МЕХАНИЗМЫ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ВОЛОКНАХ БИОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ
Автор: Полина Михайловна Тюбаева
Соавторы: Зыкова А.К., Ольхов А.А., Попов А.А.
Организация: ИБХФ им. Н.М. Эмануэля РАН / РЭУ им. Г.В. Плеханова
В последние годы нанокомпозиционные волоконные материалы с ценными функциональными свойствами находят широкое применение в различных областях, в том числе: материалы для фотоники, генной терапии, биомедицины [1]. Большой научный и практический интерес представляет исследование структурных особенностей биополимерных волокон, позволяющих варьировать их важнейшие свойства и эксплуатационные характеристики. Одним из наиболее перспективных методов получения материалов с контролируемой морфологией и геометрией волокон в слое материала является электроформование [2]. Целью данной работы было рассмотрение особенностей структуры ультратонких волокон на основе поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) и установление деформационных свойств полимерных волокон.
В результате серии экспериментов в различных средах (вода, воздух, многоатомные спирты), моделирующих условия, в которых могут оказываться волоконные тканеинженерные конструкиции в период эксплуатации, были установлены ключевые закономерности, позволяющие детально описать деформационные процессы, как в материале, так и в одельных волокнах.
Было установлено, что деформационные свойства волокон на основе ПГБ в большой степени зависят от организации надмолекулярной структуры. Выработка волокон методом электрофоромования способствует формированию локальных напряжений в макромолекулях полимера [3]. Воздействие на эти области за счет предварительной обработки или помещение материала в жидкие среды ведет к реорганизации надмолекулярной структуры и снятию этих напряжений, что обуславливает существенный рост всех физико-механических характеристик.
Полученные данные позволяют моделировать надмолекулярную стурктуру волокон на основе ПГБ для медицинских изделий таким образом, чтобы обеспечить заданные физико-механические свойства, а также с высокой точностью предсказать характер деформирования и разрушения материала.
1. Ding J., Zhang J., Li J., Li D., Xiao C., Xiao H., Yang H., Chen X. Electrospun polymer biomaterials. // Progress in Polymer Science, 2019, 90, pp. 1-34.
2. Филатов Ю. Н. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс). М.: Нефть и Газ, 1997.
3. Tyubaeva P., Zykova A., Podmasteriev V., Olkhov A., Popov A., Iordanski A. The investigation of the structure and properties of ozone-sterilized nonwoven biopolymer materials for medical application. // Polymers, V. 13, № 8, 2021, Номер статьи 1268.
