Синтез и исследование гибридных биодеградируемых скэффолдов, содержащих магнетит

Карпенко, Екатерина Сергеевна Отделение экспериментальной физики (ОЭФ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

Восстановление поврежденных тканей является важной областью
применения волокнистых полимерных материалов, называемых скэффолдами.
Высокая пористость и волокнистая структура скэффолдов способствует адгезии
и пролиферации клеток [1, 2]. Множество исследований показывают успешное
применение скэффолдов за счет их свойства биодеградации [3, 4].
Биодеградируемые полимеры являются перспективным материалом за счет
возможности их применения в таких областях как регенеративная медицина,
выращивание тканей и контролируемая доставка лекарств [5].
В последнее время начали активно исследоваться пьезоэлектрические
свойства полимеров для применения в области биомедицины [6]. Было выявлено,
что заряженная поверхность, которая образуется при деформации
пьезоэлектрического материала, положительно влияет на такие свойства клеток
как адгезию, рост и морфологию [7]. По сравнению с пьезоэлектрической
керамикой, которая обладает высокими пьезоэлектрическими константами,
пьезоэлектрические полимеры являются гибкими материалами, а некоторые из
них являются биодеградируемыми, что является существенным преимуществом
для потенциального их применения в области биомедицины.
Полигидроксибутират (ПГБ) является наиболее распространенным
синтетическим полимером за счет своей биосовместимости, биодеградации и
отсутствию цитотоксичности. Кроме того, за счет асимметричности
кристаллической решетки, ПГБ обладает пьезоэлектрическими свойствами [8].
Однако ПГБ обладает низкими пьезоэлектрическими константами (1,6-2 пКл/Н)
[9]. Таким образом, для улучшения свойств ПГБ скэффолдов необходимо
увеличение их пьезоэлектрических свойств.
Оксид железа (Fe3O4) продемонстрировал большой потенциал в
различных биомедицинских областях благодаря своим уникальным свойствам,
таким как магнитно-резонансная томография, биологическое разделение,
адресная доставка лекарств, биосенсоры и гипертермия рака [10-15]. Fe3O4
обладает магнитными свойствами, что в свою очередь позволит улучшить
пьезоэлектрические свойства ПГБ скэффолдов. Все вышеперечисленные
свойства Fe3O4 важны с точки зрения его применения в биомедицинской области
и делают Fe3O4 хорошим кандидатом для модифицирования скэффолдов.
Таким образом, цель данной работы заключается в получении и
исследовании свойств гибридных биодеградируемых скэффолдов на основе
ПГБ, содержащих магнетит. Для достижения поставленной цели нужно было
выполнить ряд задач:
 получение скэффолдов на основе ПГБ с магнетитом методом
электроформования;
 исследование влияния магнетита на структуру и фазовый состав
скэффолдов;
 исследование магнитных свойств для применения в области
биомедицины;
 исследование влияния магнетита на механические свойства
полученных скэффолдов.
Положение, выносимое на защиту:
 Добавление магнетита придает магнитные свойства получаемым
полимерным биодеградируемым скэффолдам ПГБ/Fe3O4 с незначительным
уменьшением механических характеристик.

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)