in the analysis were
formed in optimum conditions for those containing a given
type of nanoadditive.
189