Предложен подход для управления пористой структурой биомедицинского полимерного материала
Сотрудники Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН использовали влияние температуры фотополимеризации под действием видимого света для регулирования структуры и свойств пористых полимеров на основе диметакрилата этиленгликоля (ДМЭГ). Обнаружено, что в отличие от классической термоиндуцированной полимеризации, повышение температуры приводит не к уменьшению, а к увеличению среднего размера пор. Результаты исследования опубликованы в Journal of Applied Polymer Science.
Пористые полимерные материалы — это особый класс полимеров, обладающих развитой системой пор различного размера, что придаёт им уникальные физико-химические свойства. Благодаря высокой удельной поверхности и регулируемой пористости, такие материалы находят широкое применение в самых разных сферах. В медицине пористые полимеры применяются для создания имплантатов, каркасов для тканевой инженерии, систем доставки лекарств. Благодаря биосовместимости и возможности регулировать размер пор, такие материалы способствуют росту клеток и восстановлению тканей.
Для получения пористых полимеров авторы использовали метод свободнорадикальной фотополимеризации под действием видимого света. ДМЭГ полимеризовали в присутствии 70 масс. % порообразующего агента 1-бутанола с инициирующей системой о-хинон-амин при температурах от 0 до 60 °C.
Показано, что повышение температуры от 0 до 60 °C приводит к увеличению среднего размера пор с 6.0 до 12.6 мкм, при этом пористость остается практически постоянной на уровне 76 %. Скорость фотополимеризации смеси ДМЭГ — 1-бутанол возрастает в 3,3 раза при повышении температуры с 40 до 60 °C, а индукционный период уменьшается в 1,6 раз. Методом сканирующей электронной микроскопии подтверждено, что структура полимера остается иерархической. Увеличение размера пор с ростом температуры приводит к снижению прочности материала: предельная прочность при сжатии падает с 1,09 до 0,55 МПа, а модуль Юнга — с 4,38 до 3,37 МПа.
«Наблюдаемая зависимость противоположна классической термически инициируемой полимеризации, где повышение температуры уменьшает размер пор. Обнаруженный эффект объясняется слабой зависимостью скорости фотоинициирования от температуры и снижением вязкости среды, что облегчает диффузию мономера в растущие глобулы», — рассказала автор исследования младший научный сотрудник лаборатории фотополимеризации и полимерных материалов Дарья Храмова.
Предложенный подход позволяет регулировать размер пор и механические свойства биосовместимого поли(ДМЭГ), сохраняя постоянную пористость. Полученные результаты имеют важное значение для разработки и создания пористых биомедицинских материалов для костной тканевой инженерии.
Источник: пресс-служба ИМХ РАН.
