Wykorzystanie nanotechnologii w wytwarzaniu włókien alginianowych umożliwiło nadanie im unikatowych właściwości osteokonduktywnych i osteoinduktywnych wynikających z rodzaju ceramicznego nanododatku wprowadzonego do tworzywa. Włókna te s przeznaczone do wytwarzania biokompozytów z udziałem trudniej resorbowalnego polimeru poli-kaprolaktonu (PCL). Zgodnie z podanym w pracy modelem kompozytu polimerowo-włóknistym obecność w nim łatwiej resorbowalnego składnika włóknistego będzie powodować wytworzenie w materiale implantacyjnym systemu porów ułatwiającego proliferację komórek.
Wynikiem realizacji pracy w dwóch obszarach tematycznych, dotyczących wytwarzania włókien nanokompozytowych oraz biokompozytów z ich udziałem, było opracowanie warunków wytwarzania włókien z alginianu wapniowego zawierających nanododatki HAp, TCP, SiO2, bioszkło i MMT. Określono ich strukturę nadmolekularn, porowatość, właściwości sorpcyjne i wytrzymałościowe. Wytworzone na bazie tych włókien biokompozyty oceniano pod kątem ich właściwości mechanicznych, fizykochemicznych oraz stymulującego działania na procesy wzrostu komórkowego.
W oparciu o przeprowadzoną analizę w układzie: charakterystyka polimeru, charakterystyka stosowanych nanododatków, właściwości reologiczne roztworów przędzalniczych, warunki procesu formowania włókien, struktura i właściwości włókien alginianowych, sprecyzowano ogólną zasadę wytwarzania nanokompozytowych włókien z alginianu wapniowego przeznaczonych do otrzymywania kompozytów polimerowo-włóknistych. Stwierdzono, iż dla uzyskanych nanokompozytowych włókien z alginianu wapnia zawierających ceramiczne nanododatki o zdefiniowanej budowie chemicznej (z wyjątkiem bioszkła) korzystne ze względu na uzyskiwanie wytrzymałości właściwej na poziomie 22-24 cN/tex jest realizowanie procesu formowania przy dodatniej wartości wyciągu filierowego +70% i maksymalnej możliwej do uzyskania dla danego typu włókien deformacji w etapie rozciągu.
Udowodniono przyjętą w pracy hipotezę, iż o właściwościach nanokompozytowych włókien z alginianu wapnia decyduje nie tylko wielkość rozciągu całkowitego, ale także deformacja jeszcze płynnej strugi oraz wartość naprężeń, pod wpływem których realizowane s procesy deformacyjne (zestalanie i rozciganie) w poszczególnych etapach wytwarzania. Podstawę do udowodnienia przyjętej hipotezy stanowiły analizy porównawcze wpływu wyciągu filierowego i deformacji w etapie rozciągu na strukturę i właściwości włókien alginianowych zawierających różnego rodzaju nanododatki ceramiczne.
Przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie prawdopodobnego mechanizmu procesu zestalania i opis procesu rozciągu nanokompozytowych włókien alginianowych. O przebiegu zestalania włókien alginianowych decyduj szybkości i wzajemna relacja trzech procesów: dyfuzji jonowej, żelowania i rozdziału fazowego. Na ich przebieg i kształtowanie się struktury w tym etapie wpływa fakt, iż zachodzą one w polu naprężeń związanych z występowaniem podłużnego gradient prędkości, uzależnionego od wartości wyciągu filierowego i związanego z sił odbioru włókna.
W drugim obszarze tematycznym, dotyczącym wytwarzania biokompozytów, udowodniono hipotezę polegającą na założeniu, iż uzyskane kompozyty polimerowowłókniste wykazują cechy kompozytu wielofunkcyjnego, o dobrych właściwościach mechanicznych. Wykazano, iż kompozyty polimerowo-włókniste wytworzone na bazie poli-kaprolaktonu oraz nanokompozytowych włókien z alginianu wapnia stanowi interesujący biomateriał, ze względu na możliwość projektowania cech materiałowych w zależności od udziału wagowego fazy włóknistej oraz od charakteru zastosowanego nanododatku. W ramach tego obszaru zostało sprawdzone stymulujące działanie nanododatków (obecnych w tworzywie włókien alginianowych) na proces wzrostu komórkowego, z zastosowaniem linii komórkowej osteoblastów. Jednocześnie przeprowadzone badania poziomu interleukin (IL6, IL10, THN-a), będących markerami stanu zapalnego, wykazały spadek wydzielania tych interleukin już w siódmym dniu inkubacji. [STRESZCZENIE]

Więcej informacji w Bibliotece Cyfrowej CYBRA