Priprava i karakterizacija kompozita na temelju poli(mliječne kiseline) i kalcijevih fosfata

master's thesis

• Title (english): Preparation and characterization of poly(lactic acid)/calcium phosphates composites
• Author: Luka Posavac
• Mentor: Marica Ivanković (mentor)
• Committee member: Marica Ivanković (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Leonard Bauer (član povjerenstva)
• Committee member: Anamarija Rogina (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2022-09-27, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

U radu je provedena priprava i simulacija raspada biorazgradljivog polimera poli(mliječne kiseline) uz dodatak hidroksiapatita u masenim udjelima od 0, 10 i 20 %. Proces biorazgradnje kompozita, odnosno hidrolitičke razgradnje, simuliran je u sterilnoj otopini fosfatnog pufera pri 37,0 °C u trajanju od 10 tjedana. Karakterizacijom materijala i praćenjem promjena u mediju, sa sastavom sličnim onom unutar ljudskoga tijela, na brz, pristupačan i jeftin način procjenjuje se kako bi se pripravljeni materijal mogao ponašati u realnim uvjetima prilikom primjene u medicini. Svaki tjedan tijekom provođenja hidrolitičke razgradnje uzorci su uzimani u triplikatima za praćenje promjene mase u vremenu i karakterizaciju kako bi se pratile i objasnile promjene tijekom degradacije kompozitnog materijala. Karakterizacija je provedena pomoću termogravimetrijske analize, diferencijalne pretražne kalorimetrije, rendgenske difrakcije praha, infracrvene spektroskopije s Fourijerovom transformacijom i pretražne elektronske mikroskopije. Na temelju priprave biorazgradljivog kompozita i rezultata karakterizacije prikazanih u ovom radu može se zaključiti da kompozit koji sadrži 10 mas.% hidroksiapatita u poli(mliječnoj kiselini) medicinske čistoće najbolje odgovara za daljnja istraživanja. Testni nosač sačinjen od čiste poli(mliječne kiseline) već nakon šest tjedana gubi strukturnu cjelovitost i znatno počinje gubiti na masi. Kod kompozita s 20 mas.% hidroksiapatita dolazi do uspostavljanja ravnoteže između otapanja i adsorpcije kalcijevih fosfata te ne dolazi do bitne promjene u svojstvima polimera. Mijenjanjem udjela hidroksiapatita u kompozitu moguće je modificirati brzinu razgradnje polimernog materijala.

Abstract (english)

In this study the preparation and the decomposition simulation of the biodegradable poly (lactic acid) polymer, with the addition of hydroxyapatite with a mass fraction of 0, 10 and 20 %, was performed. The biodegradation process of the composite, by the hydrolytic degradation, was simulated in a sterile phosphate-buffered saline solution at 37 °C for 10 weeks. Characterisation of materials and monitoring of changes in the medium, with a composition like the one inside of the human body, is a fast, accessible, and inexpensive way to estimate how the prepared material could behave in real conditions when used for medical purposes. Samples were taken weekly in triplicates to follow weight loss over time and to characterise changes during the degradation of composite material. Used characterisation techniques were thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, X-ray powder diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. Based on the sample preparation and characterisation results shown in this paper it can be concluded that composite containing 10 wt.% of hydroxyapatite in the medical grade poly (lactic acid) is a promising composite material for further investigation. Tested carriers made of pure poly (lactic acid) lost structural integrity and mass significantly after six weeks. In the case of composite with 20 wt.% of hydroxyapatite, a balance between the dissolution and adsorption of calcium phosphates is established and there is no significant change in the polymer properties. By changing the portion of hydroxyapatite in the composite, it is possible to modify the degradation rate of the polymer material.

• Keywords: poli(mliječna kiselina); hidroksiapatit; kompozit; razgradnja
• Keywords (english): poly (lactic acid); hydroxyapatite; composite; degradation
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:083819
• Study programme: Title: Environmental Engineering - Graduate study; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka ekoinženjerstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka ekoinženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Access restricted to students and staff of home institution
• Created on: 2023-03-28 08:36:46