Синтез и исследование гибридных биодеградируемых скэффолдов, содержащих магнетит

Работа направлена на получение и исследование свойств гибридных биодеградируемых скэффолдов на основе ПГБ, содержащих магнетит, для применения в области восстановления поврежденных тканей. Было описано влияние добавления Fe3O4 на структуру, фазовый состав, магнитные свойства, механические свойства полученных образцов.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 16
1 Получение биоматериалов на основе полиоксиалканоатов и исследование их
свойств для биомедицинских применений ……………………………………………………. 18
1.1 Полиоксиалканоаты как биоматериалы: основные представители, их
свойства, структура …………………………………………………………………………………… 18
1.2 Улучшение свойств полигидроксибутирата с помощью различных
материалов-добавок ………………………………………………………………………………….. 20
1.3 Способы получения полимерных биоматериалов …………………………………. 24
1.3.1 Экструзия со вспенивателями ………………………………………………………… 24
1.3.2 Компрессионное формование-выщелачивание частиц ……………………. 25
1.3.3 Литье в растворитель-выщелачивание частиц ………………………………… 26
1.3.4 Матрицы, полученные методами замораживания-экстракции и
замораживания-гелеобразования ……………………………………………………………. 26
1.3.5 Электроформование……………………………………………………………………….. 28
2 Материалы и методы исследования …………………………………………………………… 30
2.1 Материалы и реактивы ………………………………………………………………………… 30
2.3 Методы исследования………………………………………………………………………….. 32
2.3.1 Сканирующая электронная микроскопия ……………………………………….. 32
2.3.2 Рентгенофазовый анализ ………………………………………………………………… 34
2.3.3 Рамановская спектроскопия……………………………………………………………. 35
2.3.4 Исследование намагниченности……………………………………………………… 36
2.3.5 Исследование физико-механических свойств …………………………………. 37
3 Результаты и их обсуждение ……………………………………………………………………… 39
3.1 Влияние содержания магнетита на морфологию поверхности и фазовый
состав скэффолдов ……………………………………………………………………………………. 39
3.2 Влияние добавления магнетита на магнитные свойства скэффолдов…….. 46
3.3 Исследование влияние магнетита на механические свойства скэффолдов48
4 Финансовый менеджемент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ….. 53
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………………. 53
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………. 54
4.3 SWOT-анализ………………………………………………………………………………………. 57
4.4 Организационная структура проекта ……………………………………………………. 60
4.5 Ограничения и допущения проекта ……………………………………………………… 61
4.6 План проекта……………………………………………………………………………………….. 61
4.7 Разработка графика проведения НИОКР ……………………………………………… 63
4.8 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………………… 65
4.9 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом
отходов) ……………………………………………………………………………………………………. 65
4.10 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ … 66
4.11 Основная заработная плата исполнителей темы …………………………………. 67
4.12 Дополнительная заработная плата научно-производственного персонала
…………………………………………………………………………………………………………………. 69
4.13 Отчисления во внебюджетные фонды ………………………………………………… 70
4.14 Накладные расходы …………………………………………………………………………… 71
4.15 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта ….. 71
4.16 Реестр рисков проекта ……………………………………………………………………….. 72
4.17 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………………. 73
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 78
Введение…………………………………………………………………………………………………… 78
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 78
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………… 78
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………… 79
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 81
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов ………………………………… 82
5.2.1.1 Повышенный уровень локальной вибрации ………………………………. 82
5.2.1.2 Повышенный уровень шума ……………………………………………………… 83
5.2.1.3 Недостаточная освещенность рабочего места ……………………………. 84
5.2.1.4 Отклонение показателей микроклимата ……………………………………. 88
5.2.2 Анализ опасных факторов ……………………………………………………………… 89
5.2.2.1 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может пройти через тело человека ………………………… 89
5.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 91
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 92
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований ………………………………………………………………………. 92
5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ………………………………………… 93
Выводы по разделу «Социальная ответственность» …………………………………… 95
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 96
Список литературы ……………………………………………………………………………………… 97

В ходе работы были получены полимерные волокнистые скэффолды
ПГБ/Fe3O4 методом электроформования. Было изучено влияние Fe3O4 на
различные свойства полимерных волокнистых скэффолдов.
Проведенные исследования показали, что полученные ПГБ/Fe3O4
скэффолды обладают пористой, волокнистой структурой из случайно
ориентированных волокон со средним диаметров волокон для ПГБ – 2,8 ± 0,3
мкм, для ПГБ/Fe3O4 – 3,0 ± 0,2 мкм. Видно, что магнетит незначительно
увеличивает диаметр волокон. Оптические снимки скэффолдов показали, что
Fe3O4 распределен по объему волокна ПГБ.
Результаты рентгенофазового анализа подтвердили наличие чистого по
фазовому составу Fe3O4. Из спектров комбинационного рассеяния света были
обнаружены валентные симметричные колебания Fe – O магнетита в скэффолде
ПГБ/Fe3O4.
Исследование магнитных свойств показало, что добавление магнетита в
структуру полимера ПГБ способствует приданию магнитных свойств скэффолду
ПГБ/Fe3O4, значение намагниченности для ПГБ/Fe3O4 получилось равным 6,32
Гс*см3/г.
Влияние Fe3O4 на механические свойства скэффолда ПГБ/Fe3O4 в
сравнении с чистым ПГБ показало, что удлинение при растяжении уменьшилось
на ~ 46 % от 4,91 до 2,67 мм. Предел прочности также уменьшился на ~ 32 % от
1,37 до 1,14 МПа.