Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Příprava mikrovláken pro medicínské aplikace Mgr. Jiří Běťák Contipro Biotech s.r.o., Dolní Dobrouč.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Příprava mikrovláken pro medicínské aplikace Mgr. Jiří Běťák Contipro Biotech s.r.o., Dolní Dobrouč."— Transkript prezentace:

1 Příprava mikrovláken pro medicínské aplikace Mgr. Jiří Běťák Contipro Biotech s.r.o., Dolní Dobrouč

2 Vlákno (monofilament) Silně anizotropní struktura, kde jeden rozměr mnohokrát převyšuje rozměry ostatní (délka vlákna >>> průměr) Jemnost vláken (délková hmotnost) Výrazně flexibilní struktura

3 Zvlákňované polymery Značná převaha produkce syntetických vláken – dobře definovatelný materiál PřírodníSyntetické Celulóza (nativní, CMC)Polyalkany (PE, PP) Chitosan/ChitinPolyestery (PET, PLA, PLGA) AlginátPolyamidy (nylon, kevlar) KolagenPolysiloxany

4 Bourec morušový (Bombyx mori) Délka filamentu v kokonu m Video Vlákno bílkovinné povahy (fibroin a sericin) Přírodní hedvábí

5 Textilie v medicíně Chirurgické šicí nitě Separační antiadhezní chirurgické textilie Textilní scaffoldy – šlachy, cévy, vazy, nervy, pokožka… Textilní mechanické opory Topické krycí materiály

6 Proces tvorby vlákna

7 Vláknotvorné makromolekuly Preference lineárních (nevětvených) makromolekul Vyšší polymerační stupně (molekulové hmotnosti) Preference nízkých polydisperzit (úzká distribuce MW) Základní parametry:

8 Výchozí forma polymeru Pevná fáze ( prášek, granulát, štěpky )

9 „Likvidifikace“ polymerů Rozdělení polymerních materiálů podle způsobu převodu do kapalné fáze Tavení (PE, PP, polyestery…) Rozpouštění (Polysacharidy, PAN, PVC…) Vše závisí na chemické struktuře polymerního řetězce

10 Soudržnost řetězců Polymer v suchém stavu (řetězce jsou v těsné blízkosti) Přitažlivé i odpudivé meziřetězcové síly

11 Kohezní meziřetězcové síly Jejich úlohou je udržovat kondenzovaný stav polymeru. Vazby nekovalentní povahy, disociační energie řádově slabší než vazebné interakce. Působnost na velmi krátké vzdálenosti Síly jsou sice velmi slabé, nicméně jsou značně koncentrovány Fluktuační povaha

12 Vodíkové můstky Polární síly Kohezní meziřetězcové síly Disperzní síly

13 Tavení polymerů S rostoucí teplotou dochází ke zrychlování vibračního a rotačního pohybu jednotlivých polymerních segmentů (částí řetězců), což postupně vede k rozvolnění struktury. Probíhá striktně v inertní atmosféře Nízké body tání mají čistě alifatické polymery (např. PE 130°C, PP 160°C), kde se neuplatňují vodíkové můstky, či polární síly.

14 Struktura vs Fyz. vlastnosti S rostoucím podílem hydrofobních alifatických řetězců v polymerní struktuře, klesá teplota tání, zároveň se snižuje afinita vlákna k vodě.

15 Teplota skelného přechodu U syntetických vláken jsou preferovány polymery s Tg nad 50-80°C (jinak dochází k vytahávání textilu při praní). Teplota, při které se začínají rozvolňovat jednotlivé segmenty polymerních řetězců. Změna „skelného“ elastického chování polymeru v chování „kaučukovité“ – viskoelastické. Definuje užitné vlastnosti a podmínky užívání daného polymerního výrobku.

16 Zvlákňování z taveniny Video Carbon-based conductive fibers production

17 Rozpouštění polymerů Penetrace molekul rozpouštědla mezi polymerní řetězce. Solvatace a vzájemná separace řetězců – snížení kohezních interakcí typu „Polymer-Polymer“.

18 Termodynamika mísení Rovnice nám říká, zda je vůbec termodynamicky přípustné aby se dvě složky (polymer a rozpouštědlo) mísily. Huigginsův interakční parametr Hansenovy parciální parametry (tabelované pro polymery i rozpouštědla)

19 Hansenův rozpustnostní prostor

20 Charakter polymeru (vliv délky alifatického řetězce)

21 Zvlákňování z roztoku 2) Zpracování vláken do implantovatelných textilií

22 Srážení vlákna Molekuly polymerního rozpouštědla začínají z vlákna difundovat do srážecí lázně, srážecí lázeň naopak prochází do vlákna. Srážecí roztok se chová jako nerozpouštědlo k polymeru, proto se polymer snaží minimalizovat společnou styčnou plochu. Dochází k preferenci interakce „Polymer-Polymer“. Vlákno ve srážecí lázni Polymerní proud Vlákno vstupující do srážecího roztoku

23 Extruzní trysky

24 Dloužení vláken Postupné zvyšování natahovací síly vede k nárůstu orientace řetězců až ke vzniku „semikrystalických“ oblastí -fibrily. Míra orientovanosti vláken RTG metody a DSC

25 Dloužení vláken

26 Dloužicí poměr Pevnost za sucha (p/den) Tažnost za sucha (%) Poločas barvení t1/2 (min) nedlouže né1,8>1307 1:32,09108,511 1:43, :4,754, Vlastnosti orientovaného vlákna

27 Mechanické vlastnosti Měření tahové odolnosti Stanovení pevnosti a tažnosti Elastický modul – tuhost vlákna Houževnatost vláken

28 Mechanické vlastnosti

29 Kevlarové vlákno Kevlar – extrémně orientované polyamidové vlákno (p-fenylendiamin a kyselina tereftalová)

30 Lycrové vlákno Extrémní natahovatelnost je dosažena těsným spojením dvou filamentů o rozdílné pružnosti – vznik „helikální“ makrostruktury se stálým předpětím.

31 Vlákno jako nosičová matrice Disperze aditiva Kovalentní vazba aditiva 2 koncepty:

32 Vlákno musí být dostatečně stabilní v rámci aplikačních podmínek. Požadavky na vl. nosič Biokompatibilita všech degradačních štěpů Řízená degradace linkeru s rychlejší kinetikou než degradace matrice Dobrá afinita k dispergované látce

33 Difuzně řízený děj, který je velmi silně závislý na chemické a strukturní povaze vlákna. Analogie s barvením vláken pomocí disperzních, či reaktivních barviv (vznik kovalentní vazby mezi léčivem a vlákenným substrátem). S rostoucí orientovaností makromolekulárních řetězců, tzn. s rostoucím dloužením, silně klesá schopnost vlákna být modifikováno (dopováno). Difuze procesních činidel do vlákna je značně podpořena jeho bobtnacími schopnostmi. Postprocesní implementace léčiva

34 02345 Rozpuštěn o Kousky vlákna Bobtná > 50% Bobtná < 50% Téměř nebobtn á c=5E-2M c =1E-3Mc =5E-3Mc =5E-4Mc =5E-5M Povrchová stabilizace

35 Zpracování vláken Řezání filamentů – tvorba „staplů“ Sdružování vláken – „roving“ Skaní příze – „Zakrucování do multifilamentových nití“ Textilní techniky – tkaní, pletení Tvorba netkaných textilií zpracováním staplů

36 Skací zařízení (zakrucování)

37 Biodegradabilní síťoviny

38 DĚKUJI ZA POZORNOST


Stáhnout ppt "Příprava mikrovláken pro medicínské aplikace Mgr. Jiří Běťák Contipro Biotech s.r.o., Dolní Dobrouč."

Podobné prezentace


Reklamy Google