Influence of Conditions for Obtaining Polylactide-Based Materials on Their Physico-Mechanical and Rheological Characteristics

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The work is devoted to the study of the influence of the conditions for obtaining materials based on the synthetic polymer polylactide on their physico-mechanical and rheological characteristics. These materials are promising for the creation of biodegradable polymer implants of temporary action to maintain the mechanical properties of broken bones during the healing period. They are designed to replace the titanium fixators currently used for these purposes, which is due not only to the need for repeated surgery to extract them, but also to the fact that the strength and modulus of elasticity of titanium fixators exceed the values of bone strength indicators by an order of magnitude, which can cause the phenomenon of bone resorption and a decrease in its strength. It has been established that with an increase in temperature in the plasticization and pressing zone, as well as with an increase in pressure in the press, there is a natural decrease in the viscosity of the polylactide melt, as well as the values of the elastic modulus and breaking stress of solid samples. Varying the cooling rate of the material during the pressing process affects the degree of its crystallinity. At the same time, the lower the cooling rate, the greater the degree of crystallinity of the polylactide and the greater the values of the elastic modulus and breaking stress.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. R. Bakirova

Ufa University of Science and Technology

Author for correspondence.
Email: elina_bakirova@mail.ru
Russian Federation, Ufa

R. Yu. Lazdin

Ufa University of Science and Technology

Email: elina_bakirova@mail.ru
Russian Federation, Ufa

A. S. Shurshina

Ufa University of Science and Technology

Email: elina_bakirova@mail.ru
Russian Federation, Ufa

V. V. Chernova

Ufa University of Science and Technology

Email: elina_bakirova@mail.ru
Russian Federation, Ufa

E. M. Zakharova

Ufa University of Science and Technology

Email: elina_bakirova@mail.ru
Russian Federation, Ufa

E. I. Kulish

Ufa University of Science and Technology

Email: elina_bakirova@mail.ru
Russian Federation, Ufa

References

  1. Wang Q., Zhou P., Liu S. et al. // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1244.
  2. Nicholson W. J. // Prosthesis. 2020. V. 2. P. 100.
  3. Black J. Biological Performance of Materials: Fundamentals of Biocompatibility. N.W.: CSC Press, 1992.
  4. Hench L.L., Jones J.R. Biomaterials, artificial organs and tissue engineering. Boca Raton: CRC Press, 2005.
  5. Wong J.Y., Bronzino J.D. Biomaterials. Boca Raton: CRC Press, 2007.
  6. Shtilman M.I. Polymers for medical and biological purposes. M.: ICC “Academic book”, 2006.
  7. Kirilova I.A., Podorozhnaya V.T., Legostaeva E.V. et al. // Spinal surgery. 2010. No. 1. P. 81.
  8. Volova T.G. // Journal Siberian Federal University. Biology series. 2014. V. 7. No. 2. P. 103.
  9. Boyandin A.N., Nikolaeva E.D., Shabanov A.V. et al. // Journal Siberian Federal University. Biology series. 2014. V. 7. No. 2. P. 174.
  10. Misra S., Ansari T., Valappil S. // Biomaterials. 2010. № 31. C. 2806.
  11. Park H., Temenoff J.S., Mikos A.G. // Engineering of Functional Skeletal Tissues. 2007. V. 3. Р. 55.
  12. Shibryaeva L.S., Krasheninnikov V.G., Gorsheneva V.N. // High-molecular compounds. A. 2019. V. 61. No. 2. P. 139.
  13. Rogovina S.Z. // High-molecular compounds. C. 2016. V. 58. No. 1. P. 68.
  14. Averyanov I.V., Korzhikov V.A., Tennikova T.B. // High-molecular compounds. B. 2015. V. 57. No. 4. P. 281.
  15. Korzhikov V.A., Vlakh E.G., Tennikova T.B. // High-molecular compounds. Series A. 2012. V. 54. No. 8. P. 1203.
  16. Rogovina S.Z., Aleksanyan K.V., Vladimirov L.V. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. No. 5. P. 812.
  17. Fujihara Y., Hikita A., Takato T. et al. // Physiol. 2018. V. 233. P. 1490.
  18. MacDonald Rt., McCarthy S.P., Gross R.A. // Macromolecules. 1996. № 29. Р. 7356.
  19. Dhillon M., Lokesh A. // Indian J. Orthop. 2006. № 40 (4). Р. 205.
  20. Burkhart S.S. // Biomaterials. 2000. № 21(24). Р. 2631.
  21. Kristensen G., Lind T., Lavard P. et al. // Arthrosc. J. Arthrosc. Relat. Surg. 1990. № 6 (3). Р. 242.
  22. Macarini L., Murrone M., Marini S. et al. // Radiol. Med. 2004. № 107(1-2). Р. 47.
  23. McFarland E.G., Park H.B., Keyurapan E. et al. // Am. J. Sports Med. 2005. № 33 (12). Р. 1918.
  24. Krul L.P., Belov D.A., Butovskaya G.V. // Bulletin of the Belarusian State University. Chemistry. 2011. No. 3. P. 5.
  25. Zhang J., Duan Y., Sato H. // Macromolecules. 2005. V. 38. № 19. P. 8012.
  26. Nakayama N., Hayashi T. // Polym. Degrad. Stab. 2007. V. 92. P. 1255.
  27. Tertyshnaya Yu.V., Podzorova M.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2020. V. 14. No. 1. P. 167.
  28. Zhang J., Tsuji H., Noda I. et al. // Macromolecules. 2004. V. 37. № 17. P. 6433.
  29. Lim L.-T., Auras R., Rubino M. // Prog. Polym. Sci. 2008. V. 33, № 8. P. 820.
  30. Fischer E.W., Sterzel H.J., Wegner G. // Colloid and Polymer Science. 1973. № 251. P. 980.
  31. Schramm G.A. Practical Approach to Rheology and Rheometry 2nd Edition. Karlsruhe: Thermo Electron GmbH, 2000.
  32. Bakirova E.R., Lazdin R.Yu., Chernova V.V. et al. // Butlerov messages. 2022. V. 70. No. 4. P. 59.
  33. Bakirova E.R., Lazdin R.Yu., Chernova V.V. et al. // Fundamental and applied problems of obtaining new materials: research, innovation and technology. Astrakhan: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education “AstSU”, 2022. P. 3.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Thermograms of PLA-1 (1, 3) and PLA-2 (2, 4, 5) samples. Curves 1, 2 refer to the original samples, curves 3-5 - to the samples obtained at temperatures in the plasticization/compression zone 190С/190С and pressure in the press of 10 000 kgf. The rate of temperature cooling in the press was 60 (3, 4) and 15С/min (5).

Download (113KB)
3. Fig. 2. Dependence of the elastic modulus of PLA-1 (a) and PLA-2 (b) samples on the value of pressure in the press for samples obtained with the cooling rate after pressing 10 (1), 15 (2) and 60С/min (3).

Download (78KB)
4. Fig. 3. Dependence of tensile stress of PLA-1 (a) and PLA-2 (b) specimens on the value of pressure in the press for specimens obtained with cooling rate after pressing 10 (1), 15 (2) and 60С/min (3).

Download (71KB)
5. Fig. 4. Dependence of breaking elongation of PLA-1 (a) and PLA-2 (b) specimens on the value of pressure in the press for specimens obtained with the cooling rate after pressing 10 (1), 15 (2) and 60С/min (3).

Download (63KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».