Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και ιδιότητες νανοσύνθετων υλικών πολυ(ε-καπρολακτόνης), τιτανικού βαρίου και υδροξυαπατίτη

• Κύριος συγγραφέας: Οικονόμου, Ελένη-Άννα
• Άλλοι συγγραφείς: Μπουρόπουλος, Νικόλαος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Υδροξυαπατίτης; Νανοσύνθετα; Hydroxyapatite; Nanocomposites

Οι σύγχρονες μέθοδοι αντιμετώπισης και θεραπείας των καταγμάτων έχουν φθάσει σε υψηλό επίπεδο. Παρόλα αυτά όμως, η πώρωση ενός κατάγματος μπορεί σε κάποιες περιπτώσεις, όπως στην περίπτωση οστικών ελλειμμάτων, είτε να έχει σημαντική καθυστέρηση ή ακόμη και να διακοπεί οδηγώντας στην τελευταία περίπτωση στο σχηματισμό ψευδάρθρωσης. Η ηλεκτρομαγνητική διέγερση για την αντιμετώπιση της καθυστερημένης πώρωσης είναι από τα αντικείμενα με αυξημένο ενδιαφέρον στον τομέα της ορθοπεδικής. Ένα πολλά υποσχόμενο υλικό οστικής αποκατάστασης είναι το σύνθετο υλικό το οποίο αποτελείται από υδροξυαπατίτη και τιτανικό βάριο (HAp/BaTiO3), το οποίο έχει αποδειχθεί ότι ευνοεί τη διαφοροποίηση και τη συγκόληση των οστεοβλαστών σε αυτό. Όπως είναι γνωστό, ο υδροξυαπατίτης είναι το κύριο συστατικό υλικό των οστών ενώ το τιτανικό βάριο είναι ένα πιεζοηλεκτρικό και υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς σιδηροηλεκτρικό υλικό. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των σύνθετων πολυμερικών μεμβρανών πολυ(ε-καπρολακτόνης) (PCL) με ενισχυτική φάση υδροξυαπατίτη (HAp) διαφορετικών μορφολογιών και σωματίδια τιτανικού βαρίου (BaTiO3) στη νανοκλίμακα. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός τόσο του υδροξυαπατίτη διαφορετικών μορφολογιών, όσο και των σύνθετων πολυμερικών μεμβρανών διαφορετικών συστάσεων με τεχνικές όπως η φασματοσκοπία υπερύθρου (FTIR), η περίθλαση ακτίνων-Χ (XRD), η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC). Στο δεύτερο μέρος της εργασίας διερευνήθηκε η διηλεκτρική απόκριση των νανοσύνθετων υλικών που παρασκευάσθηκαν, με την πειραματική τεχνική της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας ευρέως φάσματος (Broadband Dielectric Spectroscopy - BDS). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι με την τεχνική της καταβύθισης από διάλυμα σχηματίζεται υδροξυαπατίτης στη νανοκλίμακα (HApNano) ενώ η χρήση της υδροθερμικής μεθόδου οδηγεί στον σχηματισμό υδροξυαατίτη με τη μορφή τριχιδίων στη μακροκλίμακα (HApWhiskers). Τα αποτελέσματα της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης έδειξαν ότι οι τιμές της κρυσταλλικότητας είναι υψηλότερες στις σύνθετες μεμβράνες με πληρωτικό υλικό τον υδροξυαπατίτη με νανοκρυστάλλους, σε σχέση με αυτές που εμπεριέχουν ως πληρωτικό υλικό υδροξυαπατίτη με βελονοειδείς κρυστάλλους. Τα κύρια συμπεράσματα από τις μετρήσεις διηλεκτρικής φασματοσκοπίας εστιάζονται στα παρακάτω: α) το πραγματικό μέρος της ηλεκρικής διαπερατότητας (ε΄) αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε υδροξυαπατίτη στις μεμβράνες με πληρωτικό υλικό HApNano σε χαμηλές θερμοκρασίες, σε αντίθεση με αυτές που εμπεριέχουν HApWhiskers, όπου σε υψηλές θερμοκρασίες, οι τιμές της ε΄ τείνουν να μειώνονται, β) με τη σταδιακή αύξηση της περιεκτικότητας σε HAp παρατηρείται αύξηση της ειδικής αγωγιμότητας (σ) στις μεμβράνες με HApNano ως πληρωτικό υλικό, σε αντίθεση με τις τιμές της σ των μεμβρανών με HApWhiskers, οι οποίες είναι ελαφρώς χαμηλότερες και γ) στα διαγράμματα του φανταστικού μέρους του ηλεκτρικού μέτρου (Μ΄΄) των σύνθετων πολυμερικών μεμβρανών με πληρωτικό υλικό υδροξυαπατίτη και των δύο μορφολογιών, παρατηρούνται οι διεργασίες α- και β-χαλάρωσης σε υψηλές συχνότητες και χαμηλές θερμοκρασίες αντίστοιχα. Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HAp οι κορυφές της α χαλάρωσης μετακινούνται προς χαμηλότερες συχνότητες.