Silloitettavan biohajoavan polyesterin valmistaminen ja karakterisointi

Työn tarkoitus oli valmistaa biohajoava polyesteri epsilon-kaprolaktonista ja L-laktidista sekä funktionalisoida muodostunut esipolymeeri silloituksessa reaktiivisella kaksoissidoksellisella ryhmällä. Tämän jälkeen oli määrä osoittaa kaksoissidoksiin perustuva biopolyesterien silloittaminen mahdolliseksi sekä peroksideilla että valolla. Työn kirjallisessa osassa on tarkasteltu biohajoavan polyesterin valmistamista sekä renkaanavaalla polymeroinnilla että polykondensaatiolla. Polykaprolaktonin (PCL) ja poly-L-laktidin (PLLA) funktionalisoimiseksi kaksoissidoksien kautta silloittumiskykyiseksi esitettiin useita tapoja. Lisäksi pyrittiin esittämään kattavasti muut tunnetut tavat silloittaa biohajoavia ja muita polymeerejä. Kirjallisuusosan lopuksi esiteltiin biohajoavan esipolymeerin ja silloitetun polymeerin analysointia eri menetelmillä sekä kartoitettiin bioyhteensopivuuden aiheuttamia lisävaatimuksia elimistöön implantoitaville polymeereille. Työn kokeellisessa osassa massapolymeroitiin epsilon-kaprolaktoni ja L-laktidi esipolymeereiksi eri initiaattorin syöttösuhteilla, käytteen katalyyttinä tinaoktoaattia. Initiaattorina käytettiin polyglyserolia, jossa oli 8 polymeeriketjun kasvua initioivaa OH-ryhmää. Tämä mahdollisti haaroittuneen rakenteen. Polymerointi suoritettiin 140 °C lämpötilassa 5 tunnin polymerointiajalla. Esipolymeeri karakterisoitiin NMR-, DSC-, GPC- ja FTIR-menetelmillä. Valmistetut esipolymeerit funktionalisoitiin maleiinihappoanhydridillä, itakonihappoanhydridillä ja glysidyylimetakrylaatilla. Happoanhydrideillä funktionalisoitaessa reaktiolämpötila oli 120 °C yhden tunnin ajan ja lopuksi 140 °C puolen tunnin ajan. Glysidyylimetakrylaatin liittämisessä käytettiin reaktiolämpötilana 70 °C 1 1/2 tunnin ajan. Funktionalisoidut polymeerit karakterisoitiin NMR-, DSC-, GPC- ja FTIR-menetelmillä. Funktionalisoidut polymeerit silloitettiin reaktiivisten monomeerien (N-vinyyli-2-pyrrolidoni, 2-hydroksietyylimetakrylaatti ja styreeni) kanssa (0-30 m-%) joko redox-kiihdytetyillä peroksideilla tai valolla. Silloitetut polymeerit karakterisoitiin DSC:lla ja FTIR:lla. Asetoniuutolla analysoidut geelipitoisuudet olivat 0-100 %. DSC ja FTIR tukivat uuttotuloksia. DSC osoitti, että sulamislämpötilapiikki häviää silloitetusta polymeeristä ja- lasiutumislämpötila nousee silloitusasteen noustessa. DSC-käyrän ensimmäisessä lämmityspyyhkäisyssä havaittu jäännösreaktiivisuus laski silloitusasteen noustessa. Lopuksi valikoidulle joukolle silloitettuja polymeerejä tehtiin mekaanisten ominaisuuksien testaus ja nopeutettu hydrolyysikoe. Osa mekaanisista tuloksista oli hohkaluun tasolla ja jotkut jopa luun kuorikerroksen ominaisuuksien tasolla. Hydrolyysikoe osoitti, että polymeerit säilyttivät biohajoavuuden silloitettaessa vaikkakin hajoamisnopeus laski silloitusasteen noustess