Kỹ thuật vật liệu polyme tính năng cao (Quyển 2): Phần 2

Phần 2 cuốn sách "Vật liệu polyme (Quyển 2 - Vật liệu polyme tính năng cao)" cung cấp cho người học các kiến thức: Polyme phân hủy sinh học và polyme sinh học, polyme dẫn điện và polyme tinh thể lỏng, polyme thông minh và polyme hydrogel thông minh, các biện pháp nâng cao khả năng bền chống cháy cho vật liệu polyme.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật vật liệu polyme tính năng cao (Quyển 2): Phần 2CHƯƠNG 3 POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC VÀ POLYME SINH HỌC3.1. Giói thiệu chung về polyme phân hủy sinh học và polyme sinhhọc3.1.1. Khái niệm vềpolyme có khả năng tự phân hủy, phân hủyhọc và polyme sinh học Theo quan niệm chung, polyme có khá năng tự phân hủy bao hàm tấtcả các loại vật liệupolyme do những tác động của các yếu tố như nhiệt độ,ánh sáng hay vikhuẩn trong môi trường sau một thời gian nhất định bphá vỡ cấu trúc đại phân tử thành các họp chất cỏ khối lượng phân tửthấp hơn và cuối cùng thành khí carbonic và nước. Quá trình phân hủy cóthể xảy ra cả trong môi trường tự nhiên và cả trong môi trường cơ thểsống của con người. Đe có thể ứng dụng được trong thực tế, các loạipolyme có khả năng tự phân hủy phải thỏa mãn những yêu cầu nhất định. Theo Chielini E. [1] polyme được gọi là polyme tự phân huỷ có thể sửdụng được khi chúng thỏa mân các yêu cầu sau đây: - Giữ nguyên được câu trúc và tính chât giông như các polymethông thường trong thời gian sử dụng. - Sau khi đã qua sử dụng, polyme bị phân hủy thành các chất cókhối lượng phân từ (KLPT) thấp dưới tác động của các tác nhân sinh, lý,hóa tồn tại trong tự nhiên. - Sản phẩm cuối cùng có thể chuyển sang dạng CƠ2 và H2 O,... Mức độ phân huỷ của vật liệu này tuỳ theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,... mà mức độ phân huỷ có thể đạt từ 70-90% trong khoảng 3-4thárìg hoặc có thể lâu hơn. Như vậy, vật liệu polyme có khả năng tự phân hủy trong môi trường bao hàm rộng rãi gồm cả các vật liệu tự phân hủy do tác động của các yếu tố hóa học hoặc vật lý như nhiệt, bức xạ, nước và các yếu tố sinh học đơn thuần hoặc phối hợp của tất cả các yếu tố trên. Còn polyme có khả 111năng phân hủy sinh học có nhiều quan niệm khác nhau, theo ASTM D6400-99 định nghĩa “Polyme có khảphân hủy sinhpolyme có khả năng bị phân hủy trong tự nhiên do các tác động của cácloại visinh vật như các vikhuẩn, nấm mốc, xạ khNgoài ra, cũng theo tiêu chuẩn này còn có định nghĩa về các loại polymecó khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện ủ: “Polyme có khả năngphân hủy sinh học do ủ là các loại poỉyme có khả năng bị phân hủy doquá trình sinh học khi ủ tạo thành CO2,nước, cátùy thuộc loại vật liệuvà mức độ có thể không thấy dược, thấy đcó thể để lạicặn b ã ”. Thuật ngữ vật liệusinh học (biomaterial) chỉ những vậttrong y-sinh học và có khả năng tương thích sinh học với vật chủ. Một nhóm vật liệu polyme phân hủy sinh học đặc biệt quan trọng làvật liệu sinh học, được ứng dụng đặc biệt trong lĩnh vực y-sinh học. Mộtvật liệu sinh học còn có thể được định nghĩa như là vật có xu hướngtiếp giáp với các hệ sinh học để loại trừ, xử lý, làm tăng thêm hoặc thaythế các mô, bộ phận hoặc các chức năng của cơ thể [2], Điều kiện đặcbiệt tiên quyết đến chất lượng của vật liệu sinh học đó là khả năng tưomghợp sinh học và khả năng của vật liệu thể hiện đủ nhiều cho một ứngdụng cụ thể. Tín hiệu tương hợp của mô đối với mô ghép phụ thuộc vàovô số các nhân tố, từ các tính chất hoá học, vật lý học và sinh học của vậtliệu cho đến hình dạng và cấu trúc của mô ghép. Trong trường hợp củavật liệu có khả năng phân huỷ sinh học, khả năng hoạt động tương hợpphải được chứng minh qua thời gian. Các tính chất hóa học, vật lý, cơhọc và sinh học của vật liệu có khả năng phân huỷ sinh học sẽ thay đổitheo thời gian và các sản phẩm của sự phân hủy có thể được tạo ra vớicác mức độ tương hợp với mô khác nhau so với vật liệu ban đầu. Một số tính chất quan trọng của vật liệu có khả năng phân huỷ sinh học dùng làm vật liệu y-sinh có thể được tóm tắt như sau [3, 4]: • Vật liệu không được gây viêm nhiễm hoặc gây độc đến các mô ghép trong cơ thể; • Vật liệu phải có thời gian sử dụng chấp nhận được; • Thời gian phân huỷ của vật liệu phải phù hợp với quá trình hàn gắn hoặc quá trình tái sinh (như chỉ khâu tự tiêu); • Vật liệu phải có đủ các tính chất cơ học để ứng dụng và có sự thay đôi tính chât cơ học với sự phân huỷ phù hợp với quá trình hàn găn và quá trình tái sinh; • Các sản phẩm phân huỷ không được độc hại, có khả năng chuyển hoá và được loại bỏ khỏi cơ thể; 112 • Vật liệu phải có khả năng dễ gia công đối với ứng dụng địnhhướng. Một vài tính chất vốn có của vật liệu polyme sinh học có thể ảnhhường đến khả năng tương hợp của chúng, bao gồm: tính chất hoá họccủa vật liệu, khối lượng phân tử, khả năng hoà tan, hình dạng và cấu trúccủa mô ghép, tính ưa nước (hoặc kỵ nước), năng lượng bề mặt, khả nănghấp thụ nước, cơ chế phân huỷ. Những yêu cầu và phạm vi ứng dụng ...