89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

wszystkim należą do nich właściwości mechaniczne, stopień
krystaliczności, czystość chemiczna, szybkość degradacji.
Szczególnie dotyczy to polimerów resorbowalnych, które
łatwo ulegają degradacji pod wpływem podwyższonych
temperatur lub pod wpływem wilgoci.
Dlatego dla oceny przydatności określonych polimerów
resorbowalnych na implanty medyczne konieczne jest
wstępne określenie wpływu sposobu przetwórstwa na ich
właściwości.
Celem pracy była ocena wpływu metody przetwarzania
(wtrysk, prasowanie) na właściwości termiczne i mechaniczne
polimeru resorbowalnego (PLDL). W pracy 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. Taka charakterystyka ma w
przyszłości ułatwić dobór metody przetwarzania materiału
polimerowego dla konkretnych zastosowań medycznych.
materiały
Kopolimer L-laktydu z DL-laktydem (PLDL-70% L / 30%
DL) otrzymano w Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych
PAN w Zabrzu [3]. Polimer ten formowano dwoma
metodami, metodą wtrysku oraz metodą prasowania prepregów.
Otrzymane próbki miały kształt wiosełek.
Wtrysk prowadzono w temperaturze 160şC w pionowej
wtryskarce ślimakowej firmy Multiplas. Przed wtryskiem
polimer suszono w 50 o C przez 1 godzinę w celu usunięcia
wilgoci. Otrzymywanie próbek metodą prasowania prepregów
obejmowało dwa etapy. W pierwszym etapie polimer
rozpuszczono w CH 2Cl 2, a następnie wylano na szalki w
celu otrzymania błonek. W drugim etapie z wysuszonych
błonek wycięto próbki w kształcie wiosełek, które następnie
prasowano w formie w temperaturze120°C i pod ciśnieniem
110kPa/cm 2 .
Dla tak przygotowanych próbek stosowano następujące
oznaczenia:
- (PLDL) p - PLDL otrzymany metodą prasowania prepregów;
- (PLDL) w - PLDL otrzymany metodą wtrysku.
Próbki poddano badaniom termicznym metodą skaningowej
kalorymetrii różnicowej (DSC) na urządzeniu DSC2010
firmy TAInstruments oraz badaniom mechanicznym na
uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej (Zwick 1435).
Przeprowadzono również badania mikrostrukturalne na
skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) Jeol JSM-
5400. Następnie wiosełka poddano inkubacji w wodzie
destylowanej w temperaturze 37 o C przez okres 6 tygodni.
Po każdym tygodniu inkubacji rejestrowano zmiany pH
i przewodnictwa wody. Po 2, 4 i 6 tygodniach inkubacji
zmierzono wytrzymałość próbek.
wyniki i dyskusja
Przeprowadzone badania DSC wykazały, że polimer
wyjściowy, nieprzetworzony charakteryzował się amorficzną
strukturą (RyS.1a). Jego temperatura zeszklenia wynosiła
56,1°C. Badania termiczne polimerów po przetwórstwie
wykazały, że zarówno proces prasowania błonek jak i wtrysk
wywołały niewielkie zmiany w strukturze polimeru. Proces
formowania spowodował niewielki wzrost krystaliczności
PLDL (RyS.1b,c), o czym świadczy pojawienie się niewielkiego
piku związanego z procesem topnienia fazy krystalicznej.
Jednak po wtrysku pik ten jest ostrzejszy, co może
wskazywać na nieco większy udział fazy krystalicznej. Podwyższona
temperatura może wpływać na porządkowanie
temperatures or humidity. Therefore, estimation of usefulness
of particular polymers for medical implants is possible
after preliminary examination of the influence of processing
methods on polymer properties.
The aim of the presented work was the analysis of the
influence of resorbable polymer processing (injection moulding,
prepregs compression) on their thermal and mechanical
properties. Poly(L-lactide – co-LD-lactide). The changes of
polymer degradation time depending on their processing
were also investigated. Thermal properties were studied
on the basis of DSC method, while degradation rate was
evaluated on the basis of pH and conductivity changes of
incubating solution. This characteristic should facilitate the
choice of polymer processing methods for specific medical
applications.
materials
The synthesis of L-lactide - DL-lactide copolymer (PLDL
- 70% L / 30% DL) was performed at the Centre of Polymer
and Carbon Materials in Zabrze (Poland) [3]. Two methods
of polymer processing were used: injection moulding and
compression of prepregs prepared from solution. Obtained
samples were in paddle shape.
Injection moulding was performed in 160 o C in perpendicular,
screw injection moulding machine (Multiplas). Before
processing polymer was dried in 50 o C, 1 hour in order to
remove moisture.
Compression methods included two stages, 1) polymer
dissolving in CH 2Cl 2 and casting polymer films, 2) cutting
out correct shape and prepregs compression in 120°C,
110kPa/cm 2 . The samples prepared by a particular method
were related ascribed as follows:
- (PLDL)p - PLDL obtained by prepregs compression;
- (PLDL)w - PLDL obtained by injection moulding.
Thermal tests of samples were performed by using differential
scanning calorimetry (DSC) DSC2010 TAInstruments.
Mechanical properties were measured by universal
testing machine Zwick 1435. Microscopic observations
were performed by using the scanning electron microscope
(SEM) Jeol JSM-5400. The samples were also incubated
in distilled water in 37 o C during the time of 6 weeks. After
every week, pH and conductivity changes of a solution were
also measured. After 2, 4 and 6 weeks strength of samples
was additionally tested.
results and discussion
DSC analysis indicates amorfic structure of polymer
before processing. Glass transition temperature was determined
as 56,1°C (FIG.1a). Thermal study of the polymers
after forming process shows, that processing causes slight
changes of their structure. These changes are connected
with increse of PLDL crystallinity (FIG.1b,c), which is indicated
by the presence of peak related to melting process of
crystalline phase. However, contribution of cristalline regions
is probably higher for samples processed by injection moulding,
which is indicated by sharper peak for this material than
for this one obtained by compression. Elevated temperature
may cause reorganisation of polymer structure and creation
of small crystalline regions. Higher temperature used during
injection moulding process may also evoke partial degradation
of polymer, which is usualy connected with increase
of crystallinity degree [4]. Process of PLDL forming affects
the Tg changes of samples. This temperature is higher for
polymer processed by compression (58,6°C) than for that
one obtained by injection moulding (55,6°C).
219