ВЫСОКОПРОЧНЫЕ БИОСОВМЕСТИМЫЕ ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛАМИДА И ЦЕЛЛЮЛОЗЫ: СИНТЕЗ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ИСКУССТВЕННЫХ ЗАМЕНИТЕЛЕЙ ХРЯЩЕВЫХ ТКАНЕЙ

摘要

Методом радикальной полимеризации акриламида в набухшей в реакционном растворе целлюлозе синтезированы новые композиционные гидрогели на основе целлюлозы и полиакриламида. В работе использована как растительная форма целлюлозы, так и бактериальная - особый вид, выращенный бактериями Acetobacter Xylinum. Изучено поведение синтезированных гидрогелей при набухании в воде, а также поведение равновесно-набухших образцов при деформировании в условиях одноосного сжатия в различных режимах испытания. Проведен анализ основных механических характеристик гидрогелей в сравнении с данными для различных видов суставных хрящей, один из которых (мениск коленного сустава кролика) протестирован в настоящей работе. Показано, что средний по жесткости гидрогель по всем механическим характеристикам очень близок к суставным хрящам. Для него уровень нагрузок при наиболее высоких значениях величин деформаций сжатия, наблюдаемых при функционировании хрящей в суставах (30-50%), находится в диапазоне 4-12 МПа, а средние показатели модуля сжатия на участках деформаций 10-15 и 25-30% равны 8.8 и 23.7 МПа соответственно. Исследовано поведение гидрогелей и мениска кролика в режиме циклического сжатия с амплитудой 50%. Гидрогели и мениск в таком режиме испытания демонстрируют выраженное вязко-упругое поведение, что фиксируется по сильному гистерезису для первого цикла и падению величины максимальной нагрузки с ростом числа циклов. Рассмотрены структурные особенности гидрогелей, которые могут повлиять на наблюдаемое поведение. В целом результаты показывают возможность моделирования механического поведения хрящей с помощью гидрогелей данного вида.