CC BY
12
Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием 162 «Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний» (21-22 июня 2021 г.)
БИОСОВМЕСТИМЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ БЛОК-СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА И ИЗОБУТИЛЕНА
И УГЛЕРОДНЫХ НАНОЧАСТИЦ
Резвова М.А.1, Глушкова Т.В.1, Никишев П.А.2
1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация; 2 Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», Минск, Республика Беларусь
Введение. Биомедицинские кардиоваскулярные имплантаты и устройства широко востребованы в настоящее время ввиду роста сердечно-сосудистых заболеваний. Синтетические биоматериалы часто располагаются в областях повышенных механических нагрузок, химической и ферментативной активности, в связи с чем требуют оптимизации свойств. Решением указанной проблемы могут стать полимерные композиты на основе высокопрочных, биологически инертных углеродных на-нотрубок (УНТ). Добиться значимого улучшения свойств полимера путем внедрения УНТ возможно при условии сильного межфазного взаимодействия между наночастицами и полимерной матрицей, чего достигают посредством модифицирования компонентов.
Цель. Обоснование возможности получения новых нанокомпозитов с улучшенным межфазным взаимодействием на основе биосовместимого, биостабильного, эластичного сополимера стирола и изобутилена (СИБС) и модифицированных доде-циламином УНТ.
Материал и методы. Одностенные УНТ (>93% углерода в виде УНТ, Sigma-Aldrich, США) окисляли смесью серной и азотной кислот в ультразвуковой ванне и выдерживали в избытке додециламина (>98% Sigma-Aldrich, США) при длительном нагревании. Для подтверждения структуры модифицированных УНТ регистрировали ИК- и КР-спек-тры. Дисперсии полученных наночастиц готовили в хлороформе при ультразвуковом воздействии. Стабильность дисперсий анализировали методом световой микроскопии и при визуальном контроле после 14 дней выдерживания. СИБС синтезировали методом контролируемой катионной полимеризации из стирола и изобутилена. Нанокомпозиты получали на основе немодифицированных и модифицированных додециламином УНТ и СИБС методом смешения растворов с различным содержанием наполнителя: 1, 2, 4, 6, 8%. Структуру полученных
материалов оценивали методом сканирующей электронной микроскопии на микроскопе JEOL JSM-6390 LA (JEOL Ltd., Япония). Образцы подвергали одноосному растяжению в соответствии с ISO 37: 2017 на универсальной испытательной машине серии Z (Zwick GmbH & Co. KG, Германия) для изучения механических свойств.
Результаты. Модифицирование смесью кислот подтверждено присутствием полосы 1746 см-1, характерной для валентных колебаний алифатических -С = О или -COOH-групп. В ИК-спектре образца после обработки додециламином наблюдали увеличение содержания алифатических -СН2- и -СН3 - групп в области 2849-2920 см-1. Сохранность структуры УНТ определена по данным КР-спек-троскопии. Несмотря на стабильность дисперсий всех наночастиц в хлороформе в течение 14 дней, модифицированные УНТ распределены в объеме растворителя более равномерно, что отмечено по данным микроскопии. Результатами сканирующей электронной микроскопии подтверждена разница в распределении частиц, и показана относительная равномерность полученных нанокомпозитов. Прочность образцов увеличивалась с ростом наночастиц в составе как для немодифицированных, так и для модифицированных додециламином УНТ. Максимальные значения напряжения 11,1±0,7 МПа получены для образца, содержащего 8% немодифициро-ванных УНТ, высокие показатели прочности также отмечены для модифицированных додециламином УНТ (85) - 8,5±1,0 МПа. Относительное удлинение уменьшалось при переходе от 0 до 8% в 12 раз для каждого типа образцов, модуль Юнга увеличивался почти в 36 раз по сравнению с чистым СИБС для модифицированных додециламином УНТ (8%).
Заключение. Введение в структуру УНТ доде-циламина позволило избежать агломерации нано-частиц в растворителях, улучшить однородность и увеличить жесткость полимерных нанокомпозитов на основе полимерной матрицы СИБС.
