Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів
На основi полiуретан-епоксидної композицiї було отримано новi бiологiчно активнi матерiали для пластики кiсткових тканин. Дослiджено структуру i фiзико-механiчнi властивостi цих композицiй. Показано вплив наповнювачiв на процеси структуроутворення. New bioactive epoxy-polyurethane materials for plas...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19616 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів / Н.О. Горбунова, Н.А. Галатенко, Р.А. Рожнова, А.М. Куксiн // Доп. НАН України. — 2010. — № 2. — С. 144-148. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860203572028768256 |
|---|---|
| author | Горбунова, Н.О. Галатенко, Н.А. Рожнова, Р.А. Куксін, А.М. |
| author_facet | Горбунова, Н.О. Галатенко, Н.А. Рожнова, Р.А. Куксін, А.М. |
| citation_txt | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів / Н.О. Горбунова, Н.А. Галатенко, Р.А. Рожнова, А.М. Куксiн // Доп. НАН України. — 2010. — № 2. — С. 144-148. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | На основi полiуретан-епоксидної композицiї було отримано новi бiологiчно активнi матерiали для пластики кiсткових тканин. Дослiджено структуру i фiзико-механiчнi властивостi цих композицiй. Показано вплив наповнювачiв на процеси структуроутворення.
New bioactive epoxy-polyurethane materials for plastics of bone have been obtained. The structure and physicomechanical properties of the compositions have been investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:11:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 678.664:678.686:615.462
© 2010
Н.О. Горбунова, Н. А. Галатенко, Р.А. Рожнова, А. М. Куксiн
Синтез та дослiдження бiоактивних
наноструктурованих полiуретан-епоксидних
композицiйних матерiалiв
(Представлено академiком НАН України Є.В. Лебедєвим)
На основi полiуретан-епоксидної композицiї було отримано новi бiологiчно активнi ма-
терiали для пластики кiсткових тканин. Дослiджено структуру i фiзико-механiчнi
властивостi цих композицiй. Показано вплив наповнювачiв на процеси структуроутво-
рення.
Нанокомпозитнi матерiали як об’єкт наукових i практичних розробок мають великий нау-
ковий потенцiал. На сьогоднi великого значення набуває розширення спектра нанострукту-
рованих i функцiональних матерiалiв з використанням бiологiчно активних сполук. Вiд-
дiлом полiмерiв медичного призначення НАН України розроблено бiоактивнi матерiали
для пластики кiсткових тканин на основi макродiiзоцiанатiв [1, 2], полiуретан-епоксидних
(ЕПУ) композицiй [3–6], до складу яких були введенi неорганiчнi бiологiчно активнi напов-
нювачi, що здатнi стимулювати процеси остеосинтезу: трикальцiєфосфат, гiдроксiапатит,
остеоапатит, а також лiкарськi речовини з протизапальною, антисептичною, iмуномодулю-
ючою дiєю. Таким чином, було науково обгрунтовано можливiсть одночасної стимуляцiї
бiодеградацiї та процесiв остеосинтезу.
Мета роботи авторiв даного повiдомлення — синтез i дослiдження впливу неорганiчних
наповнювачiв на фiзико-механiчнi властивостi та процеси структуроутворення.
Для цього було отримано гiбриднi нанокомпозити на основi ЕПУ композицiї, якi є реак-
цiйною масою епоксидiанового олiгомеру ЕД-20, полiуретану i епоксиполiуретанового ко-
полiмеру. Епоксиполiуретановий кополiмер виконує роль компатибiлiзатора: зменшує мiж-
фазну напругу, розмiр фазороздiлених структур i, отже, призводить до полiпшення фi-
зико-механiчних властивостей. Полiмерну ЕПУ основу отримували синтезом полiуретану
в середовищi епоксидного олiгомеру марки ЕД-20 (ММ 420, епоксидне число 21,6), на осно-
вi ПОПГ (2000), ТДI 80/20 i 1,4-бутандiола (Merck) (рис. 1).
Для отвердiння композицiї використовували отверджувач епоксидної складової Л-20, що
є продуктом взаємодiї полiмеризованих етерiв лляної олiї з полiетиленамiнами. В процесi
отвердiння утворюється суцiльна взаємопов’язана двофазова структура [7].
Перспективними методами регулювання фiзико-механiчних властивостей композицiй-
них матерiалiв є фiзико-хiмiчна модифiкацiя полiмерiв, яку проводили методом введення
в полiмерну матрицю тонкодисперсних неорганiчних наповнювачiв i лiкарських речовин.
Вiдомо, що при наповненнi полiмерної матрицi фiзико-механiчнi властивостi цих компо-
зицiй залежать вiд хiмiчної природи наповнювача, концентрацiї, розмiру частинок, питомої
поверхнi, а також вiд способу введення наповнювача у полiмерну матрицю [8].
Як неорганiчнi наповнювачi для створення композицiй використовували силiкагель з пи-
томою поверхнею 322 м2/г, який отримували шляхом кислотного гiдролiзу i полiконденсацiї
тетраетоксисилану (рис. 2), та аеросил марки А-175. Аеросил має тiльки зовнiшню поверх-
144 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №2
Рис. 1. Схема синтезу епоксиполiуретанового кополiмеру
Рис. 2. Схема синтезу силiкагелю: 1 — перша стадiя, гiдролiз тетраетоксисилану, 2, 3 — шляхи проходження
другої стадiї — конденсацiї, 4 — схема сумарного рiвняння
ню, а тонкопористий осаджений силiкагель — значну частку внутрiшньої поверхнi. Активнi
силанольнi групи неорганiчних наповнювачiв в умовах iмплантацiї можуть виступати цент-
рами кристалiзацiї апатитової фази i стимулювати процеси остеосинтезу [9].
Враховуючи медичне призначення композицiй, до їх складу вводили лiкарськi речови-
ни: канамiцин i стрептомiцин — антибiотики широкого спектра дiї, якi ефективнi проти
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №2 145
Рис. 3. Залежнiсть мiцностi при розривi композицiйних матерiалiв на основi ЕПУ: 1 — ЕПУ+ аеросил; 2 —
ЕПУ + силiкагель
бiльшостi грампозитивних i грамнегативних бактерiй, в тому числi i проти мiкобактерiй
туберкульозу [10].
В результатi проведених дослiджень встановлено вплив наповнювачiв на процеси струк-
туроутворення, залежнiсть фiзико-механiчних характеристик (мiцнiсть при розривi) по-
лiмерних матерiалiв вiд концентрацiї i природи введеного наповнювача. Фiзико-механiчнi
показники визначали на модернiзованiй розривнiй машинi 2166 Р5 при швидкостi руху
верхньої траверси 10 мм/хв за ГОСТ 11262–80. Встановлено, що мiцнiсть композитiв зале-
жно вiд концентрацiї неорганiчних наповнювачiв змiнюється нелiнiйно, аеросил i силiкагель
у невеликих кiлькостях сприяють зростанню мiцностi композита: при масовiй концентра-
цiї наповнювача 0,6–0,8% спостерiгається максимум мiцностi при розривi (20 МПа). При
подальшому збiльшеннi концентрацiї наповнювачiв фiзико-механiчнi показники знижую-
ться, що може бути пов’язано з утворенням дефектiв на межi подiлу фаз в результатi
неповного змочування поверхнi часток з формуванням пустот i пор (рис. 3).
Структуру отриманих композитiв вивчали методом IЧ-спектрометрiї (IЧ-спектрометр
з фур’є-перетворенням Tensor-37, фiрми “Bruker”).
Аналiз спектрiв вихiдної отвердiлої ЕПУ композицiї та композицiй, що мiстять стрепто-
мiцин, канамiцин, силiкагель i аеросил, показує, що при введеннi наповнювачiв вiдбуваю-
ться значнi змiни по всiй областi IЧ-спектра. Змiни у спектрах при введеннi до складу ком-
позицiй органiчних (канамiцин i стрептомiцин) i неорганiчних (силiкагель i аеросил) напов-
нювачiв майже аналогiчнi. На рис. 4 зображено IЧ-спектри ЕПУ матрицi i ЕПУ композицiї
з стрептомiцином. Вiднесення смуг поглинання зроблено вiдповiдно до публiкацiй [11, 12].
Порiвнюючи спектри ЕПУ та ЕПУ з наповнювачем, спостерiгаємо зниження iнтенсивностi
смуги з частотою коливань NH — 3296 см−1, але при цьому зростає її ширина. Змiнюється
профiль смуг ν-коливань C−H, у вихiднiй композицiї наявнi смуги 2958, 2923 i 2854 см−1,
у присутностi наповнювачiв з’являється нова смуга 2879 см−1, а двi смуги дещо змiщую-
ться (в положення 2917 i 2851 см−1). Вiдповiдно змiнилися i δ-коливання C−H в областi
1350–1480 см−1 i 600–900 см−1. Також зменшилися смуги валентних коливань уретанового
фрагмента C=O 1726 см−1 i C−O 1232 см−1, також вiдбувся перерозподiл iнтенсивностi смуг
валентних коливань NH-груп у положеннях 1535 i 1509 см−1. Зростає iнтенсивнiсть смуги
1103 см−1 iз змiщенням її в положення 1083 см−1, з’являється нова смуга 1005 см−1. Ця
146 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №2
Рис. 4. IЧ-спектри: 1 — ЕПУ; 2 — ЕПУ + стрептомiцин
область (1000–1100 см−1) вiдповiдає за ν-коливання C−O (простоефiрної, спиртової груп).
Такi змiни iнтенсивностi смуг у спектрах наповнених композитiв вказують на те, що активнi
групи наповнювачiв впливають на процеси структуроутворення ЕПУ матрицi, викликають
появу в полiмернiй основi зародкiв структуроутворення, якi розташовуються на межi по-
дiлу мiж частинкою i полiмером. Поглиблення процесiв структуроутворення вiдбувається
переважно за рахунок формування мiжмолекулярних водневих зв’язкiв.
Таким чином, в результатi проведеної роботи встановлено вплив неорганiчних напов-
нювачiв на мiцнiснi властивостi композицiй, визначенi оптимальнi концентрацiї наповню-
вачiв. Методом IЧ спектрометрiї показано, що наявнiсть на поверхнi органiчних i неорганi-
чних наповнювачiв активних груп, якi можуть взаємодiяти з полiмерною основою, впливає
на процеси структуроутворення, сприяє формуванню специфiчної структури з утворенням
водневих зв’язкiв, що впливає на морфологiю i властивостi ЕПУ композицiй.
Отриманi бiоактивнi композицiї можуть бути використанi як iмплантати для лiкування
кiсткових патологiй.
1. Галатенко Н.А., Збанацкая Н.Л., Нечаева Л.Ю., Гриценко В.П. Изучение свойств композиции для
остеопластики с декаметоксином // Полимер. журн. – 2005. – 27, № 3. – С. 202–206.
2. Нечаева Л.Ю., Галатенко Н.А., Храновский В.А. Разработка биодеструктируемых полимерных ком-
позиций для эндопротезирования с пролонгированным выходом иммуномодулятора // Доп. НАН
України. – 1994. – № 9. – С. 143–147.
3. Декл. пат. на корисну модель 13318 Україна, МПК С09К 3/32. Полiмерний композицiйний матерiал
для пластики кiсткових тканин / Н.А. Галатенко, А.М. Куксiн, О.О. Остапенко, Р.А. Рожнова. –
Опубл. 15.03.2006; Бюл. № 3.
4. Пат. 79557 Україна, МПК8 С2, С 08J 3/20. Спосiб одержання полiмерного композицiйного мате-
рiалу / А.М. Куксiн, Н.А. Галатенко, Р.А. Рожнова, О.О. Остапенко. – Опубл. 25.06.2007; Бюл.
№ 9.
5. Галатенко Н.А., Куксiн А.М., Рожнова Р.А., Астапенко О.О. Бiодеградуємий матерiал бiоактивної
дiї на основi полiуретан-епоксидних композицiй як носiй лiкарських речовин // Полiмер. журн. –
2008. – 30, № 2. – С. 169–173.
6. Галатенко Н.А., Куксiн А.М., Рожнова Р.А., Астапенко О.О. Полiуретан-епоксиднi композицiї з
пiдвищеними механiчними властивостями для реконструктивних операцiй у щелепно-лицьовiй хiрур-
гiї // Доп. НАН України. – 2007. – № 3. – С. 142–148.
7. Мужев В.В., Лебедєв Є.В., Нестеров А.Є., Куксiн А.М. Синтез i фазове роздiлення епоксиполiу-
ретанових систем // Композиц. полiмер. матерiали. – 2003. – 25, № 2. – С. 95–101.
8. Нильсен Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. – Москва: Химия, 1978. –
312 с.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №2 147
9. Cho S. B., Miyaji F., Kokubo T. et al. Apatite formation on silica gel in simulated body fluid: effects of
structural modification with solvent-exchange // J. Mater. Sci.: Mater. in Med. – 1998. – 9. – P. 279–284.
10. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Ч. 1; 12-е изд. – Москва: Медицина, 1998. – 736 с.
11. Беллами Л. Инфракрасные спектры молекул. – Москва: Изд-во иностр. лит-ры, 1957. – 444 с.
12. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффолер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спе-
ктральных данных : Пер. с англ. – Москва: Мир; БИНОМ. Лаб. знаний, 2006. – 438 с.
Надiйшло до редакцiї 18.05.2009Iнститут хiмiї високомолекулярних сполук
НАН України, Київ
N.O. Gorbunova, N.A. Galatenko, R.A. Roznova, A. M. Kuksin
Bioactive nanostructured epoxy-polyurethane materials synthesis and
investigation
New bioactive epoxy-polyurethane materials for plastics of bone have been obtained. The structure
and physicomechanical properties of the compositions have been investigated.
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19616 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:11:12Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Горбунова, Н.О. Галатенко, Н.А. Рожнова, Р.А. Куксін, А.М. 2011-05-11T20:28:17Z 2011-05-11T20:28:17Z 2010 Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів / Н.О. Горбунова, Н.А. Галатенко, Р.А. Рожнова, А.М. Куксiн // Доп. НАН України. — 2010. — № 2. — С. 144-148. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19616 678.664:678.686:615.462 На основi полiуретан-епоксидної композицiї було отримано новi бiологiчно активнi матерiали для пластики кiсткових тканин. Дослiджено структуру i фiзико-механiчнi властивостi цих композицiй. Показано вплив наповнювачiв на процеси структуроутворення. New bioactive epoxy-polyurethane materials for plastics of bone have been obtained. The structure and physicomechanical properties of the compositions have been investigated. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Хімія Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів Bioactive nanostructured epoxy-polyurethane materials synthesis and investigation Article published earlier |
| spellingShingle | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів Горбунова, Н.О. Галатенко, Н.А. Рожнова, Р.А. Куксін, А.М. Хімія |
| title | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів |
| title_alt | Bioactive nanostructured epoxy-polyurethane materials synthesis and investigation |
| title_full | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів |
| title_fullStr | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів |
| title_full_unstemmed | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів |
| title_short | Синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів |
| title_sort | синтез та дослідження біоактивних наноструктурованих поліуретан-епоксидних композиційних матеріалів |
| topic | Хімія |
| topic_facet | Хімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19616 |
| work_keys_str_mv | AT gorbunovano sinteztadoslídžennâbíoaktivnihnanostrukturovanihpolíuretanepoksidnihkompozicíinihmateríalív AT galatenkona sinteztadoslídžennâbíoaktivnihnanostrukturovanihpolíuretanepoksidnihkompozicíinihmateríalív AT rožnovara sinteztadoslídžennâbíoaktivnihnanostrukturovanihpolíuretanepoksidnihkompozicíinihmateríalív AT kuksínam sinteztadoslídžennâbíoaktivnihnanostrukturovanihpolíuretanepoksidnihkompozicíinihmateríalív AT gorbunovano bioactivenanostructuredepoxypolyurethanematerialssynthesisandinvestigation AT galatenkona bioactivenanostructuredepoxypolyurethanematerialssynthesisandinvestigation AT rožnovara bioactivenanostructuredepoxypolyurethanematerialssynthesisandinvestigation AT kuksínam bioactivenanostructuredepoxypolyurethanematerialssynthesisandinvestigation |