Behavior of hydrogel biomaterials under dynamic thermo-mechanical conditions
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2019-10-22
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
43
Series
Abstract
Hydrogels are a growing biomaterial types used in biomedical applications as they can be made close to already existing living organisms. This provides them a great biocompatibility, natural resorption and bioactivity. Hydrogels have current applications in soft tissue regeneration and they are promising candidates for more purposes, such as drug delivery. In this thesis, the mechanical behavior of biomaterial hydrogels is investigated for use as coatings for implants. Implant biomaterial infections are a worldwide problem in healthcare. A way to solve this problem might be by antibacterial coating, which in this work was made of hyaluronic acid (HA) hydrogel, loaded with antibacterial substance – polyarginine (PAR). The experimental part of the thesis covers the dynamic mechanical analysis (DMA) comparison of HA with PAR compared to pure HA hydrogels. The measurement conditions are mimicking the major dynamics of human body and the amount of PAR released to surrounding media is analyzed with Raman spectroscopy. Different type of DMA modes are used to compare the sample materials and to discover overall biomechanical properties of the hydrogels. Results show that PAR additions have some effects on the mechanical properties of the HA hydrogel. The Raman spectroscopy results confirms that PAR release under dynamic loading is better compared to the static case, which may have clinical relevancy in optimizing of proper composition of the hydrogels.Biomateriaali hydrogeelit ovat kasvava materiaaliryhmä biotieteellisissä lääkesovelluksissa, koska ne ovat jo valmiiksi osa eläviä organismeja. Tämä antaa niille loistavan bioyhteensopivuuden, luonnollisen liukoisuuden ja potentiaalisen bioaktiivisuuden. Hydrogeelejä käytetään nykyään pehmyt kudos vaurioiden hoidossa ja ne ovat lupaavia kandidaatteja myös muihin tulevaisuuden lääkesovelluksiin. Tässä työssä biomateriaali hydrogeelien mekaanisia ominaisuuksia tutkitaan implanttimateriaaleihin liittyvää sovellusta varten. Implanttimateriaalien tulehdukset ovat laaja-alainen ongelma implantointi leikkausten yhteydessä. Tässä työssä esitellään mahdollista ratkaisua ongelmaan, joka on antibakteerinen implanttimateriaali päällyste. Päällyste on valmistettu hyaluronihappo (HA) hydrogeelistä, jossa on antibakteerista polyarginiinia (PAR). Työn kokeellinen osuus koostuu dynaamisen mekaanisen analyysin (DMA) vertailusta PAR:ia sisältävien ja kontrollinäytteiden välillä. Mittaus olosuhteet matkivat ihmiskehoa ja PAR:in vapautumista ympäristöön mitataan Raman spektroskopialla. DMA:n eri mittausmuotoja käytetään näytteiden ominaisuuksien vertailuun ja hydrogeelin yleisien ominaisuuksien selvittämiseen. Mittausten perusteella PAR:illa on vaikutuksia HA hydrogeelin mekaanisiin ominaisuuksiin. Raman tulosten perusteella voidaan olettaa, että PAR vapautuu HA:sta dynaamisen rasituksen alaisena.Description
Supervisor
Gasik, MichaelThesis advisor
Zühlke, AlexandraKeywords
hyaluronic acid, polyarginine, dynamic mechanical analysis, Raman spectroscopy, mechanical behavior