Huokoisen komposiitin biohajoavuuden alkuvaiheiden elektronispektroskooppinen tutkimus
Valla, Annaleena (2012)
2012
Matemaattisten aineiden opettajakoulutus
Luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta - Faculty of Science and Environmental Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201301141016
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201301141016
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia huokoisen komposiitin biohajoavuuden alkuvaiheita materiaalin pinnalla. Materiaalista kehitetään huokoisia, biohajoavia kudostukirakenteita lääketieteellisiin sovelluksiin. Materiaalien pinta-analyyttisellä tutkimuksella pyritään selvittämään biomateriaalin pinnan rakennetta ja rakenteen muutoksia biohajoavuuden alussa. Tässä työssä tutkittu materiaali on poly(L-laktidi-co-kaprolaktoni):n β-trikalsiumfosfaattikomposiittia ja tutkimuksen kohteena on sekä ylikriittisellä hiilidioksidilla (scCO 2 ) huokoistettuja että huokoistamattomia näytteitä. Pinta-analyyttisenä tutkimusmenetelmänä on käytetty röntgenviritteistä fotoelektronispektroskopiaa (XPS) ja näytteiden biohajoaminen on toteutettu upottamalla tutkittavat näytteet suunnitelluiksi ajoiksi hydrolyysiliuokseen, joka jäljittelee biomateriaalin ympäristöä ihmiskehossa.
Varsinaisten biohajoamisen alkuvaiheiden tutkimusten lisäksi on määritetty materiaalin sopivuutta elektronispektrokooppiseen tutkimukseen sekä röntgenviritteisen fotoelektronispektroskopian vaikutuksia tutkittavan materiaalin pinnalle. Röntgensäteilyn on todettu muokkaavan materiaalin pintaa ja se on huomioitava mittauksissa, vaikka se ei merkittävästi rajoitakaan mittauksia. Työn tulosten analysoinnissa on kehitetty sovitusparametrit erottamaan kopolymeerin eri monomeereista tulevat signaalit.
Tämän työn tutkimuksissa on havaittu, että materiaalin biohajoaminen hydrolyysiliuoksessa käynnistyy 2 ja 12 viikon välisenä aikana. Biohajoamisen käynnistyminen voidaan havaita hydroksyyliryhmien suhteellisen pintakonsentraation kasvuna ja komonomeerien suhteiden muutoksena. Tulos on biomateriaalin ja biologisen ympäristön vuorovaikutuksen kannalta hyvä, koska tavoitteena on biomateriaalin biohajoamisen eteneminen kudoksen kasvun kanssa samassa tahdissa. Lisäksi pinta-analyyttisissä tutkimuksissa on havaittu, että β-trikalsiumfosfaatti on materiaalissa kopolymeerikalvon peittämänä. Tässä työssä saavutettujen tulosten avulla voidaan ymmärtää materiaalin pinnan koostumus ja biohajoaminen, ja tulosten avulla materiaalin ominaisuuksia voidaan parantaa entistä biofunktionaalisemmiksi.
Varsinaisten biohajoamisen alkuvaiheiden tutkimusten lisäksi on määritetty materiaalin sopivuutta elektronispektrokooppiseen tutkimukseen sekä röntgenviritteisen fotoelektronispektroskopian vaikutuksia tutkittavan materiaalin pinnalle. Röntgensäteilyn on todettu muokkaavan materiaalin pintaa ja se on huomioitava mittauksissa, vaikka se ei merkittävästi rajoitakaan mittauksia. Työn tulosten analysoinnissa on kehitetty sovitusparametrit erottamaan kopolymeerin eri monomeereista tulevat signaalit.
Tämän työn tutkimuksissa on havaittu, että materiaalin biohajoaminen hydrolyysiliuoksessa käynnistyy 2 ja 12 viikon välisenä aikana. Biohajoamisen käynnistyminen voidaan havaita hydroksyyliryhmien suhteellisen pintakonsentraation kasvuna ja komonomeerien suhteiden muutoksena. Tulos on biomateriaalin ja biologisen ympäristön vuorovaikutuksen kannalta hyvä, koska tavoitteena on biomateriaalin biohajoamisen eteneminen kudoksen kasvun kanssa samassa tahdissa. Lisäksi pinta-analyyttisissä tutkimuksissa on havaittu, että β-trikalsiumfosfaatti on materiaalissa kopolymeerikalvon peittämänä. Tässä työssä saavutettujen tulosten avulla voidaan ymmärtää materiaalin pinnan koostumus ja biohajoaminen, ja tulosten avulla materiaalin ominaisuuksia voidaan parantaa entistä biofunktionaalisemmiksi.