У ПНІПУ дослідили, як медичні полімери руйнуються при підвищених температурах.

Стаття опублікована в The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Дослідження проведено в рамках державного завдання Міністерства освіти і науки Росії на виконання фундаментальних наукових досліджень.

Матеріали поліефірефіркетон (PEEK) та полімолочна кислота (PLA) широко використовуються в виробництві медичних інструментів завдяки своїй біосумісності та високій механічній міцності. PEEK має високу температуру плавлення (300 °C) і успішно замінює металеві імплантати, а PLA добре підходить для друку на 3D-принтерах, оскільки його отримують з відновлювальних ресурсів – кукурудзяного крохмалю та цукрового тростнику, тому біорозкладний полімер характеризується низькою вартістю та екологічністю.

Вчені Пермського Політеху провели ряд експериментів, щоб дослідити, як відбувається деградація PEEK і PLA та які речовини можуть її прискорити. Дослідники надрукували на 3D-принтері серію з кількох зразків з поліефірефіркетону та полімолочної кислоти, а потім занурили їх у різні рідкі середовища – розчин хлориду натрію та дистильовану воду. Для прискорення деградації використовували підвищені температури – 45 °C та 70 °C. Спостереження тривало від одного до семи днів, після чого проводилося випробування на розтягнення зразків, щоб оцінити їх механічні властивості та міцність залежно від часу витримки в рідинах.

«Деградація зразків PLA в дистильованій воді при 70 °C відбувалася швидко. Міцність матеріалу різко знизилася в перший же день експерименту, а вже через п’ять днів стало неможливим проводити випробування на розтягнення – зразки стали занадто крихкими. Водночас, цього не спостерігалося в зразках, які знаходилися в розчині хлориду натрію при тій же температурі, однак і там відзначалося поступове руйнування матеріалу», – розповідає Михайло Ташкінов, завідувач науково-дослідної лабораторії «Механіка біосумісних матеріалів і пристроїв» ПНІПУ, кандидат фізико-математичних наук.

«Зразки PEEK виявилися набагато більш стійкими до руйнівних впливів обох рідин. За тиждень при температурі 70 °C їх властивості практично не змінилися: відхилення від норми не перевищувало два відсотки. Це пояснюється тим, що полімер має вищу температуру плавлення», – пояснює Ілля Виндокуров, молодший науковий співробітник науково-дослідної лабораторії «Механіка біосумісних матеріалів і пристроїв» ПНІПУ.

Дослідження вчених Пермського Політеху показало, що полімери PEEK і PLA мають різну стійкість до деградації залежно від температури та впливу рідин. Отримані результати дозволять розробити рекомендації щодо використання та стерилізації медичних інструментів, щоб забезпечити їх довговічність та безпеку.