Kompozyty poliuretanu zawieraj¹cego poli([r,s]-3-hydroksymaœlan) z chitozanem )

Podobne dokumenty
PROPERTIES OF POLYURETHANES WITH SYNTHETIC POLY([R,S]-3-HYDROXYBUTYRATE) IN SOFT SEGMENT

PODATNOŚĆ POLILAKTYDU NA DEGRADACJĘ W WYBRANYCH SKŁADNIKACH KOSMETYKÓW

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

NANOKOMPOZYTY ETEROURETANOWE Z MODYFIKOWANĄ NANOKRZEMIONKĄ DO ZASTOSOWAŃ MEDYCZNYCH

OSTRZA LUTZ DO CIÊCIA FOLII SPECJALISTYCZNE OSTRZA DO SPECJALNEJ FOLII

PROPERTIES OF POLYURETHANE COMPOSITES WITH BIOGLASS FOR MEDICAL APPLICATION

Lp. Tematyka Liczba godzin I. Wymagania edukacyjne

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

PADY DIAMENTOWE POLOR

2.Prawo zachowania masy

Polimery w ochronie środowiska. POLI(HYDROKSY MAŚLAN) mgr inż. Paulina Kasprzyk, prof. Helena Janik

4. OCENA JAKOŒCI POWIETRZA W AGLOMERACJI GDAÑSKIEJ

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

WITAMINY.

CENTRUM BADANIA OPINII SPOŁECZNEJ

PROPERTIES OF POLYURETHANE CARBAMIDE MADE BY PREPOLYMER METHOD

Temat: Czy świetlówki energooszczędne są oszczędne i sprzyjają ochronie środowiska? Imię i nazwisko

Synteza, w³aœciwoœci i zastosowanie nowych (bio)degradowalnych poliestrouretanów )

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

Stechiometria równań reakcji chemicznych, objętość gazów w warunkach odmiennych od warunków normalnych (0 o C 273K, 273hPa)

Sytuacja na rynkach zbytu wêgla oraz polityka cenowo-kosztowa szans¹ na poprawê efektywnoœci w polskim górnictwie

Atpolan BIO 80 EC. Atpolan BIO 80 EC

PROPERTIES OF POLIURETHANE FOR APPLICATION AS A BONE TISSUE ENGINERRING

Powszechność nauczania języków obcych w roku szkolnym

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

WK Rozdzielacz suwakowy sterowany elektrycznie typ WE6. NG 6 31,5 MPa 60 dm 3 /min OPIS DZIA ANIA: r.

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Analiza zmian w³aœciwoœci termicznych i struktury rur z polietylenu po procesie starzenia

ZASTOSOWANIE MIKROSYSTEMÓW W MEDYCYNIE LABORATORIUM. Ćwiczenie nr 3. Kropelkowy system mikrofluidyczny

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca

DZIA 3. CZENIE SIÊ ATOMÓW

NAPRAWDÊ DOBRA DECYZJA

DOPALACZE. - nowa kategoria substancji psychoaktywnych

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY SEKCJA II: PRZEDMIOT ZAMÓWIENIA. Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy: zamówienia publicznego.

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

1. Wstêp. 2. Metodyka i zakres badañ WP YW DODATKÓW MODYFIKUJ CYCH NA PODSTAWOWE W AŒCIWOŒCI ZAWIESIN Z POPIO ÓW LOTNYCH Z ELEKTROWNI X

Poli(estro-węglany) i poliuretany otrzymywane z surowców odnawialnych - pochodnych kwasu węglowego

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

PRACE. Instytutu Szk³a, Ceramiki Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych. Nr 4

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Wp³yw biodegradacji na zmianê wybranych w³aœciwoœci kompozytów PCL z PHMG

3.2 Warunki meteorologiczne

spektroskopia UV Vis (cz. 2)

Rodzaje i metody kalkulacji

Szybkoschładzarki SZYBKOSCHŁADZARKI. Szybkoschładzarki z funkcją 50 szybkozamrażania

Recenzja. rozprawy doktorskiej mgr inż. Magdaleny Mazurek pt. Poli(estro-weglany i poliuretany


Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

SIGMA COATINGS. Ochrona przysz³oœci

Phytophthora cactorum (Leb. & Cohn) Schröeter

Polska droga do innowacyjności ci w medycynie droga pod górkg

W AŒCIWOŒCI TRIBOLOGICZNE SIARKOWANYCH OLEJÓW ROŒLINNYCH

Komentarz technik dróg i mostów kolejowych 311[06]-01 Czerwiec 2009

Modyfikacje betonu dodatkiem rozdrobnionego polipropylenu

SUBSTANCJE ZUBOŻAJĄCE WARSTWĘ OZONOWĄ

Seminarium 1:

SYSTEMY CZASU PRACY. 1. PODSTAWOWY [art. 129 KP]

Rekompensowanie pracy w godzinach nadliczbowych

Ocena podatnoœci na degradacjê hydrolityczn¹ ró nych odmian poliuretanów w aspekcie zastosowania ich jako biomateria³y

PL-LS Pani Małgorzata Kidawa Błońska Marszałek Sejmu RP

USTAWA. z dnia 29 sierpnia 1997 r. Ordynacja podatkowa. Dz. U. z 2015 r. poz

Licencję Lekarską PZPN mogą uzyskać osoby spełniające następujące wymagania:

Ogólne Warunki Ubezpieczenia PTU ASSISTANCE I.

Postêp w dziedzinie oznaczania mykotoksyn

Egzamin gimnazjalny. Biologia. Także w wersji online TRENING PRZED EGZAMINEM. Sprawdź, czy zdasz!

DOŒWIADCZALNE SPRAWDZANIE JEDNORODNOŒCI BUDOWY RÓ NYCH MATERIA ÓW

PODNOŚNIK KANAŁOWY WWKR 2

Poliuretany modyfikowane hydroksyapatytem jako biomateria³y )

FORUM ZWIĄZKÓW ZAWODOWYCH

Procedura nadawania uprawnień do potwierdzania, przedłuŝania waŝności i uniewaŝniania profili zaufanych epuap. Załącznik nr 1

12. Wyznaczenie relacji diagnostycznej oceny stanu wytrzymało ci badanych materiałów kompozytowych

TABELA ZGODNOŚCI. W aktualnym stanie prawnym pracodawca, który przez okres 36 miesięcy zatrudni osoby. l. Pornoc na rekompensatę dodatkowych

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

STOISKA - spis treœci STOISKA stoiska PROMOCYJNE stoiska SPRZEDA OWE stoiska TARGOWE stoiska SKLEPOWE / zabudowy

Projekty uchwał dla Zwyczajnego Walnego Zgromadzenia

DZIA 4. POWIETRZE I INNE GAZY

Badania w³aœciwoœci rur po procesie starzenia elektrochemicznego

Hormony płciowe. Macica

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Krótka informacja o instytucjonalnej obs³udze rynku pracy

Stopy tytanu. Stopy tytanu i niklu 1

K-31 Licencja na wykonywanie krajowego transportu drogowego osób

1.3 Budowa. Najwa niejsze cz ci sk adowe elektrozaworu to:

1. Od kiedy i gdzie należy złożyć wniosek?

Warszawa, dnia 1 października 2013 r. Poz. 783 UCHWAŁA ZARZĄDU NARODOWEGO BANKU POLSKIEGO. z dnia 24 września 2013 r.

1) Dziekan lub wyznaczony przez niego prodziekan - jako Przewodniczący;

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA EDUKACJI NARODOWEJ 1) z dnia 2011 r.

GRUPA KAPITAŁOWA POLIMEX-MOSTOSTAL SKRÓCONE SKONSOLIDOWANE SPRAWOZDANIE FINANSOWE ZA OKRES 12 MIESIĘCY ZAKOŃCZONY DNIA 31 GRUDNIA 2006 ROKU

Audyt SEO. Elementy oraz proces przygotowania audytu. strona

ĆWICZENIE Nr 9. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. inż. A. Weroński

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII REP-RAP DO WYTWARZANIA FUNKCJONALNYCH STRUKTUR Z PLA

WPŁYW ZASTOSOWANEGO PODCIŚNIENIA W TRAKCIE PAKOWANIA NA PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE SERÓW TWAROGOWYCH KWASOWYCH

Rodzaj środka technicznego. Stan techniczny obiektu. Opis działania, przeznaczenie środka technicznego. Podstawa metodologiczna wyceny.

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH DLA MECHANIKÓW

Badania wybranych w³aœciwoœci mechanicznych wyrobów z poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych (uzupe³nienie)

STOWARZYSZENIE LOKALNA GRUPA DZIAŁANIA JURAJSKA KRAINA REGULAMIN ZARZĄDU. ROZDZIAŁ I Postanowienia ogólne

Transkrypt:

2015, 60, nr 6 391 Kompozyty poliuretanu zawieraj¹cego poli([r,s]-3-hydroksymaœlan) z chitozanem ) Joanna Brzeska 1), ), Aleksandra Heimowska 1), Magda Morawska 1), Amina Niepsuj 1), Wanda Sikorska 2), Marek Kowalczuk 2), Maria Rutkowska 1) DOI: dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.391 Streszczenie: Na osnowie poliuretanów (PUR) zsyntezowanych z biokompatybilnych substratów wytworzono kompozyty z udzia³em 2,5 lub 5,0 % mas. chitozanu. Segment sztywny poliuretanów otrzymano z alifatycznego 4,4 -diizocyjanianu dicykloheksylometanu i 1,4-butanodiolu, a segment giêtki z polikaprolaktonodiolu i syntetycznego poli([r,s]-3-hydroksymaœlanu), w stosunku masowym 90:10 lub 80:20. Twardoœæ poliuretanów i ich kompozytów by³a typowa dla elastomerów stosowanych w medycynie. Na podstawie termogramów DSC stwierdzono, e wytworzone polimery by³y semikrystaliczne, a powierzchnia obserwowana pod mikroskopem optycznym wskazywa³a na strukturê heterogeniczn¹. Dodatek chitozanu do wytworzonych poliuretanów powodowa³ zmniejszenie przepuszczalnoœci pary wodnej, wp³ywaj¹c jednoczeœnie na zwiêkszenie sorpcji wody, natomiast nie zmieni³ sorpcji oleju. S³owa kluczowe: poliuretany, syntetyczny poli([r,s]-3-hydroksymaœlan), chitozan, przepuszczalnoœæ pary wodnej, sorpcja wody. Composites of polyurethanes based on poly([r,s]-3-hydroxybutyrate) with chitosan Abstract: Polyurethanes synthesized from biocompatible components were used to produce composites with 5 and 10 wt % chitosan content. The hard segments of polyurethanes were obtained from aliphatic 4,4 -methylene dicyclohexyl diisocyanate and 1,4-butanediol, while the soft segments were derived from polycaprolactonediol and synthetic poly([r,s]-3-hydroxybutyrate) in a weight ratio of 90:10 or 80:20. The hardness of polyurethanes and their composites with chitosan was typical for elastomers used in medicine. DSC thermograms showed that the investigated polymers were semicrystalline. The morphology of their surface observed under optical microscope was heterogeneous. The presence of chitosan in the composites reduced their water vapour permeability, resulting at the same time in an increased water sorption, while not influencing the oil sorption of polymer samples. Keywords: polyurethane, synthetic poly([r,s]-3-hydroxybutyrate), chitosan, water vapour permeability, water sorption. W³aœciwoœci materia³ów poliuretanowych (PUR) mo na zaprogramowaæ w wyniku odpowiedniego doboru substratów do ich syntezy. Na etapie projektowania materia³u do konkretnych zastosowañ wybiera siê oligomerole, izocyjaniany i przed³u acze ³añcuchów w taki sposób, aby otrzymaæ produkt o za³o onych w³aœciwoœciach. W pierwotnych wykorzystaniach poliuretanów (zarówno przemys³owych, jak i medycznych) by³o wa - ne, by materia³ wykazywa³ wytrzyma³oœæ mechaniczn¹ i 1) Akademia Morska, Wydzia³ Przedsiêbiorczoœci i Towaroznawstwa, Katedra Chemii i Towaroznawstwa Przemys³owego, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia. 2) Centrum Materia³ów owych i Wêglowych PAN, ul. Marii Curie-Sk³odowskiej 34, 41-800 Zabrze. ) Materia³ zawarty w artykule by³ prezentowany na konferencji POLYMAT60, 30 czerwca 1 lipca 2014 r., Zabrze, Polska. ) Autor do korespondencji; e-mail: j.brzeska@wpit.am.gdynia.pl odpornoœæ na dzia³anie czynników œrodowiskowych. W obecnie rozwijaj¹cych siê dziedzinach implantologii, farmakologii i kosmetologii zastosowanie znajduj¹ materia- ³y biokompatybilne i podatne na degradacjê w okreœlonych warunkach organizmu ywego. Jedn¹ z metod zwiêkszenia biokompatybilnoœci poliuretanów (materia³ów wykazuj¹cych du ¹ hemokompatybilnoœæ, dziêki zachowanej równowadze hydrofilowo-hydrofobowej na swojej powierzchni) jest wprowadzenie do ich struktury substratów naturalnych lub syntetycznych, rozpoznawanych przez organizm jako naturalne. Tradycyjne izocyjaniany zastêpuje siê np. pochodnymi aminokwasów takich jak lizyna (np. diizocyjanian estru metylowego lizyny LDI) [1] lub olejów roœlinnych [2]. Szerokie mo liwoœci ukierunkowania w³aœciwoœci poliuretanów o potencjalnym zastosowaniu medycznym daje u ycie do syntezy segmentów giêtkich odpowiednio dobranych substratów. Materia³ biodegradowalny mo -

392 POLIMERY 2015, 60,nr6 na otrzymaæ na drodze wprowadzenia do struktury segmentów giêtkich oligoestrów {np. poli([r,s]-3-hydroksymaœlanu) i polikaprolaktonu}, których produkty degradacji s¹ nietoksyczne i bior¹ udzia³ w naturalnych procesach metabolicznych komórek ywych. Produktem degradacji syntetycznego poli([r,s]-3-hydroksymaœlanu) (a-phb) jest kwas 3-hydroksymas³owy, naturalny sk³adnik cia³ ketonowych komórek stosowany w leczeniu cukrzycy i epilepsji [3, 4]. Wzrost iloœci cia³ ketonowych we krwi, bêd¹cy wskaÿnikiem chorób uk³adu trawienia, pozwala ograniczyæ katabolizm bia³ek i zmniejszyæ ³aknienie. Wczeœniej przeprowadzone badania wskazuj¹, e wprowadzenie a-phb do struktury poliuretanów umo- liwia otrzymanie materia³ów wykazuj¹cych du ¹ biokompatybilnoœæ [5, 6]. Oligomerodiole polikaprolaktonu (PCL) od lat s¹ stosowane do wytwarzania poliuretanów biomedycznych. W wyniku rozk³adu PCL powstaje kwas 6-hydroksyheksanowy, który jest ostatecznie metabolizowany w cyklu Krebsa [7]. Inn¹ metod¹ modyfikacji poliuretanów, prowadz¹c¹ do zwiêkszenia biokompatybilnoœci, mo e byæ ich fizyczne zmieszanie z naturalnymi polimerami, np. bia³kami lub cukrami. Interesuj¹ce tak e jest wytwarzanie kompozytów poliuretanowych z chitozanem naturalnym aminopolisacharydem wykazuj¹cym wyj¹tkowe w³aœciwoœci. Chitozan jest materia³em nietoksycznym, biokompatybilnym, biodegradowalnym i przeciwdrobnoustrojowym [8]. Ma zdolnoœæ do tworzenia zwi¹zków chelatowych i eli. Otrzymuje siê go na drodze deacetylacji chityny zaliczanej do grupy biopolimerów najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie. Chityna wystêpuje w skorupach krabów, krewetek, kryli i innych skorupiaków, a tak e w algach i dro d ach. Chitozan, w wyniku po³¹czenia z kwasem ó³ciowym, obni a poziom cholesterolu we krwi. Stosuje siê go równie jako substancjê wspomagaj¹c¹ odchudzanie [9]. Prowadzone s¹ intensywne badania nad polepszeniem jego w³aœciwoœci umo- liwiaj¹cych zastosowanie, jako noœnika leków i enzymów, materia³u przeciwbakteryjnego i opatrunkowego, a tak e w in ynierii tkankowej w regeneracji koœci, chrz¹stki, skóry i w¹troby oraz jako membrany do separacji bia³ek osocza [8 10]. Chitozan w postaci nanocz¹stek jest ju wykorzystywany lub badany w kierunku zastosowania jako sk³adnik dezodorantów, od ywek do w³osów, szamponów i balsamów do cia³a [11]. W pracy wytworzono kompozyty z udzia³em chitozanu na podstawie dwóch alifatycznych poliuretanów zsyntetyzowanych z biokompatybilnych substratów, ró ni¹cych siê miêdzy sob¹ zawartoœci¹ a-phb w strukturze segmentów giêtkich. Kompozyty uformowano w postaci folii i oznaczono wybrane w³aœciwoœci predestynuj¹ce te materia³y do zastosowañ medycznych, takich jak opatrunki u ywane w leczeniu ran w wilgotnym œrodowisku strukturê powierzchni, twardoœæ, w³aœciwoœci termiczne, sorpcjê oleju, wody i przepuszczalnoœæ pary wodnej. Materia³y CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA Syntezê poliuretanów prowadzono dwuetapowo, zgodnie z procedur¹ opisan¹ w publikacji [12]. Prepolimer otrzymano w reakcji oligomerodioli z 4,4 -diizocyjanianem dicykloheksylometanu (H 12 MDI, Alfa Aesar, oczyszczany na drodze destylacji pró niowej), wobec katalizatora oktanianu cyny (OSn, Akra Chem, u yty bez oczyszczania). W syntezie wykorzystano oligomerodiole suszone bezpoœrednio przed syntez¹ w temp. 60 C przez 3 h, pod obni onym ciœnieniem: syntetyczny poli([r,s]-3-hydroksymaœlan) (a-phb, M n = 1800, [13]) i polikaprolaktonodiol (PCL, M n = 1900, Aldrich) w stosunku masowym 10:90 lub 20:80. Stosunek molowy grup NCO:OH wynosi³ 2:1. añcuchy prepolimeru przed³u ono 1,4-butanodiolem (1,4-BD, Aldrich, odwadniany azeotropowo z benzenem, pod zmniejszonym ciœnieniem), w wyniku czego uzyskano równomolowy stosunek grup NCO:OH. Otrzymane poliuretany rozpuszczono w N,N-dimetyloformamidzie (Alfa Aesar, oczyszczany przez destylacjê znad P 2 O 5 pod zmniejszonym ciœnieniem), zmieszano z chitozanem (Ch o stopniu deacetylacji 97 %, M n = 171 000, Morski Instytut Rybacki, Gdynia [14]) i ponownie uformowano w postaci folii o gruboœci 0,4 2 mm. Metody badañ Twardoœæ (metod¹ Shore a w skali A) uzyskanych poliuretanów i ich kompozytów, wyznaczono za pomoc¹ twardoœciomierza Zwick-Roell HPE, wg PN-EN ISO 868:2005. W³aœciwoœci termiczne polimerów okreœlono metod¹ ró nicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) przy u yciu analizatora Setaram, z szybkoœci¹ ogrzewania 10 C/min, w atmosferze azotu. Aparat kalibrowano z zastosowaniem indu i o³owiu. Nawa ka badanego polimeru wynosi³a ok. 20 mg. Próbki umieszczano w aluminiowych tygielkach i ogrzewano w zakresie temperatury 20 200 C. Strukturê powierzchni próbek poliuretanów i ich kompozytów obserwowano pod mikroskopem optycznym Nikon Alphaphot-2 YS2. Fotografie wykonano bez polaryzatora w œwietle odbitym, aparatem cyfrowym Casio QV-2900UX, w powiêkszeniu 1:300. Sorpcjê wody oznaczono na podstawie zmiany masy próbek polimerów po 1, 2, 3, 7 i 14 dniach inkubacji w wodzie dejonizowanej w temp. 37 C [15], natomiast sorpcjê oleju roœlinnego po 24 h inkubacji w oleju s³onecznikowym w temp. 37 C [16]. Okreœlono procentowy przyrost masy próbek wa onych bezpoœrednio po odciœniêciu wody lub oleju miêdzy p³atkami bibu³y. Wyniki oznaczeñ s¹ œredni¹ arytmetyczn¹ z trzech pomiarów. Przepuszczalnoœæ pary wodnej okreœlono przy u yciu wagosuszarki firmy Radwag MAX 60/1/NH, zao-

POLIMERY 2015, 60, nr6 393 patrzonej w próbnik do oznaczania przepuszczalnoœci. Badanie przeprowadzono zgodnie z procedur¹ podan¹ przez producenta, zmierzono iloœæ odparowanej w ci¹gu 1 h w temp. 40 C wody. Wyniki podano jako stosunek iloœci pary wodnej przepuszczonej przez materia³ do iloœci pary wodnej przepuszczonej bez materia³u badanego. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Otrzymano dwa rodzaje poliuretanów, ró ni¹ce siê zawartoœci¹ a-phb w strukturze segmentów giêtkich. Zmieszano je w iloœci 2,5 i 5 % mas. z chitozanem. Sk³ad poliuretanów i ich kompozytów podano w tabeli 1. W tabeli 2 przedstawiono w³aœciwoœci termiczne i twardoœæ wytworzonych polimerów. Tabela 1. Sk³ad poliuretanów i ich kompozytów Table 1. Composition of polyurethanes and their composites PUR 10a-PHB Substraty u yte w syntezie segmentów giêtkich 10 % a-phb +90%PCL Substraty u yte w syntezie segmentów sztywnych Iloœæ chitozanu w kompozycie PUR 10a-PHB + 2,5 Ch 2,5 % H 12 MDI PUR 20a-PHB + 1,4 BD 20 % a-phb PUR 20a-PHB + 2,5 Ch 2,5 % +80%PCL PUR 20a-PHB +5Ch 5% T a b e l a 2. W³aœciwoœci termiczne i twardoœæ Shore A poliuretanów i ich kompozytów T a b l e 2. The thermal properties and Shore A hardness of polyurethanes and their composites Twardoœæ Shore A T m1 C H 1 J/g T m2 C H 2 J/g PUR 10a-PHB 88 58,9 42,6 147,3; 154,6 9,7 PUR 10a-PHB + 2,5 Ch 86 58,9 55,3 145,1 9,9 PUR 20a-PHB 83 58,6 48,9 146,3 5,6 PUR 20a-PHB + 2,5 Ch 81 58,2 50,8 148,4 8,1 PUR 20a-PHB + 5 Ch 91 56,4 56,2 145,1 5,2 Wartoœæ twardoœci otrzymanych poliuretanów i ich kompozytów jest porównywalna z wartoœciami twardoœci poliuretanowych elastomerów stosowanych w medycynie (70 84 Sh A) [17]. Przebieg termogramów DSC badanych poliuretanów i ich kompozytów wskazuje na semikrystalicznoœæ (tabela 2). WyraŸne endotermy przy 58,9 C i 58,6 C (T m1 )iodpowiadaj¹ca im stosunkowo du a entalpia topnienia ( H 1 ) wskazuj¹ na topnienie segmentów giêtkich, odpowiednio, PUR 10a-PHB i PUR 20a-PHB. Natomiast znacznie mniejsze endotermy, w zakresie 146 155 C (T m2 ), s¹ zwi¹zane z przemian¹ typu porz¹dek-nieporz¹dek w obszarach amorficznych fazy twardej poliuretanów. Zmieszanie poliuretanu PUR 10a-PHB z chitozanem nie wp³ynê³o na zmianê temperatury topnienia T m1 lub spowodowa³o nieznaczne jej zmniejszenie (PUR 20a-PHB ). Jednoczeœnie zwiêkszy³a siê nieco krystalicznoœæ w zakresie temperatury topnienia segmentów giêtkich (wzrost entalpii topnienia). Mo na jednak przypuszczaæ, e wzrost entalpii nie wynika ze zwiêkszenia stopnia krystalicznoœci segmentów giêtkich poliuretanów, lecz z obecnoœci wysoce krystalicznego chitozanu, którego krystality zaczynaj¹ topnieæ w temp. 48 C. Temperatura ta jest bliska temperaturze topnienia segmentów giêtkich poliuretanów. Dodanie do PUR nawet niewielkiej iloœci (2,5 % mas.) chitozanu spowodowa³o na³o enie endoterm na termogramie DSC i pozorne zwiêkszenie stopnia krystalicznoœci poliuretanowych kompozytów. Podobnie, w zakresie temperatury przemian typu porz¹dek-nieporz¹dek w obszarach amorficznych fazy twardej segmentów sztywnych, nast¹pi³o na³o enie endoterm z drugim pikiem topnienia krystalitów chitozanu (142,7 C, 40,1 J/g), czemu towarzyszy³o nieznaczne zwiêkszenie entalpii (tabela 2). Wzrost entalpii mo e te czêœciowo wynikaæ ze zwiêkszenia iloœci wi¹zañ wodorowych ³¹cz¹cych elementy struktury fazy twardej. Na rys. 1 przedstawiono zdjêcia powierzchni próbek poliuretanu (PUR 20a-PHB ) i jego kompozytów (PUR 20a-PHB + 2,5 Ch i PUR 20a-PHB + 5 Ch). Wygl¹d powierzchni poliuretanów i ich kompozytów, obserwowany pod mikroskopem optycznym, wskazuje na heterogeniczny charakter badanych polimerów. a) b) c) Rys. 1. Przyk³adowe zdjêcia mikroskopowe powierzchni próbek poliuretanu i jego kompozytów: a) PUR 20a-PHB, b) PUR 20a-PHB + 2,5 Ch, c) PUR 20a-PHB +5Ch Fig. 1. Examples of microscopic images of the surfaces of polyurethane and its composites: a) PUR 20 a-phb, b) PUR 20 a-phb + 2.5 Ch, c) PUR 20a-PHB +5Ch

394 POLIMERY 2015, 60,nr6 Niejednorodnoœæ powierzchni próbek poliuretanów mo e wynikaæ z obecnoœci krystalitów domen segmentów giêtkich w strukturze sieci polimerowej, ale tak e z nierównomiernego odparowania rozpuszczalnika podczas formowania folii. Heterogenicznoœæ powierzchni kompozytów zwiêksza³a siê wraz z iloœci¹ chitozanu. Prawdopodobnie cz¹stki chitozanu w próbce PUR 20a-PHB + 5 Ch uleg³y aglomeracji, o czym œwiadcz¹ wyraÿne wybrzuszenia powierzchni kompozytu. Przypuszczenia te potwierdza³y tak e makroskopowe obserwacje próbek. Podatnoœæ polimerów na sorpcjê wody dejonizowanej, okreœlone w ci¹gu dwóch tygodni, przedstawiono na rys. 2. 14 PUR20a-PHB+5Ch 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Czas, dni Rys. 2. Zale noœæ zmiany masy próbek poliuretanów i ich kompozytów inkubowanych w wodzie dejonizowanej od czasu inkubacji Fig. 2. Dependence of the weight changes of polyurethanes and their composites on the incubation time in deionized water Zmiana masy, % PUR10a-PHB PUR -PHB 20a PUR10a-PHB + 2,5 Ch PUR -PHB + 2,5 Ch Poliuretan (PUR 20a-PHB ), zawieraj¹cy wiêcej a-phb w swojej strukturze, zaabsorbowa³ wiêksz¹ iloœæ wody ni PUR 10a-PHB. Jak stwierdzono wczeœniej, wprowadzenie a-phb do segmentów giêtkich poliuretanu o podobnej strukturze, spowodowa³o znaczne zmniejszenie k¹ta zwil ania powierzchni [18]. K¹t zwil ania powierzchni poliuretanu, zawieraj¹cego w swojej strukturze tylko PCL, wynosi³ 81, natomiast PUR, w którym zast¹piono 23 % mas. PCL w segmentach giêtkich ³añcuchami a-phb charakteryzowa³ siê k¹tem zwil ania do 60,8 [18]. Obecnoœæ chitozanu w badanych kompozytach poliuretanowych wp³ynê³a na zwiêkszenie iloœci zaabsorbowanej wody. Ch³onnoœæ wody kompozytu zawieraj¹cego najwiêcej chitozanu (PUR 20a-PHB + 5 Ch ), wyraÿnie wzros³a po tygodniu inkubacji w wodzie dejonizowanej i po 14 dniach wynosi³a 13,9 % mas. Pozwala to przypuszczaæ, e dodatek do PUR odpowiedniej iloœci wykazuj¹cego w³aœciwoœci sorpcyjne chitozanu umo liwi otrzymanie materia³u odbieraj¹cego p³yny z wysiêku rany tak, by ich iloœæ by³a optymalna do bezpiecznego gojenia. W tabeli 3 przedstawiono wyniki badania sorpcji oleju oraz przepuszczalnoœci pary wodnej przez próbki polimerów. 20a T a b e l a 3. Sorpcja oleju s³onecznikowego oraz przepuszczalnoœæ pary wodnej przez próbki poliuretanów i ich kompozytów T a b l e 3. Sunflower oil sorption and water permeability of polyurethanes and their composites Przyrost masy próbek po inkubacji w oleju % mas. Przepuszczalnoœæ pary wodnej, % PUR 10a-PHB 0,6 4,2 PUR 10a-PHB + 2,5 Ch 0,2 1,8 PUR 20a-PHB 0,3 3,6 PUR 20a-PHB + 2,5 Ch 0,1 1,6 PUR 20a-PHB + 5 Ch 0,4 1,8 Otrzymane polimery w znikomym stopniu absorbowa³y olej roœlinny, co œwiadczy o ich hydrofilowoœci, mimo e segmenty giêtkie zbudowane s¹ g³ównie z hydrofobowego PCL. Wysoki stopieñ krystalicznoœci otrzymanych materia³ów, w znacznym stopniu jednak ogranicza w³aœciwoœci sorpcyjne materia³u. Na podstawie obserwacji makro- i mikroskopowych (rys. 1) nie stwierdzono istnienia porów w wytworzonych foliach, zarówno poliuretanowych, jak i kompozytowych. Jednak poliuretanowe makro³añcuchy maj¹ tendencjê do migracji wewn¹trz sieci polimerowej i do zmiany uporz¹dkowania wzglêdem siebie. Nie mo na zatem wykluczyæ powstania œcie ek (wolnych przestrzeni), umo liwiaj¹cych dyfundowanie pary wodnej przez foliê. Sk³ad poliuretanów i wynikaj¹ca z niego hydrofilowoœæ PUR, a tak e kszta³t i rozmiar tworz¹cych siê w materiale wolnych przestrzeni, wp³ywaj¹ na ich zdolnoœæ do przepuszczania gazu [19]. Spoœród wytworzonych poliuretanów najmniejsz¹ barierowoœæ w stosunku do pary wodnej wykaza³ PUR 10a-PHB (tabela 3). Jak stwierdzono wczeœniej, poliuretany zawieraj¹ce w strukturze segmentów giêtkich a-phb mia³y tendencjê do tworzenia wi¹zañ wodorowych [20]. W efekcie utrudnione wzajemne przesuwanie siê ³añcuchów skutkuje ograniczeniem tworzenia siê wolnych przestrzeni, co przypuszczalnie jest przyczyn¹ zmniejszenia przepuszczalnoœci pary wodnej przez foliê poliuretanow¹ zawieraj¹c¹ 20 % mas. a-phb (PUR 20a-PHB ). Natomiast w przypadku kompozytów poliuretanowych z udzia³em hydrofilowego chitozanu przepuszczalnoœæ pary wodnej siê zmniejszy³a. Wraz ze wzrostem hydrofilowoœci folii polimerowej zwiêksza siê jej przepuszczalnoœæ, mo na wiêc s¹dziæ, e kompozyty PUR + Ch charakteryzuj¹ siê zredukowan¹ barierowoœci¹. Jednak obserwowane zmniejszenie przepuszczalnoœci pary wodnej kompozytów w porównaniu z przepuszczalnoœci¹ poliuretanów mo e wynikaæ z oddzia³ywañ wolnych grup hydroksylowych i aminowych, obecnych w strukturze chitozanu, z ugrupowaniem uretanowym i estrowym makro³añcuchów PUR. Powstaj¹ce wi¹zania wodorowe (zarówno w obszarze segmentów giêtkich, jak i sztywnych) prowadz¹ do ograniczenia ruchliwoœci ³añcuchów, co w konsekwencji ogranicza powstawanie

POLIMERY 2015, 60, nr6 395 wolnych przestrzeni w sieci. Wy szy stopieñ krystalicznoœci kompozytów PUR + Ch ni poliuretanów tak e wp³ywa hamuj¹co na mobilnoœæ makro³añcuchów, dziêki czemu zmniejsza siê przepuszczalnoœæ pary wodnej. W dokonywanej ocenie nale y jednak uwzglêdniæ du e zdolnoœci sorpcyjne chitozanu, absorbuj¹cego odparowywan¹ w czasie badania wodê, co skutkuje pozornym zmniejszeniem przepuszczalnoœci pary wodnej kompozytów. PODSUMOWANIE Z biokompatybilnych substratów zsyntezowano poliuretany ró ni¹ce siê zawartoœci¹ syntetycznego poli([r,s]-3-hydroksymaœlanu) w strukturze segmentów giêtkich. Wytworzone poliuretany zmieszano nastêpnie z chitozanem w iloœci 2,5 lub 5 % mas. i oznaczono wybrane w³aœciwoœci otrzymanych kompozytów. Stwierdzono, e dodatek chitozanu do poliuretanowej matrycy zwiêksza stopieñ krystalicznoœci oraz sorpcjê wody wytworzonych materia³ów, ale nie wp³ywa na sorpcjê oleju. Autorzy dziêkuj¹ dr Annie Wojtasz-Paj¹k z Morskiego Instytutu Rybackiego w Gdyni za udostêpnienie próbek chitozanu. Badania by³y finansowane w ramach projektu NCN nr UMO-2012/07/B/ST5/00627. LITERATURA [1] Sivak W.N., Pollack I.F., Petoud S. i in.: Acta Biomaterialia 2008, 4, 1263. http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2008.01.008 [2] Karak N.: Vegetable oil-based polymers. Properties, processing and application, Woodhead Publishing 2012, str. 146. [3] Chen G.-Q., Wu Q.: Biomaterials 2005, 26, 6565. http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.04.036 [4] Yamane N., Tsuda T., Nose K. i in.: Clinica Chimica Acta 2006, 365, 325. http://dx.doi.org/10.1016/j.cca.2005.09.016 [5] Brzeska J., Janik H., Kowalczuk M., Rutkowska M.: Engineering of Biomaterials 2011, 106 108, 65. [6] Brzeska J., Janik H., Kowalczuk M., Rutkowska M.: Engineering of Biomaterials 2011, 106 108, 73. [7] Höglund A.: Controllable degradation product migration from biomedical polyester-ethers, PhD thesis, School of Chemical Science and Engineering, Stockholm 2007. [8] Qurashi A.: Handbook of Bioplastic and Biocomposites Engineering Applications (red. Pilla S.), Willey 2011, str. 357. [9] Modrzejewska Z.: In ynieria i Aparatura Chemiczna 2011, 5, 74. [10] Jayakumar R., Prabaharan M., Sudheesh Kumar P.T. i in.: Biotechnology Advances 2011, 29, 322. http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2011.01.005 [11] Mihranyan A. i in.: Progress in Materials Science 2012, 57, 875. http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2011.10.001 [12] Pat. Pol. 212 763 (2012). [13] Brzeska J., Dacko P., Janeczek H. i in.: y 2014, 59, 363. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.365 [14] Wojtasz-Paj¹k A., Szumilewicz J.: Progress on Chemistry and Application of Chitin and its Derivatives (red. Jaworska M.M.), Polish Chitin Society, ódÿ 2009, t. XIV, str. 15. [15] Gorna K., Gogolewski S.: Polymer Degradation and Stability 2002, 75, 113. http://dx.doi.org/10.1016/s0141-3910(01)00210-5 [16] Masiulanis B., Brzeska J., Tercjak A.: Elastomery 2000, 4,3. [17] El Fray M., Piegat A., Czuga³a M. i in.: Technologie in ynierii materia³owej i technologie metrologiczne dla potrzeb polskich protez (red. Kustosz R., Gonsior M., Jarosz A.), 2012, monografia on line www.pwpss.plmono1f11.pdf [18] Brzeska J.: Wp³yw syntetycznego polihydroksymaœlanu na w³aœciwoœci poliuretanów dla celów medycznych, Praca doktorska, Akademia Morska w Gdyni 2010. [19] Mondal S., Hu J.L., Yong Z.: Journal of Membrane Science 2006, 280, 427. http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2006.01.047 [20] Brzeska J., Dacko P., Gêbarowska K. i in.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 6, 4285. http://dx.doi.org/10.1002/app.36599 Otrzymano 4 VII 2014.