Μελέτη μηχανικών ιδιοτήτων σε μικρο και νανο κλίμακα πολυμερών υλικών για χρήση σε ορθοπεδικές εφαρμογές
Loading...
Date
2025-10-13
Authors
Διακάκη, Ευαγγελία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η εξέλιξη των βιοϋλικών ξεκινά από τις πρώιμες εφαρμογές φυσικών υλικών στην αρχαιότητα και διαμορφώνεται σε τρεις γενεές: την «παθητική» πρώτη γενεά με έμφαση στη βιοανοχή, τη δεύτερη με βιοενεργά και βιοαπορροφήσιμα υλικά, και τη σύγχρονη τρίτη γενεά που στοχεύει στη ρυθμιζόμενη αλληλεπίδραση με τους ιστούς και στην προώθηση της αναγέννησης μέσω προηγμένων τεχνικών και υβριδικών συστημάτων.
Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία διερευνά πολυμερικά βιοϋλικά με δυνητική χρήση στην ορθοπεδική, εστιάζοντας στο πολυγαλακτικό οξύ (PLA), την πολυ(ε-καπρολακτόνη) (PCL) και το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE), λόγω της βιοσυμβατότητας, της δυνατότητας επεξεργασίας τους και του ευρέος φάσματος μηχανικών ιδιοτήτων τους. Ο πειραματικός σχεδιασμός συνδυάζει συμπληρωματικές τεχνικές για ολοκληρωμένη αποτίμηση σε μικρο- και νανοκλίμακα. Με τη μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM) αποτυπώθηκε η επιφανειακή τοπογραφία και ποσοτικοποιήθηκε η τραχύτητα , με τη μικροσκοπία ηλεκτρονικής σάρωσης (SEM) αναδείχθηκαν μορφολογικά χαρακτηριστικά της μικροδομής και πιθανές επιφανειακές ασυνέχειες ή ίχνη ροής, ενώ με τη νανοεισχώρηση (Nanoindentation) προσδιορίστηκαν το φαινόμενο μέτρο ελαστικότητας (Er) και η σκληρότητα (H), ώστε να αποτυπωθεί η τοπική μηχανική απόκριση.
Η ανάλυση έδειξε ότι οι μεταβολές στη μορφολογία—όπως σφαιριλιτική υφή ή ίχνη ροής— συσχετίζονται με αυξημένες τιμές τραχύτητας και αντανακλώνται σε διαφοροποιήσεις των Er και H, χωρίς να υπάρχει απαραίτητα μονοτονική σχέση με το μοριακό βάρος. Συνολικά, το πολυγαλακτικό οξύ (PLA) εμφάνισε υψηλότερη δυσκαμψία και σκληρότητα με χαμηλή έως μέτρια τραχύτητα, τη πολυ(ε-καπρολακτόνη) (PCL) χαμηλή δυσκαμψία με μεταβλητή τραχύτητα ανάλογα με την ιστορία κατεργασίας, και το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) ενδιάμεσες τιμές με χαρακτηριστικές μορφολογικές ανομοιογένειες.
Τα ευρήματα αυτά σκιαγραφούν τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς των πολυγαλακτικού οξέος (PLA), πολυ(ε-καπρολακτόνης) (PCL) και πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (HDPE), θεμελιώνοντας το υπόβαθρο για στοχευμένη βελτιστοποίηση ιδιοτήτων και μεταφορά σε συγκεκριμένα κλινικά ορθοπεδικά σενάρια.
Description
Keywords
Μικροσκοπία ατομικής δύναμης, Νανοεισχώρηση, Πολυγαλακτικό οξύ, Πολυ(ε-καπρολακτόνη), Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας