Vliv sterilizace na vlastnosti polymerů v tkáňovém inženýrství

Abstract

Polyméry sú nenahraditeľnou súčasťou modernej implantológie a tkanivového inžinierstva. Výskyt takýchto materiálov v prostredí s nutnosťou extrémnej sterility vyžaduje rigorózne preskúmanie možných vplyvov spôsobenými rôznymi druhmi sterilizácie. Táto práca sa zaoberá práve určovaním rozsahu takýchto zmien na polyetyléntereftalát glykolových (PETG) 3D tlačených a polykaprolaktónom (PCL) pokrývaných vzorkách pomocou nanoindentácie, scratch testu, ťahovej skúšky, merania kontaktného uhlu a pozorovania povrchu laserovým konfokálnym mikrokopom. Zo všetkých testovaných sterilizačných metód malo najväčší efekt autoklávovanie, ktoré výrazne znížilo medzu pevnosti a klzu a taktiež zdeformovalo PETG vzorku. Zvyšné metódy nezanedbateľne ovplyvnili len drsnosť povrchu a hodnotu kontaktného uhlu, špecificky na textúrovanej drsnej strane. Vrypové testy nepoukázali na žiadne významné zmeny na sterilizovaných PCL vzorkách. V tejto práci popísané zachovávanie vlastností po väčšine sterilizácií môže viesť na zníženie nákladnosti na výrobu a sterilizáciu implantátov a medicínskych zariadení, ale na zvýšený potenciál využitia v priemysle je potrebné pokračovanie vo výskume.Polymers are an irreplaceable part of modern implantology and tissue engineering. The presence of such materials in environments requiring extreme sterility necessitates a rigorous examination of the potential effects caused by different types of sterilization. This work deals specifically with determining the extent of such changes in 3D-printed polyethylene terephthalate glycol (PETG) samples coated with polycaprolactone (PCL), using nanoindentation, scratch testing, tensile testing, contact angle measurement, and surface observation with a laser confocal microscope. Among all tested sterilization methods, autoclaving had the greatest effect, significantly reducing the yield strength and ultimate strength, and also deforming the PETG sample. The remaining methods affected only surface roughness and contact angle to a non-negligible extent, specifically on the textured rough side. Scratch tests did not indicate any significant changes on the sterilized PCL samples. The preservation of properties after most sterilization methods, as described in this work, may lead to reduced costs in the production and sterilization of implants and medical devices, but further research is needed for increased industrial applicability.