89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

218 wPływ metody
przetwórstwa na
właściwości Polilaktydu
J. Chłopek, A. MorAwskA-ChoChół, A. wieteChA
akadeMia GórniCzo–HutniCza, Wydział inżynierii Materiało-
Wej i CeraMiki, katedra BioMateriałóW
Al. mickiewiczA 30, 30 – 059 krAków
streszczenie
W pracy oceniono wpływ metody przetwarzania
(wtrysk, prasowanie) na właściwości termiczne i
mechaniczne polimeru resorbowalnego (PLDL).
Oceniono również zmiany w szybkości degradacji
tego polimeru w zależności od zastosowanej metody
przetwórstwa. Właściwości termiczne określono metodą
DSC, natomiast szybkość degradacji oceniono
na podstawie zmian pH i przewodnictwa płynów
inkubacyjnych.
Badania wykazały wpływ metody przetwórstwa na
analizowane właściwości PLDL. Metoda wtrysku spowodowała
degradację polimeru już w czasie trwania
procesu, co objawiło się obniżeniem wytrzymałości.
Dopracowania wymaga ustalenie optymalnych parametrów
wtrysku, tzn. temperatury i czasu uplastyczniania.
Zbyt długi czas przebywania polimeru w strefie
grzewczej może sprzyjać degradacji. Polimery otrzymane
metodą prasowania prepregów uległy znacznie
szybszej degradacji w porównaniu do polimerów
otrzymanych metodą wtrysku. Przyczyną tego mogła
być łatwiejsza dyfuzja płynu po pozostałych granicach
rozdziału pomiędzy poszczególnymi prepregami.
[Inżynieria Biomateriałów, 89-91, (2009), 218-221]
wstęp
Do często stosowanych metod formowania polimerowych
implantów medycznych należą wtrysk i prasowanie.
Metoda wtrysku zyskała swą popularność dzięki niskim
kosztom produkcji, wysokiej wydajności, dużej powtarzalności
i możliwości otrzymania skomplikowanych kształtów.
Problemem jaki napotyka się w tej metodzie jest dobór
odpowiednich parametrów procesu, który dla niektórych
materiałów polimerowych jest szczególnie utrudniony.
Wiąże się to z faktem, że odpowiednio wysoka temperatura
poprawia właściwości reologiczne polimeru, może jednak
równocześnie powodować jego degradację. Kolejny problem
stanowi zapewnienie właściwej jednorodności w przypadku
otrzymywania materiałów kompozytowych. Lepsze
rozmieszanie obu faz można uzyskać przez zastosowanie
wytłaczarek, z drugiej jednak strony wielokrotne podgrzewanie
polimeru może zwiększać jego degradację. Metoda
prasowania prepregów otrzymanych z roztworu jest bardziej
czasochłonna jednak daje bardziej powtarzalne wyniki i
pozwala w większym stopniu sterować rozmieszczeniem i
udziałem modyfikatorów w przypadku implantów kompozytowych
oraz pozwala na lepszą efektywność wzmocnienia
dzięki możliwości zastosowania włókien ciągłych. Jednak
ograniczeniem tej metody jest możliwość otrzymania wyrobów
o nieskomplikowanych kształtach lub konieczność
przeprowadzenia dalszej obróbki mechanicznej, co dodatkowo
podnosi koszty produkcji [1,2].
Sposób przetwórstwa może jednak powodować zmiany
we właściwościach polimerów, istotnych ze względu na zachowanie
biomateriału w środowisku biologicznym. Przede
the influence of
processing on polylactide
properties
J. Chłopek, A. MorAwskA-ChoChół, A. wieteChA
AGH-university of science And tecHnoloGy, fAculty of
mAteriAls science And cerAmics,
depArtment of biomAteriAls,
30 mickiewiczx Av., 30-059 crAcow, polAnd
abstract
In the present work, the influence of the processing
method (injection moulding, prepregs compression) of a
resorbable polymer on its thermal and mechanical properties
was evaluated. Poly(L-lactide – co-LD-lactide) (PLDL)
as resorbable polymer was used. The changes of polymer
degradation time depending on their processing method
conditions were also investigated. Thermal properties were
studied on the basis of DSC, while degradation rate was
evaluated on the basis of pH and conductivity changes of
incubation solution.
The studies revealed that PLDL properties were influenced
by processing methods. Injection moulding caused
polymer degradation during processing and it was suggested
by strength decrease. Keeping the polymer for long time at
high temperature in heating zone may cause degradation
process. Therefore, optimization of moulding parameters
(temperature, plasticizing time) is required. However, degradation
time was significantly longer for samples, which
were processed by prepregs compression. It was caused
by the presence of borders between prepregs and easier
penetration of a solution.
[Engineering of Biomaterials, 89-91, (2009), 218-221]
introduction
Injection moulding and compression are two methods
usually used for polymer implants forming. Popularity of
injection moulding is connected with low cost of manufacture,
high productivity, large repeatability and possibility to
obtain difficult shapes. Optimization the parameters of the
process is connected to some typical problems, especially
in case of some polymers. It is connected with the fact, that
high temperature improves rheological behaviour, however it
may cause polymer degradation. The next difficulty concerns
securing of the proper homogeneity of composite materials.
Improving of the uniformity is possible by using extrusion
machines, however it may increase polymer degradation
as well.
Compression of prepregs obtaining from solution is timeconsuming,
but the results are more repetitive. This method
facilitates strict control of distribution and volume fraction
contribution of modifying additives in the case of composite
materials, as well as enables to use long fibres and in
this way obtaining better reinforcement. Restriction for this
method is possibility to obtain only the implants with noncomplicated
shape and necessity of applying of additional
mechanical treatment increasing cost of production [1,2].
Methods of processing may cause changes of some polymer
properties, which are important with regard of biological
behaviour of implants. First of all, it concerns mechanical
properties, crystallinity, chemical purity, degradation rate.
Owing to their easy degradation, most significant changes of
properties are possible in the case of resorbable polymers.
The changes are faster under the influence of elevates