Degradační chování polyesterových mikro/nano vlákenných materiálů

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24210%2F17%3A00004241" target="_blank" >RIV/46747885:24210/17:00004241 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/46747885:24410/17:00004241 RIV/46747885:24620/17:00004241

Výsledek na webu

<a href="https://www.irsm.cas.cz/ext/biomaterialy/" target="_blank" >https://www.irsm.cas.cz/ext/biomaterialy/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Degradační chování polyesterových mikro/nano vlákenných materiálů

Popis výsledku v původním jazyce

Abstrakt Degradabilní nanovlákenné tkáňové náhrady mají velký potenciál tkáňové inženýrství. Po implantaci materiálu dochází v těle k postupné degradaci materiálu, který je nahrazen nově se tvořící tkání, přičemž rychlost degradace má zásadní vliv na změnu mechanických vlastností scaffoldu. Dále je možné využití degradability polymerních vláken pro řízené uvolňování inkorporovaných látek. V této práci byla sledována rychlost degradace vlákenných vrstev a zároveň sledovány změny morfologie a fyzikálních vlastností v průběhu degradace. Studie prokázala změnu rychlosti degradace v závislosti na morfologii materiálu a molekulové hmotnosti použitého polymeru. Byla pozorována změna krystalinity materiálů, zatímco ke změně molekulové hmotnosti polymeru v průběhu degradace nedochází. Materiál a metody Vzorky byly připraveny metodou elektrostatického zvlákňování (technologie NANOSPIDER) z polymerních roztoků. Pro přípravu byl použit polykaprolakton (PCL, Mn 45tis, 80tis) a kopolymer kyseliny polymléčné a polykaprolaktonu (PLCL, 80tis.). Degradace byla enzymaticky katalyzovaná. Pro PCL byla použita Lipáza (0,5U/mg vzorku) a pro PLCL Proteináza K (0,2U/mg vzorku). Degradace probíhala při 37°C, v prostředí PBS pH 7,4 0,02%v/v azid sodný. U vzorků byl sledován hmotnostní úbytek, změna morfologie (elektronová mikroskopie, SEM), změna molekulové hmotnosti polymeru (GPC) a změna krystalinity (DSC). Výsledky Měření hmotnostního úbytku prokázalo rychlejší průběh degradace u materiálů s nižším průměrem vláken a polymerem s nižší molekulovou hmotností. V průběhu degradace dochází k výrazné změně morfologie vláken. Pozorujeme tání vláken a jejich následné spojování do větších celků, je viditelná rekrystalizace (tvorba oblastí s vyšší krystalinitou) a v pozdějších fázích štěpení vláken. Výsledky DSC potvrzují změnu krystalinity všech materiálů v průběhu degradace (v závislosti na fázi degradace), zatímco výsledky z GPC potvrzují, že ve zbylém materiálu nedochází ke změně molekulové hmotnosti polymeru, s výjimkou velmi pozdních fází degradace (kdy se už nejedná o vlákenný materiál). Obr. 1. vlákenný materiál (PLCL) degradovaný v prostředí Proteinasy K závěr Degradace polyesterových nano a mikro vlákenných materiálů je ovlivněna použitým polymerem, molekulovou hmotností polymeru a výslednou morfologií vlákenného materiálu. Degradace probíhá mechanizmem eroze z povrchu. Morfologie materiálu během degradace prochází výraznou změnou (vč. vzniku oblastí s různou krystalinitou) a dá se očekávat velký vliv na jeho mechanické vlastnosti. Na experimenty navazuje studium mechanických vlastností v závislosti na stupni degradace, stejně jako studie, které monitorují uvolňování inkorporovaných látek v průběhu degradace vlákenného materiálu. Poděkování: Grantová Agentura ČR (projekt č.17-02448S)

Název v anglickém jazyce

Degradation behavior of polyester micro / nano fibrous materials

Popis výsledku anglicky

Abstract Degradable nanofibrous tissue replacements have great potential for tissue engineering. After material implantation, the material progressively degrades into the body, which is replaced by the newly formed tissue, and the rate of degradation has a major effect on the change in the mechanical properties of the scaffold. Furthermore, it is possible to use the degradability of polymeric fibers for controlled release of the incorporated substances. In this work the rate of degradation of fibrous layers was monitored and changes in morphology and physical properties during degradation were monitored. The study demonstrated a change in the rate of degradation depending on the morphology of the material and the molecular weight of the polymer used. A change in the crystallinity of materials has been observed, whereas the molecular weight of the polymer during degradation does not occur. Material and methods Samples were prepared by electrostatic spinning (NANOSPIDER) technology from polymer solutions. Polycaprolactone (PCL, Mn 45tis, 80tis) and polylactic acid and polycaprolactone copolymer (PLCL, 80tis) were used for preparation. The degradation was enzymatically catalyzed. Lipase (0.5U / mg sample) and PLCL Proteinase K (0.2U / mg sample) were used for PCL. Degradation was carried out at 37 ° C, in PBS pH 7.4 0.02% v / v sodium azide. Samples were followed by weight loss, change in morphology (electron microscopy, SEM), polymer molecular weight change (GPC) and crystallinity change (DSC). Results Measurement of weight loss showed a faster degradation of materials with a lower fiber diameter and a lower molecular weight polymer. During degradation, the fiber morphology changes significantly. We observe the melting of the fibers and their subsequent coupling to larger units, visible recrystallization (formation of areas with higher crystallinity) and later phases of the fiber splitting. The DSC results confirm the change in the crystallinity of all materials during degradation (Depending on the degradation phase), whereas the GPC results confirm that the molecular weight of the polymer is not altered in the remainder of the material, with the exception of the very late stages of degradation (when it is no longer a fibrous material) . Fig. 1. Fibrous material (PLCL) degraded in Proteinase K environment conclusion The degradation of polyester nano and micro fiber materials is influenced by the polymer used, the molecular weight of the polymer and the resulting fiber material morphology. Degradation occurs through a mechanism of erosion from the surface. The morphology of the material during degradation undergoes a significant change (including the occurrence of areas with different crystallinity) and great influence on its mechanical properties can be expected. Experiments are followed by the study of mechanical properties depending on the degree of degradation, as well as studies that monitor the release of incorporated substances during degradation of the fibrous material. Acknowledgments: Grant Agency of the Czech Republic (project No. 17-02448S)

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

21001 - Nano-materials (production and properties)

Projekt

<a href="/cs/project/GA17-02448S" target="_blank" >GA17-02448S: Zvýšený růst lidských kožních buněk na biomimetických nanovlákenných matricích pro aktivní hojení ran</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2017

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů