Naslov
Enzimska razgradnja PCL/BW mješavina
(Enzymatic degradation of PCL/BW blends)

Autori
Vujnović, Mirna

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
27.09

Godina
2016

Stranica
107

Mentor
Leskovac, Mirela

Ključne riječi
poli(ε-kaprolakton), pčelinji vosak, PCL/BW mješavina, enzimska razgradnja, lipaza
(poly(ε-caprolactone), beeswax, PCL/BW blends, enzymatic degradation, lipase)

Sažetak
Biorazgradivi materijali su od iznimne je važnosti u inženjerstvu tkiva jer se uklanja potreba za novim kirurškim zahvatom primjenjenog implantata, te osigurava prostor za rast prirodnog tkiva. U procesu razgradnje vrlo je važno postići brzinu koja omogućuje regeneraciju prirodnog tkiva na mjestu oštećenja. Biorazgradivi nosačimoraju održavati mehaničku cjelovitost sve dok novo tkivo ne preuzme funkciju i potpuno ih zamijeni. Razgradnju materijala pokreće nekoliko mehanizama, uključujući hidrolizu i enzimsku razgradnju. Najistaknutija skupina biorazgradivih materijala su alifatski poliesteri koji su pokazali primjenu za niz biomedicinskih aplikacija. Poli(ε-kaprolakton) (PCL) je linearni alifatski poliester hidrofobne prirode. PCL je polimer semikristalne strukture kojem se kristalnost smanjuje povećanjem molekulske mase. Njegova dobra topljivost, niska temperatura taljenja (59-64 °C) i dobra kompatibilnost u mješavinama potaknula je opsežna istraživanja njegove potencijalne primjene u biomedicini. Međutim, njegovi nedostatci kao biomaterijala u inženjerstvu tkiva su spora razgradnja i neodgovarajuća mehanička svojstva. Alifatski se poliesteri, time i PCL, razgrađuju jednim ili kombinacijom više mehanizama hidrolizom, enzimskom, mikrobnom i toplinskom razgradnjom. Brzina razgradnje ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući stupanj kristalnosti, hidrofilnost, sastav kopolimera, molekulsku masu, molekulnu građu, veličinu i geometriju uzoraka, te uvjete u kojima se razg poput pH i temperature. Razgradnja u okolini je nepromjenjiva in vivo, stoga svojstva polimera u konačnici određuju brzinu razgradnje. Pčelinji vosak (eng. beeswax, BW) je složena smjesa zasićenih i nezasićenih linearnih i složenih monoestera, ugljikovodika, slobodnih masnih kiselina, slobodnih masnih alkohola i manjeg udjela drugih tvari koje proizvode pčele radilice. Izrazito hidrofoban karakter, kristalna struktura i niska temeperatura taljenja (62-65°C) krakteristike su BW-a. U ovom radu istražen je utjecaj pčelinjeg voska (BW) na brzinu hidrolitičke razgradnje i svojstva poli(ε-kaprolaktona) (PCL) i mješavine poli(ε-kaprolakton)/pčelinji vosak (PCL/BW) uz prisutnost enzima lipaze, koja se nalazi u ljudskom tijelu. Rezultati ukazuju na značajne promjene svojstava i brzine razgradnje poli(ε-kaprolaktona) dodatkom BW, uz enzim lipazu. Na osnovi mjerenja kontaktnog kuta s različitim ispitnim kapljeninama, proračunati su parametri adhezije koji ukazuju na značajnije interakcije između PCL i BW polimera. Hidrofilnost površine PCL/BW mješavina različitog sastava, nakon enzimske razgradnje s lipazom, se povećala što je vidljivo iz smanjenja vrijednosti kontaktnog kuta. U PCL/BW mješavinama BW faza se preferirano smješta na površini. Razgradnja uslijed djelovanja lipaze na PCL polimer i BW odvija mehanizmom površinske erozije. Primjenom površinskih metoda karakterizacije (FTIR-ATR, SEM) utvrđene su strukturne promjene PCL i BW mješavina nakon enzimske razgradnje. Na osnovi dobivenih rezultata DSC mjerenja možemo zaključiti da su temperature taljenja čistih komponenata PCL-a i BW-a vrlo slične, dok se temperature kristalizacije značajno razlikuju. Porast kristalnosti je posljedica apsorbirane vode što se opaža u ranijoj fazi enzimske razgradnje. Apsorbirana voda ima plastificirajuće djelovanje na PCL polimer te čini njegove lance znatno pokretljivijima. BW komponenata PCL/BW mješavine razara kristalnu strukturu PCL polimera. Toplinska razgradnja PCL odvija se u jednom, dok se razgradnja BW odvija u dva stupnja što je utvrđeno primjenom termogravimetrijske analize. Jedan razgradni stupanj PCL/BW mješavina s manjim udjelom voska (do 50%) ukazuje na njihovu mješljivost. PCL polimer povećava toplinsku stabilnost BW-a. Vrijednosti mehaničkih svojstava čistih komponenata PCL-a i BW-a se značajno razlikuju, a porastom udjela BW faze svojstva PCL/BW mješavina se narušavaju. Tijekom enzimske razgradnje dolazi do sniženja prekidne čvrstoće i prekidnog istezanja, te porasta rasteznog modula, posebice kod BW-a.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA