Original title:
Bioresorbovatelné polyuretany s říditelnými mechanickými vlastnostmi
Translated title:
Bioresorbable polyurethanes with controlled mechanical properties
Authors:
Letavaj, Emil ; Žídek, Jan (referee) ; Kupka, Vojtěch (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2017
Language:
slo Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[slo][eng]
Uvedená diplomová práca sa zaoberá prípravou bioresorbovateľných polyuretánov (PUR) a ich následnou charakterizáciou. Teoretická časť popisuje jednotlivé komponenty, z ktorých boli PUR pripravené a zhrňuje poznatky o PUR používaných v medicínskych aplikáciách. V experimentálnej časti boli charakterizované bioresorbovateľné PUR filmy pripravené reaktívnym liatím v jednom kroku bez použitia organických rozpúšťadiel. Neprítomnosť rozpúšťadiel predstavuje veľkú výhodu z dôvodu ich toxicity a následného odstraňovania z výsledného produktu. Syntéza PUR prebiehala pod inertnou atmosférou polyadičnou reakciou z hydrofobného poly-(e-kaprolaktónu) (PCL) a hydrofilného poly(etylénglykolu) (PEG) spoločne s hexametylén diizokyanátom (HDI). Práca pod inertnou atmosférou bola nutná z dôvodu vedľajšej reakcie izokyanátu so vzdušnou vlhkosťou, ktorá zapríčiňuje vznik poréznych filmov namiesto spojitých. Pripravené PUR filmy boli charakterizované pre rôzne pomery PCL/PEG a rôzny izokyanátový index (pomer NCO/OH reagujúcich skupín). PUR (izokyanátový index 1,05) s obsahom PCL 90 hm. % a viac sa správali ako húževnatý materiál s ťažnosťou až 410 %. Zvýšenie izokyanátového indexu a zníženie obsahu PCL pod 90 hm. % malo za dôsledok krehké chovanie vzoriek. Príčinou týchto vlastnosti bola rozdielna schopnosť PCL kryštalizovať v štruktúre polyuretánovej siete. Zvyšovanie obsahu PEGu zlepšilo schopnosť PUR filmoch absorbovať vodu a zároveň urýchlilo ich hydrolytickú degradáciu. Nastavením vhodného pomeru medzi PCL/PEG a množstvom izokyanátu možno bez použitia organického rozpúšťadla pripraviť bioresorbovateľné PUR s vhodnými mechanickými (ťažnosť, húževnatosť) a fyzikálnymi (nasiakavosť, degradácia) vlastnosťami, ktoré by sa mohli používať v biomedicíne ako napr. cievne štepy.
Presented diploma thesis deals with preparation of bioresorbable polyurethanes (PUR) and their characterization. The theoretical part describes the feedstocks used for the PUR preparation and summarizes the knowledge about PUR used in medical applications. Experimental part presents characterization of bioresorbable PUR films prepared by reactive casting in one step without the use of organic solvents. The absence of solvents represents a great advantage due to their toxicity and subsequent removal from the resulting product. The synthesis of PUR was conducted under an inert atmosphere by polyaddition reaction of hydrophobic poly(e-caprolactone) (PCL) and hydrophilic poly(ethylene glycol) (PEG) with hexamethylene diisocyanate (HDI). Synthesis under an inert atmosphere was necessary due to a side reaction of isocyanate with atmospheric humidity, which causes the formation of porous films instead of continuous ones. Prepared PUR films were characterized for different PCL/PEG ratios and different isocyanate index (ratio of NCO/OH reacted groups). PUR (isocyanate index 1.05) with PCL content 90 wt. % and higher demonstrated tought behavior in mechanical tests. Increase of isocyanate index and decrease of PCL content under 90 wt. % caused fragile sample behavior. The reason of such behavior was the different ability of PCL to crystallize in the structure of the polyurethane network. Increasing the PEG content has improved the ability of PUR films to absorb water and enhanced the rate of hydrolytic degradation. By adjusting the PCL/PEG ratio and the amount of isocyanate, solvent free bioresorbable PUR with suitable mechanical (flexibility, toughness) and physical properties (swelling, degradation) can be obtained. Prepared PUR films could be used in biomedicine e.g. as vascular grafts.
Keywords:
biomedicine; Poly(e-caprolactone); poly(ethylene glycol); polyurethane
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/64863
guest ::
