Модификация биостабильных полимерных систем на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и сополимеров метилметакрилата в среде сверхкритического диоксида углерода тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ им. А.Н.НЕСМЕЯНОВА

На правах рукописи УДК 541.64:678.033

ТОКАРЕВА НАТАЛИЯ ВАСИЛЬЕВНА

МОДИФИКАЦИЯ БИОСТАБИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА И СОПОЛИМЕРОВ МЕТИЛМЕТАКРИЛАТА В СРЕДЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

02.00.06 - высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 2004 г.

Работа выполнена в Институте элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук

доктор химических наук, профессор Краснов А.П.

кандидат физико-математических наук Попов В.К.

доктор химических наук, профессор Аскадский А.А.

доктор химических наук, профессор Кербер М.Л.

Ведущая организация: ФГУП Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии (ФГУП ГосНИИОХТ)

Защита диссертации состоится /¿^си? 2004 г. в ^ часов на заседании

Диссертационного Совета К.002.250.02 при Институте элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН по адресу: 119991, Москва, ул. Вавилова, д.28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНЭОС им. А.Н.Несмеянова РАН

Автореферат диссертации разослан ^ 2004г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета К.002.250.02 кандидат химических наук

Научный руководитель:

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

А.Ю.Рабкина

Общая характеристика работы

Актуальность темы Создание полимерных материалов для контакта с биологическими средами обусловлено потребностями биологии и медицины в полимерных биостабильных эндопротезах. С каждым годом это направление современной медицины получает все большее развитие и требует принципиально новых подходов с привлечением современных наукоемких технологий.

Недостатком некоторых акриловых полимеров, применяемых в эндопротезировании, является токсичность, связанная с наличием остаточного мономера, и отсутствие поверхностной пористости, затрудняющее протекание процесса остеоинтеграции.

Трибоокисление сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), используемого для вкладышей тазобедренного сустава при реконструкции травмированных участков человеческого скелета, приводит к повышенному износу и необходимости повторных операций.

Использование сверхкритической среды диоксида углерода (ск-СО2) позволяет проводить модификацию полимеров, получать пористые материалы и смеси полимеров с одновременной экстракцией токсичных примесей.

Преимущество такого метода заключается в возможности получения матриц, характеризующихся различной пористостью и морфологией, а также в использовании пор для создания полимерных систем, импрегнированных наночастицами различной природы.

В настоящее время использование ск-СО2 для получения полимеров с регулируемой пористостью и высокими физико-механическими показателями, а также полимерных систем, содержащих наночастицы металла, является одним из приоритетных направлений химии высокомолекулярных соединений.

Цель работы заключалась в исследовании модификации СВМПЭ и сополимера метилметакрилата (ММА) в среде CK-CO2, получении полимерных систем, импрегнированных различными прекурсорами; изучении их строения, структуры и свойств для создания полимерных имплантатов, способных заменить костную ткань.

Научная новизна работы Впервые исследован постэкстракционный период (продолжительностью до 3 месяцев) после обработки ск-ССЬ сополиме в ММА

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

различного строения: линеиного и имеющего структуру полувзаимопроникающеи сетки. Показано влияние поперечных связей в сополимере ММЛ на процесс порообразования в постэкстракционный период.

Обнаружено в обработанных ск-СОг сополимерах ММА появление характерной температуры порообразования, обусловленной формированием на поверхности упрочненных слоев («корки»).

Установлено изменение морфологии поверхности в образцах СВМПЭ после воздействия ск-СО2 и определены температурные границы порообразования. Обнаружено протекание процесса карбоксилирования в СВМПЭ вследствие обработки ск-СО2, и показана его зависимость от температуры эксперимента.

Исследовано влияние условий обработки ск-СО2 при получении полимерных систем на основе СВМПЭ, импрегнированного сереброорганическим комплексом; показан характер распределения наночастиц серебра в массе и на поверхности образцов. Установлены основные закономерности влияния сверхкритической среды на характер трибохимических процессов и физико-механические свойства поверхности полимерных систем.

Получены полимер - полимерные системы СВМПЭ-ПММА в среде ск-СО2. Показана возможность направленного регулирования полимеризации ММА в процессе импрегнации: в присутствии инициатора полимеризация может протекать в массе и на поверхности, либо только на поверхности СВМПЭ.

Практическая значимость работы заключается в разработке методов получения в среде ск-СО2 полимерных систем на основе СВМПЭ и сополимера ММА с регулируемой пористостью и высокими физико-механическими показателями.

На основе исследования постэкстракционного периода монолитных образцов сополимера ММА, обработанных ск-СОг, разработана методика получения нетоксичных пористых имплантатов, успешно прошедших испытания на животных и рекомендованных для использования в челюстно-лицевой хирургии.

Получены модифицированные ск-СО2 и наполненные серебром образцы СВМПЭ, обладающие улучшенными трибохимическими показателями, перспективные для использования в качестве полимерных имплантатов тазобедренного сустава.

Разработана методика импрегнации СВМПЭ метилметакрилатом с последующей полимеризацией и получением полимерных систем ПММА - СВМПЭ, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами.

Публикации и апробация работы Содержание диссертации изложено в 3 статьях и 4 тезисах докладов. Результаты работы были представлены на 10th Nordic Symposium on Tribology (Stockholm, Sweden, 2002), 8th Meeting on supercritical fluids (Bordeauxe, France, 2002), 8th International Symposium «Intertribo-2002» (Tatras, Slovak Republic, 2002), Всероссийской конференции «Современные проблемы химии высокомолекулярных соединений: высокоэффективные процессы синтеза природных и синтетических полимеров и материалов на их основе» (Улан-Удэ, 2002), IV Международной конференции «Полимерные композиты, покрытия, пленки» (Гомель,

2003), 3-ей Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2004» (Москва,

2004).

Объем и структура работы Диссертация изложена на 152 страницах и включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, результаты и их обсуждение, выводы и список используемой литературы.

Основное содержание работы

Введение содержит обоснование актуальности исследования, определение его цели, научной новизны и практической значимости.

Обзор литературы посвящен анализу работ, в которых рассмотрены особенности сверхкритических сред, в частности диоксида углерода, и воздействие сверхкритической среды на полимеры. Особое внимание уделено изучению процессов пластификации и импрегнации полимеров, различным способам модификации поверхности и созданию пористых структур.

Экспериментальная часть содержит описание характеристик основных материалов и веществ, использованных в работе, методик синтеза и методов исследования полученных материалов. Основными физико-химическими методами исследования были рентгенофотоэлектронный анализ, сканирующая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия, рентгенофотолюминесцентный анализ, термомеханические испытания, определение микротвердости поверхности.

В качестве объектов исследования были выбраны полимеры: СВМПЭ - марки GUR 1050 (Perplas Med. Ltd., UK) - медицинского назначения и сополимер ММА (метилметакрилат - 89%, этилметакрилат -8% и метилакрилат -2%), используемый в челюстно-лицевой хирургии. В качестве низкомолекулярного соединения для исследования процесса импрегнации СВМПЭ использовали металлоорганический комплекс - 1,1',1">5,5',5"-гексафторацетилацетонат (hfac) серебра с нейтральным лигандом - тетраэтиленгликольдиэтиловым эфиром (тетраглим - tetraglyme) -Ag(hfac)(tetraglyme). В работе были использованы оксид серебра, 1,1',1",5,5',5"-гексафторацетилацетонат и тетраглим фирмы «Aldrich» (Великобритания).

Процесс экстракции сополимера ММА ск-СО2 проводили при температуре 80°С и давлении 250 атм в ячейке высокого давления проточного типа. Продолжительность процесса варьировали от 15 мин до 1 часа. СВМПЭ обрабатывали в различных температурных режимах от 40 до 160°С при давлении 250 атм в течение 3 часов в ячейке высокого давления периодического действия.

При импрегнации сереброорганического комплекса в матрицу СВМПЭ в ячейке высокого давления периодического действия изменяли условия процесса: концентрацию прекурсора - от 0,1 до 1 масс.%, температуру - от 40 до 100°С, давление - от 140 до 270 атм, продолжительность - от 1 до 24 ч. Содержание введенного вещества определяли с помощью гравиметрического метода, рентгенофотолюминесцентного анализа, рентгенофотоэлектрошюй спектроскопии.

Импрегнацию СВМПЭ метилметакрилатом проводили при температуре 120°С и давлении 200 атм в течение 24 часов в ячейке высокого давления с мешалкой. В качестве инициатора использовали дикумилпероксид (ДКПО).

Все исследования были проведены на монолитных образцах диаметром 6/11 мм и высотой 0,5-2 мм. Эксперименты по обработке полимеров ск-СО2 проводились на установках ГосНИИОХТ, ИПЛИТ РАН и Ноттингемского университета (Великобритания).

Исследование модификации сополимера ММА в среде ск-СО2 В работе были исследованы линейный сополимер на основе метилметакрилата (схема 1 а) и полимер-мономерная система на основе того же сополимера, содержащая дополнительно мономер - метилметакрилат (схема 1 б).

При введении аллилметакрилата в полимер-мономерную композицию в процессе полимеризации образуются поперечные связи. Полученный сополимер содержит нерастворимую фракцию (-23%), молекулярно-массовые характеристики растворимой части приведены в таблице 1. Частично сшитый сополимер имеет структуру типа полувзаимопроникающей сетки (типа «змейка в клетке»). Плотность и физико-механические показатели такого сополимера выше, чем у линейного.

Таблица 1.

Молекулярно-массовые характеристики растворимой части и физико-механические свойства сополимера метилметакрилата

Образец сополимера Содержание растворимой фракции, вес.% а, г/см3 И, хЮ3 хЮ3 м„/ м„ Степень набухания, % Е, ГПа ^ИЗГ.э МПа н„, кг/мм2

линейный 100 1,14 61 105 1,74 0 2,5 82,3 15,7

сшитый 76,63 1,16 54' 118' 2,19' 4000 2,9 103,3 12,9

сшитый после ск-СОг 92,4 1,13 52' 80' 1,54' 3500 2,3 94,8 18,5

♦для золь-фракции.

Полученные данные свидетельствуют, что в результате воздействия ск-СО2 наблюдается уменьшение содержания растворимой части сшитого сополимера ММА и изменение ее молекулярно-массовых характеристик по сравнению с необработанными образцами (см. табл. 1). Эти изменения, вероятно, связаны не только с десорбцией низкомолекулярных продуктов, но и с деструкцией макромолекул высокой молекулярной массы.

Результаты гравиметрического анализа сополимера ММА сшитой структуры, обработанного в среде ск-СО2, показывают, что процесс десорбции протекает медленнее, чем в линейном сополимере. Через 5 суток после обработки сшитый сополимер ММА содержит ~2% СО2, даже при продолжительной экспозиции образцов (через 60 суток) в полимерной матрице сохраняется ~0,8% СО2.

В обработанных ск-СО2 образцах происходит снижение температуры стеклования, как в типичных пластифицированных системах. В то же время, имеются особенности, связанные с газообразным состоянием пластификатора.

Термомеханические зависимости модифицированных ск-СО2 образцов линейного (рис.1) и сшитого (рис.2) сополимера ММА отличаются от исходных: наблюдается значительная отрицательная деформация, появляется новый параметр, обусловленный переходом полимера от размягчения к вспениванию - температура порообразования.

В результате неполной десорбции молекул СО2 из монолитных образцов полимера, при нагревании происходит активное выделение диоксида углерода и интенсивное вспенивание линейного и сшитого сополимера ММА. При значительном увеличении продолжительности постэкстракционного периода вспенивание образцов не происходит, а наблюдается возрастание температуры размягчения и увеличивается температурный интервал перехода сополимера в вязкотекучее состояние.

Структура полувзаимопроникающей сетки определяет свойства сополимера в 'постэкстракционный период: в линейном сополимере ММА порообразование наблюдается в течение 5 дней (рис. 1), в то время как у сшитого процесс порообразования продолжается в течение 14 дней (рис. 2). Значительно изменяется также интенсивность процесса вспенивания.

Полученные результаты свидетельствуют, что процесс десорбции СО2 в монолитных образцах, в отличие от пленок, происходит в течение продолжительного периода времени. Температуры размягчения, порообразования и вспенивания, наблюдаемые при термомеханических испытаниях, изменяются соответственно уменьшению количества сорбированного СО2. При увеличении продолжительности постэкстракционного периода до 8 недель десорбция СО2 практически завершается; в некоторых образцах даже наблюдается отрицательное изменение веса, что свидетельствует об удалении низкомолекулярных продуктов.

Рис. 1. Зависимость термомеханических свойств линейного сополимера ММА от продолжительности постэкстракционного периода: 1-исходный; 2-2 часа; 3-24 часа; 4-5 дней; 5 - 21 день.

Рис.2. Зависимость термомеханических свойств сшитого сополимера ММА от продолжительности постэкстракционного периода: 1 - исходный; 2-2 часа; 3-4 часа; 4 - 24 часа; 5 - 3 дня; 6 - 7 дней; 7-10 дней; 8 -14 дней; 9 - 21 день; 10 - 56 дней.

Особый интерес представляет появление температуры порообразования: ее появление связано с градиентным характером пластификации, обусловленным различным содержанием СО2 в наружных и внутренних слоях образцов. Процессы, протекающие в пластифицированных образцах сополимера, после воздействия ск-СО2 на различных этапах постэкстракционного периода представлены на схеме 2.

Схема 2.

Этапы постэкстракционного периода сополимера ММА, модифицированного ск-СО2

Начальный этап (4 часа) постэкстракционного периода характеризуется активной диффузией СО2 из сополимера. При нагреве образца на этом этапе до температуры размягчения наблюдается интенсивное порообразование. Это связано с высоким избыточным давлением, сохраняющимся внутри образца, и близкими значениями температур размягчения и порообразования. На втором этапе постэкстракционного периода (до 14 суток) наблюдается значительное расхождение температур размягчения и порообразования. Причина подобного изменения может быть связана с образованием на поверхности образца более плотной структуры -«корки», затрудняющей диффузию СО2. Третий этап, по данным гравиметрического исследования, характеризуется незначительным содержанием в образце сорбированного недостаточным для интенсивного вспенивания. Однако

наличие СО2 в массе полимера приводит к типично пластифицирующему эффекту, характеризующемуся снижением температуры размягчения и повышением текучести сополимера.

Рис.3. Зависимость микротвердости (Н„) поверхности сшитого сополимера ММА от продолжительности постэкстракционного периода: 1 - исходный; 2-1 час; 3 * 24 часа; 4-7 дней; 5-10 дней; 6-14 дней.

Градиентный характер строения поверхностного слоя в постэкстракционный период подтверждают значения микротвердости образцов сшитого сополимера (рис.3).

При увеличении продолжительности постэкстракционного периода до 14 дней (рис.3, кривая 6) наблюдается постепенный рост микротвердости по сравнению с исходным образцом (рис.3, кривая 1). Это свидетельствует о формировании на поверхности более твердого слоя, значительно превосходящего микротвердость исходного сополимера.

Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что изменения структуры сшитого сополимера связаны с пластификацией при обработке ск-СО2. На микрофотографиях видно, что структура образцов изменяется незначительно: обнаружено лишь небольшое количество пор на их сколах, вероятно, связанное с десорбцией непрореагировавшего мономера и олигомеров (рис.4 а, б).

Значительное изменение в структуре сополимера происходит при термообработке образцов в постэкстракционный период вне ячейки высокого давления: через 2 часа после обработки ск-СО2 образец, содержащий ~15% СО2, вспенивается при температуре 70°С, увеличиваясь в 2,5 раза; размер пор составляет 100 - 300 мкм (рис.4 в, г).

а) б)

Рис.4. Микрофотографии сколов образцов сшитого сополимера ММА: а - исходный; б-после обработки ск-СО2; в, г - после обработки ск-СО2 и последующей термообработки при Т=70°С: поверхность и скол образца соответственно.

Рис. 5. Зависимость модуля упругости Е (а) и предела прочности при изгибе аю сшитого сополимера ММА от продолжительности постэкстракционного периода. Продолжительность обработки ск-СO2: а) 1 - 15; 2 - 30; 3-60 мин; б) 1 - 30; 2 - 60 мин.

Была исследована зависимость физико-механических свойств (рис 5) образцов сшитого сополимера ММА от продолжительности воздействия ск - СО2 (15 - 60 мин)

После обработки ск-СО2 в ячейке высокого давления в течение 15 и 30 минут модуль упругости модифицированных образцов вначале резко снижается, однако через 90 дней приближается к первоначальному значению При более продолжительной обработке в среде ск-СО2 (1 час) модуль упругости образцов в течение исследованного постэкстракционного периода не изменяется, что связано с формированием пор - дефектов в структуре образца - при длительном комплексном воздействии ск-СО2 и температуры 80°С (см рис 4 в, г) Следовательно, используя особенности постэкстракционного периода и варьируя продолжительность обработки, можно регулировать как пористость модифицированного материала, так и его физико-механические характеристики

В механизме биосовместимости и развития остеоинтегративных процессов важная роль принадлежит морфологии поверхности, которая имеет ряд преимуществ после обработки ск-СО2 Исследование этих процессов при операциях на животных (крысах), проведенное в МГМСУ, показало, что активность костеобразования в образцах после воздействия ск-СО2 выше, чем в необработанном имплантате (рис 6)

Рис 6 Микрофотографии имплантата на основе сшитого сополимера ММА, модифицированного ск-СО2 а) «наплывы» (*) новообразованной кости на имплантат (60 суток после операции), б) прослойка соединительной ткани (**), отделяющая трабекулы (*) губчатого вещества кости от имплантата (И), обработанного ск-СО2

Интеграция новообразованной кости возрастает благодаря неровностям рельефа поверхности и порам, в которые врастает костная ткань, что способствует дополнительной фиксации имплантата.

Эти результаты свидетельствуют, что применение сверхкритической среды СО2 усиливает процесс интеграции имплантата с костной тканью за счет образования токсически безопасной пористой поверхности.

Таким образом, проведенное исследование создает основу для получения полимерных систем на основе сополимера ММА, имеющего структуру типа полувзаимопроникающей сетки - перспективных для создания материалов биомедицинского назначения. Дальнейшая методика очистки и обработки образцов сверхкритической средой СО2, позволяет направленно получать биостабильные пористые имплантаты с необходимым комплексом физико-механических свойств.

Исследование структуры и свойств СВМПЭ, модифицированного ск-СО2

Особенности химического и физического строения СВМПЭ потребовали иного подхода к методике обработки ск-СО2, по сравнению с сополимером ММА. Исследование модификации СВМПЭ ск -СО2 было проведено в ячейке высокого давления периодического действия с быстрой декомпрессией, что благоприятствует образованию пористой структуры.

В СВМПЭ исследуемой марки (GUR 1050) содержится равное количество кристаллической и аморфной фазы. В результате обработки ск-СO2 полимер сорбирует ~3+5 %вес. СО2, десорбция которого протекает в течение —1/З ч. Выбранные жесткие условия обработки могли приводить не только к физическим, но и к химическим изменениям алифатического полимера. Для выяснения характера химических изменений в СВМПЭ в зависимости от условий воздействия ск-СО2, методом ИК-спектроскопии был исследован процесс окисления СВМПЭ:

Температура обработки, °С Индекс окисления:

(01650-1800 ст'1 /О]429.1550ст"1)

исходный 40

70

100-

140

160

0,081

0,094 0,094 0,119 0,413 0,572

Полученные данные свидетельствуют, что повышение температуры экстракции ск-СО2 сопровождается увеличением индекса окисления СВМПЭ. При температурах около и выше температуры плавления кристаллической части СВМПЭ (137°С), наблюдается его резкое возрастание.

Для выяснения влияния сверхкритического СО2 на деформационные процессы в СВМПЭ были определены термомеханические характеристики модифицированного материала (рис.7).

Рис. 7. Термомеханические кривые образцов СВМПЭ, обработанных ск-СО2 (3 часа) при температурах: 1 - исходный; 2 - 40°С; 3 - 70°С; 4 - 100°С; 5 - 140°С.

глубина внедрения индентора,

Рис.8. Микротвердость (Нц) образцов СВМПЭ, обработанных ск-СО2 (3 часа) при температурах: 1- исходный; 2 - 40°С; 3 - 70°С; 4 -100°С; 5 -140°С.

При обработке ск-СО2 ниже температуры плавления СВМПЭ (40°, 70°С, 100°С) деформация образцов снижается с 32 до 15%. Это связано, вероятно, с увеличением содержания кристаллической фазы полимера с 41% до 52% и возрастанием плотности образцов с 0,916 до 0,935 г/см3. Резкий рост величины деформации после обработки ск-СО2 при 140°С обусловлен формированием пористой структуры в исследуемом образце.

Изменение структуры полимера в результате обработки ск-СО2 отражается на характере микротвердости образцов СВМПЭ (рис.8). При комплексном воздействии ск-СО2 и температуры на СВМПЭ значительное повышение микротвердости происходит как на поверхности, так и в подповерхностных слоях на глубине 6-8 мкм. Толщина упрочненного слоя уменьшается с 8 мкм (исходный образец) до 6 мкм (обработанный ск-СО2 при температуре 100°С). Микротвердость поверхности на глубине ~10 мкм повышается с 1,5 до 3 кг/мм2. Подобные изменения наружного слоя поверхности могут сказываться при дальнейшем использовании модифицированных образцов.

Данные сканирующей электронной микроскопии (рис.9), свидетельствуют о значительном изменении микрорельефа поверхности СВМПЭ в зависимости от условий обработки ск-СО2. Неровности поверхности СВМПЭ, образовавшиеся при механообработке исходных образцов, под воздействием ск-СО2 в интервале температур 40 - 70°С, постепенно сглаживаются (рис.9 а).

При обработке образцов в условиях, близких к температуре плавления (100°С), наблюдается образование микронеровностей, что является началом формирования пористой структуры. Обработка ск-СО2 выше температуры плавления кристаллической части СВМПЭ (160°С) приводит к формированию пористой структуры образца и резкому изменению поверхности: образуются кратерообразные отверстия размером 5 мкм (рис.9 в, г).

В результате воздействия ск-СО2 при температурах до 100°С упрочнение поверхности образцов СВМПЭ и формирование положительного градиента механических свойств создают условия для снижения коэффициента трения и улучшения трибологических показателей (табл. 2.)

а) б)

Рис.9. Микрофотографии поверхности образцов СВМПЭ: а - исходного и б, в, г -обработанных ск-СO2 в течение 3 часов при температурах: 40°, 100°, 160°С соответственно.

Таблица 2.

Коэффициент трения СВМПЭ после термообработки и комплексного воздействия температуры и ск-СО2 (условия трения: контртело сплав титана ТбЛМУ; Руд=1 кг/см2, у=80 мм/с)

Температура обработки ск-СОг, °С Коэффициент трения СВМПЭ

термообработка комплексная обработка

исходный 0,16-0,20 0,16-0,20

40 0,12-0,18 0,10-0,20

70 0,15-0,23 0,10-0,16

100 0,12-0,30 0,10-0,20

140 0,18-0,40 0,14-0,26

При обработке ск-СОг выше 100°С изменения поверхности способствуют снижению микротвердости поверхностного слоя образцов СВМПЭ и отражаются на характере трения. Повышение износостойкости и снижение переноса титана на поверхность образца полимера также являются следствием модификации поверхностного слоя СВМПЭ сверхкритическим СО2.

Результаты свидетельствуют, что регулируя температуру обработки ск-СО2 образцов СВМПЭ можно изменить структуру и микрорельеф поверхностных слоев. При этом обработка ск-СО2 способствует целому ряду изменений: выравниванию, «сглаживанию» поверхности, формированию положительного градиента твердости, что благоприятствует снижению и стабилизации коэффициента трения.

Полимерная система на основе СВМПЭ, импрегнированного комплексом Ag(hfac)(tetraglyme)

Дискретное распределение частиц серебра в СВМПЭ было достигнуто импрегнацией металлоорганического комплекса ^(И1аеХ1е11^1уте) в полимерную' матрицу в среде ск-СО2. Путем варьирования температуры, давления среды ск-СОг и концентрации комплекса предварительно были определены оптимальные условия процесса импрегнации. Восстановление серебра проводили обработкой полимерной матрицы водородом при температуре 100°С и давлении 80 атм.

продолжительность.

Рис. 10. Концентрация серебра в СВМПЭ в зависимости от продолжительности импрегнации при температуре 100°С. 1 - давление 270 атм, 2 - давление 140 атм.

Исследование влияния концентрации комплекса (импрегнация ск-СО2 при Т=40°С и Р=270 атм) показало, что наибольшее количество серебра (1масс.%) в матрице полимера содержится при соотношении

Было показано, что оптимальными условиями этого процесса являются Т=100°С и Р=270 атм (рис. 10).

На рис. 11 представлены микрофотографии сколов образцов СВМПЭ, содержащих сферические частицы серебра диаметром 100 - 500 пм, дискретно распределенные в объеме полимера. Также, на поверхности наблюдается образование кластеров серебра, что, возможно, связано с неоднородной структурой исходной матрицы СВМПЭ.

а) б)

Рис.11. Микрофотографии образцов СВМПЭ, импрегнированных сереброорганическим комплексом (1:0,1) при температуре 100°С и Р=270 атм в течение 3 часов: а) поверхность; б) скол.

Следует отметить, что с увеличением количества прекурсора при импрегнации происходит разрушение однородной структуры образцов СВМПЭ, связанное, вероятно, с процессом диффузии газообразных продуктов распада из массы полимера.

Были проведены сравнительные трибологические исследования различных образцов модифицированного СВМПЭ. Показано, что в начальный период фрикционных испытаний образцы СВМПЭ, импрегнированные серебром, имеют меньшую амплитуду, чем исходный и обработанный ск-СО2. В установившийся период трения образцы СВМПЭ - Ag также характеризуются невысокой амплитудой

трения и более низким значением коэффициента трения, по сравнению исходным и модифицированным с к- СО2.

Причины происходящих изменений связаны с физико-химическими превращениями сереброорганического комплекса, так как, результаты РФЭС-анализа свидетельствуют, что в импрегнированном СВМПЭ после разложения комплекса и восстановления серебра на поверхности обнаруживаются частицы Ag (табл. 3).

Таблица 3.

Состав поверхности импрепшрованных образцов СВМПЭ комплексом серебра в среде

ск-СО2 до и после трения по данным РФЭС-анализа

Контртело Образец Содержание элемента, %

Ав И

ПбАМУ СВМПЭ-А§ (1:1) исходный 0,2 -

после трения - 0,5

"ПбАМУ СВМПЭ-А§ (1:2) исходный 0,3 -

после трения 0,2 -

После трения концентрация серебра уменьшается, либо оно вообще отсутствует. Вероятно, в результате трения в процессе обогащения поверхности компонентом с меньшей поверхностной энергией происходит перемещение частиц серебра в подповерхностные слои за счет «наволакивания» частично деструктировашшх цепей СВМПЭ. Методом РФЭС-анализа были получены результаты, свидетельствующие, что в образцах, содержащих наночастицы серебра, количество окисленных фрагментов (С-О, О-С-О, С=О) в молекуле СВМПЭ после трения ниже, чем при обработке ск-СО2. Стабилизация процесса трибоокисления СВМПЭ является результатом, определяющим перспективность метода импрегнации СВМПЭ частицами серебра для использования в биотрибологических узлах трения.

Исследование полимерной системы СВМПЭ-ПММА

Полимерная система СВМПЭ - ПММА была получена путем импрегнации СВМПЭ метилметакрилатом в среде ск-СОг при давлении 200 атм и температуре 120°С как без инициатора, так и в присутствии дикумилпероксида (ДКПО).

Импрегнированные ММА образцы СВМПЭ по характеру термомеханических зависимостей можно разделить на две группы (рис.12). Первая группа включает

полимерные системы, модификация которых увеличивает показатель деформации СВМПЭ в интервале 150-250°С. К этой группе относятся полимерные системы СВМПЭ-ММА (рис.12, кривая 5) и СВМПЭ-ММА-ДКПО (рис. 12, кривая 6), температуры размягчения которых смещаются на 50 - 60°С в область более высоких температур относительно исходного СВМПЭ.

Рис.12. Термомеханические кривые. ПММА (1) и СВМПЭ: 2 -исходный; 3 -обработанный ск-СО2; 4 - ДКПО в среде ск-СО2; 5 - ММА в среде ск-СО2; 6 - ММА -ДКПО в среде ск-СО2.

При проведении модификации ММА в присутствии ДКПО наблюдается сдвиг температуры размягчения в область высоких температур; однако, он меньше, чем при полимеризации ММА в отсутствие ДКПО.

Вторая группа включает полимерные системы, модификация которых приводит к снижению показателя деформации в области высоких температур (рис. 12, кривые 3, 4). Обработка СВМПЭ инициатором в среде ск-СО2 (рис. 12, кривая 4) приводит к существенному уменьшению величины деформации, что может быть обусловлено образованием поперечных связей в СВМПЭ.

При исследовании сколов образца СВМПЭ, модифицированного ММА в среде ск-СО2 без инициатора, в массе материала наблюдается распределение частиц ПММА овальной формы (рис. 13 а). Полимеризация ММА при импрегнации СВМПЭ в отсутствие инициатора протекает в течение продолжительного периода времени, что создает возможность диффузии мономера в массу СВМПЭ, и реакция происходит как на поверхности, так и в массе полимера. В результате, в полимерной матрице СВМПЭ

наблюдается формирование частиц ПММА различного размера от 0,3 до 3 мкм. Частицы располагаются неравномерно внутри матрицы СВМПЭ (рис. 13 а).

Микрофотографии поверхностного слоя того же образца, приведенные на рис. 13 б, свидетельствуют о необычном строении его поверхности. Полимерные молекулы образуют фибриллы, которые располагаются параллельно, либо под небольшим углом к поверхности СВМПЭ. Подобное протекание процесса полимеризации приводит к образованию свободного пространства между фибриллами и пористой поверхностной структуры (размер пор ~1мкм). Обработка СВМПЭ инициатором в среде ск-СО2 приводит к образованию пористой, разрыхленной поверхности (рис. 14).

Рис. 14. Микрофотографии образцов СВМПЭ - ДКПО, обработанных в среде ск-СО2: а - скол; б - поверхность.

Микрофотографии СВМПЭ, модифицированного ММА в присутствии инициатора в среде ск-СО2, представлены на рис. 15. В этих условиях на поверхности СВМПЭ образуется значительный по толщине слой ПММА (до 1 мм) с характерным направлением полимерных тяжей. Промежуточный слой между полимерами различной природы СВМПЭ - ПММА характеризуется относительно четкой границей раздела шириной 1/6 мкм, состоящей, вероятно, из смеси полимеров

Рис.16 Микротвердостъ (Нм) образцов СВМПЭ. 1 - исходный, 2- обработанный ск-СО2, 3 - обработанный ДКПО в среде ск-С02; 4 - модифицированный ММА в среде ск-СО2; 5 - модифицированный ММА в присутствии ДКПО в среде ск-СО2

Результаты свидетельствуют о различных путях протекания полимеризации ММА при импрегнации СВМПЭ в среде ск-СО2 в зависимости от состава импрегиирующей смеси: на поверхности и в объеме образца при полимеризации в отсутствие инициатора, и с образованием полимерного слоя на поверхности образца при полимеризации в присутствии инициатора.

Предложенную схему модификации подтверждают и результаты определения микротвердости поверхностного слоя СВМПЭ после его обработки ск-СОг в различных условиях (рис.16).

При обработке СВМПЭ инициатором в среде ск-СО2 поверхностный слой изменяется на значительную глубину. Происходит резкое возрастание микротвердости как наружных полимерных слоев на глубине около 5 мкм, так и более глубоких - до 20 мкм. Величина микротвердости в этом диапазоне глубины возрастает с 1 до 4 кг/мм2.

Выводы

1. Исследовано влияние модификации в среде ск-СО2 на структуру и свойства монолитных образцов сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сополимера метилметакрилата и полимерных систем на их основе. Получены устойчивые металл-полимерные и полимер-полимерные системы путем импрегнации СВМПЭ сереброорганическим комплексом и метилметакрилатом, перспективные в качестве материалов биомедицинского назначения.

2. Исследовано формирование в полимер-мономерной системе на основе сополимера ММА и метилметакрилата полувзаимопроникающей сетки типа «змейка в клетке». Показано, что строение сополимера влияет на процесс порообразования и продолжительность постэкстракционного периода (до 3-х месяцев).

3. Установлено влияние формирования градиентных поверхностных слоев («корки») на порообразование сополимера ММА. Исследовано вспенивание полимеров после модификации ск-СОг вне ячейки высокого давления, что создает новые возможности для направленного получения пористых изделий.

4. Обнаружено протекание процесса карбоксилирования при обработке СВМПЭ в среде ск-СОг при температурах выше 100°С и давлении 250 атм. Установлено, что в

зависимости от температуры обработки СВМПЭ ск-СО2 (40 - 160°С) значительно изменяется морфология поверхности монолитных образцов.

5. Исследована импрегнация СВМПЭ комплексом серебра при изменении концентрации комплекса, давления, температуры, продолжительности обработки ск-СО2. Показало, что разложение прекурсора способствует образованию неоднородной узелковой структуры импрепшрованного образца с более плотными наружными слоями. Определены размеры дискретно распределенных наночастиц серебра в массе СВМПЭ, составляющие 100 - 500 нм.

6. Показано влияние обработки ск-СО2 и импрегнации на трибохимические процессы СВМПЭ при трении по титановому сплаву на установке, имитирующей протез тазобедренього сустава. Выявлено заметное улучшение трибологических характеристик, связанное с изменением рельефа и градиента механических свойств поверхности полимера.

7. Исследован процесс импрегнации образцов СВМПЭ метилметакрилатом в среде ск-СО2. Показаны различные пути формирования полимер-полимерных структур СВМПЭ-ПММА: полимеризация метилметакрилата с образованием микрочастиц ПММА в массе СВМПЭ и пористого фибриллоподобного слоя ПММА на его поверхности и полимеризация метилметакрилата в присутствии инициатора с образованием плотного слоя ПММА на поверхности СВМПЭ.

8. Имплантаты на основе сшитого сополимера ММА, модифицировашше ск-СО2, при операциях на животных (крысах) показали повышение биосовместимости и улучшение процесса остеоинтеграции.

СВМПЭ, импрегнированный наночастицами серебра в среде ск-СО2, обладает высокой трибоокислительной стабильностью, улучшенными трибологическими характеристиками и перспективен для использования в качестве вкладышей тазобедренного сустава.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Краснов АЛ., Токарева Н.В., Попов В.К., Хоудл С, Морлей К., Афоничсва О.В. Роль трибохимических процессов при трении сверхвысокомолекулярного полиэтилена, импрепшрованного сереброорганическим соединением.//Трение и износ. 2ОО2.Т.23,№1.С.72-76.

2. Popov V.K., Howdle S.M., Krasnov A.P., Morley K.S., Tokareva N.V. Wear resistance enhancement of UHMWPE treated with supercritical carbon dioxide.// The 8th Meeting on supercritical fluids.- Bordeauxe. (France). 2002. P.397-398.

3. Токарева Н.В., Краснов А.П., B.B. Киреев, Попов В.К. и др. Свойства поверхности СВМПЭ, подвергнутого воздействию сверхкритического диоксида углеродаУ/Всероссийская конференция «Современные проблемы химии высокомолекулярных соединений: высокоэффективные процессы синтеза природных и синтетических полимеров и материалов на их основе».- Улан-Удэ. 2002. С.151.

4. Краснов АЛ., Токарева Н.В., Афоничева О.В., Попов В.К.И др. Свойства монолитных образцов сополимера ПММА в период пластификации сверхкритическим диоксидом углеродаУ/Пластмассы. 2002. №9.С.17-19.

5. Краснов АЛ., Токарева Н.В., Попов В.К.И др. Трение и свойства СВМПЭ, обработанного сверхкритическим диоксидом углеродаУ/Трение и износ. 2003. Т.24, №4. С.429-435.

6. Краснов АЛ., Токарева Н.В., Афоничева О.В., Глухан Е.Н., Попов В.К. Исследование эффекта постпластификации акрилового сополимера сверхкритическим диоксидом углерода (ск-СОг)У/ IV Международная конференция «Полимерные композиты, покрытия, пленки». -Гомель:2003. С. 10-11.

7. Токарева Н.В., Краснов АЛ., Соловьева В.А., Попов В.К. Исследование воздействия сверхкритической двуокиси углерода на свойства акриловых сополимеров в постэкстракционный период. // Тез. докл. 3-ей Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры -2004». - Москва: 2004. - T.I. C.390.

Цринято к исполнению 25/03/2004 Исполнено 26/03/2004

Заказ № 105 Тираж: 100 экз.

0 0 0 «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)318-40-68 www.autoreferat.ru

«i -684 9

Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Сверхкритический диоксид углерода.

1.2. Модификация полимеров сверхкритическим диоксидом углерода.

1.2.1. Пластификация полимеров сверхкритическим диоксидом углерода.

1.2.2. Импрегнация полимеров в среде сверхкритического диоксида углерода.

1.2.3. Полимерные смеси.

1.3. Биостабильные полимеры.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

Глава 3. Исследование модификации сополимеров метилметакрилата в среде сверхкритического диоксида углерода.

3.1. Исследование строения и термомеханических свойств сополимеров метилметакрилата.

3.2. Исследование экстракции сополимеров метилметакрилата в среде ск-С02.

3.3. Исследование строения сшитого сополимера метилметакрилата, модифицированного ск-СОг

3.4. Особенности десорбции СО2 из сополимеров метилметакрилата.

3.5. Исследование термомеханических свойств линейного сополимера метилметакрилата, модифицированного ск-С02.

3.6. Исследование термомеханических свойств сшитого сополимера метилметакрилата, модифицированного ск-С02.

3.7. Этапы постэкстракционного периода.

3.8. Влияние продолжительности постэкстракционного периода на физико-механические свойства сополимера метилметакрилата.

3.9. Исследование сополимера метилметакрилата методом сканирующей электронной микроскопии.

Глава 4. Исследование структуры и свойств СВМПЭ, модифицированного в среде сверхкритического диоксида углерода.

4.1. Исследование процесса карбоксилирования СВМПЭ, модифицированного ск-СОг.

4.2. Исследование свойств СВМПЭ, модифицированного ск-СОг

4.3. Исследование трибологических свойств СВМПЭ, модифицированного ск-С02.

Глава 5. Исследование импрегнации СВМПЭ сереброорганическим комплексом Ag(hfac)(tetraglyme) в среде сверхкритического диоксида углерода.

5.1. Синтез и свойства комплекса Ag(hfac)(tetraglyme).

5.2. Импрегнация СВМПЭ комплексом Ag(hfac)(tetraglyme) в среде ск-С02.

5.3. Исследование термомеханических свойств и морфологии поверхности СВМПЭ-Ag.

5.4. Исследование трибохимических процессов в СВМПЭ - Ag.

Глава 6. Исследование полимерной системы СВМПЭ - ПММА.

6.1. Исследование процесса полимеризации метилметакрилата в полимерной системе сополимер ММА - СВМПЭ.

6.2. Исследование свойств полимерной системы СВМПЭ - ПММА.

Глава 7. Испытания на животных имплаитатов на основе сополимера метилметакрилата.

Выводы

Создание полимеров для контакта с биологическими средами обусловлено потребностями биологии и медицины в полимерных биостабильных эндопротезах. С каждым годом это направление современной медицины получает все большее развитие и требует принципиально новых подходов с привлечением современных наукоемких технологий.

В последние годы проводятся попытки привлечения в сферу биомедицинского материаловедения технологий сверхкритических сред. Сверхкритические среды применяются при разделении мономеров, олигомеров и полимеров, создании материалов с наночастицами металлов, синтезе и получении биоматериалов, импрегнации, создании пористых материалов, экстракции различных соединений, в том числе комплексов металлов и т.д.

Наиболее важным представляется создание микропористых структур и полимерных композиционных материалов с наночастицами металла, изучение физико-химических, физико-механических свойств полимерных систем, полученных модификацией сверхкритической средой диоксида углерода (ск-СОг).

Традиционными материалами с 30-х годов прошлого века, применяемыми в челюстно-лицевой хирургии, являются акриловые сополимеры. Основной причиной их использования являются технологические преимущества, определяющие возможность получения изделий сложной конфигурации, а также достаточно высокий комплекс физико-механических показателей.

Недостатком некоторых акриловых полимеров, применяемых в эндопротезировании, является токсичность, связанная с наличием остаточного мономера, и отсутствие поверхностной пористости, затрудняющее протекание процесса остеоинтеграции.

В настоящее время патология и травматизм опорно-двигательной системы человека занимает одно из первых мест среди болезней с временной и стойкой утратой трудоспособности, и эндопротезирование является наиболее эффективным методом лечения суставов. Однако, трибоокисление сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), используемого в качестве вкладышей тазобедренного сустава при реконструкции травмированных участков человеческого скелета, приводит к повышенному износу и необходимости повторных операций.

Цель данной работы заключается в исследовании модификации СВМПЭ и сополимера метилметакрилата (ММА) в среде ск-СОг; получении полимерных систем, импрегнированных различными прекурсорами; изучении их строения, структуры и свойств для создания полимерных имплантатов, способных заменить костную ткань. Задача исследования включает в себя три основных этапа: изучение влияния ск-СОг на строение сополимера ММА и СВМПЭ, получение полимерных систем СВМПЭ-ПММА и СВМПЭ-Ag, путем импрегнации СВМПЭ различными прекурсорами в среде ск-С02, а также особенностей протекания трибохимических процессов в модифицированном СВМПЭ.

В первой главе приводится литературный обзор, посвященный анализу работ, в которых рассматриваются особенности сверхкритических сред, в частности диоксида углерода, воздействия сверхкритической среды на полимеры. Особое внимание уделено изучению процессов пластификации, импрегнации полимеров, различных способов модификации поверхности, созданию пористых структур.

Во второй главе описаны свойства объектов исследования, методики проведенных экспериментов и исследований.

Третья глава посвящена исследованию строения, свойств и структуры поверхности сополимера ММА, модифицированного в среде ск-С02. Приводятся результаты исследования порообразования, теплофизических, физико-механических свойств монолитных образцов в постэкстракционный период.

В четвертой главе приводятся данные о влиянии условий модификации СВМПЭ ск-С02 на характер изменения свойств и морфологии полимера. Показано активное протекание реакции карбоксилирования в результате обработки ск-С02 и трибохимических процессов вследствие фрикционных испытаний.

Пятая глава посвящена процессу импрегнации сереброорганического комплекса в полимерную матрицу СВМПЭ, исследованию физико-химических и трибологических свойств полученной полимерной системы.

В шестой главе рассматриваются возможности получения полимерных системы СВМПЭ-ПММА путем импрегнации СВМПЭ метилметакрилатом в среде ск-СОг и изучаются их свойства.

В заключительной части представлены результаты исследования биосовместимости имплантатов, изготовленных на основе сополимера метилметакрилата, модифицированного ск-СОг- Проведено исследование рельефа фронта минерализации кости в прилежащих к нему участках имплантата. Показано, что в процессе биосовместимости и развития остеоинтегративных процессов важная роль принадлежит морфологии поверхности, которая имеет ряд преимуществ после обработки ск-С02.

Работа проведена в лаборатории наполненных полимерных систем ИНЭОС РАН, эксперименты по обработке полимеров ск-СОг проводились на установках ГосНИИОХТ, ИПЛИТ РАН и Ноттингемского университета (Великобритания).

ВЫВОДЫ

1. Исследовано влияние модификации в среде ск-СОг на структуру и свойства монолитных образцов сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сополимера метилметакрилата и полимерных систем на их основе. Получены устойчивые металл-полимерные и полимер-полимерные системы путем импрегнации СВМПЭ сереброорганическим комплексом и метилметакрилатом, перспективные в качестве материалов биомедицинского назначения.

2. Исследовано формирование в полимер-мономерной системе на основе сополимера ММА и метилметакрилата полувзаимопроникающей сетки типа «змейка в клетке». Показано, что строение сополимера влияет на процесс порообразования и продолжительность постэкстракционного периода (до 3-х месяцев).

3. Установлено влияние формирования градиентных поверхностных слоев («корки») на порообразование сополимера ММА. Исследовано вспенивание полимеров после модификации ск-С02 вне ячейки высокого давления, что создает новые возможности для направленного получения пористых изделий.

4. Обнаружено протекание процесса карбоксилирования при обработке СВМПЭ в среде ск-СОг при температурах выше 100°С и давлении 250 атм. Установлено, что в зависимости от температуры обработки СВМПЭ ск- С02 (40 - 160°С) значительно изменяется морфология поверхности монолитных образцов.

5. Исследована импрегнация СВМПЭ комплексом серебра при изменении концентрации комплекса, давления, температуры, продолжительности обработки ск-СОг. Показано, что разложение прекурсора способствует образованию неоднородной узелковой структуры импрегнированного образца с более плотными наружными слоями. Определены размеры дискретно распределенных наночастиц серебра в массе СВМПЭ, составляющие 100 - 500 нм.

6. Показано влияние обработки ск-С02 и импрегнации на трибохимические процессы СВМПЭ при трении по титановому сплаву на установке, имитирующей протез тазобедренного сустава. Выявлено заметное улучшение трибологических характеристик, связанное с изменением рельефа и градиента механических свойств поверхности полимера.

7. Исследован процесс импрегнации образцов СВМПЭ метилметакрилатом в среде ск-С02. Показаны различные пути формирования полимер-полимерных структур СВМПЭ-ПММА: полимеризация метилметакрилата с образованием микрочастиц ПММА в массе СВМПЭ и пористого фибриллоподобного слоя ПММА на его поверхности и полимеризация метилметакрилата в присутствии инициатора с образованием плотного слоя ПММА на поверхности СВМПЭ.

8. Имплантаты на основе сшитого сополимера ММА, модифицированные ск-С02, при операциях на животных (крысах) показали повышение биосовместимости и улучшение процесса остеоинтеграции.

СВМПЭ, импрегнированный наночастицами серебра в среде ск-С02, обладает высокой трибоокислительной стабильностью, улучшенными трибологическими характеристиками и перспективен для использования в качестве вкладышей тазобедренного сустава.

1. King J.W., Johnson J.H. and Friedrich J.P.// J. Agric. Food Chem., 1989, V. 37, P. 951.

2. Bruno T.J. and Ely J.F. Supercritical Fluid Technology; Review in Modern Theory and Applications, CRC Press, Boca Raton, FL, 1991.

3. Williams D.F.// J.Chem. Eng. Sci. 1981. V. 36. P. 1769.

4. Eckert C.A., Knutson B.L. and Debenedetti P.G. // Nature. 1996. V. 382. P. 313.

5. Kendall J.L., Canelas D.A., Young J.L., DeSimone J.M.// Chem. Rev. 1999. V. 99. P. 543.

6. McHugh M.A. and Krukonis V.J. Supercritical Fluid Extraction, Butterworth-Heinemann, Stoneham, MA 2nd edn., 1994.

7. Clifford A.A. Fundamentals of Supercritical Fluids, Oxford: Oxford Univ.Press, 1998.

8. Jessop P.G. and Leitner W. Chemical Synhesis Using Supercritical Fluids, Weinheim: Wiley-VCH, 1999.

9. Krichevskii I.P.// Russ. J. Phys. Chem. 1967. V. 41. P. 1332.

10. Khazanova N.E. and Sominskakaya E.E.// Russ. J. Phys. Chem. 1971. V. 45. P. 2625.

11. Inomata H. Yadi, Y, Saito M., Saito S. // J. Supercrit. Fluids. 1993. № 6. P. 237.

12. Neilson G.C., Seugers J.M.N. // J. Phys. Chem. 1987. V. 91. P. 4078.

13. Giugard S. E., Stiver W.H. // J. Ind. Eng. Chem. Res. 1998. V. 37. P. 3786.

14. Kumar S.K., Jonhston K.P. // J. Supercrit. Fluids. 1988. №1. P. 15.

15. Johnston K.P., Peck, D.G., Kim, S. // J. Ind. Eng. Chem. Res. 1989. V. 28. P.l 115.

16. Vetere A. // J. Fluid Phase Eq. 1998 V. 148. P. 83.

17. Savage P.E. // Chem. Rev. 1999. V. 99. P.603.

18. Jessop P.G., Ikariya Т., Noyori R. // Chem. Rev. 1999. V. 99. P.475.

19. Kaintz S., W.Leitner // Catal. Lett. 1998. V. 55. P. 223.

20. Baiker A. // Chem. Rev. 1999.V. 99. P. 453.

21. Mesiano A.J., Beckman E.S. and Russell A.J. // Chem. Rev. 1999. V. 99. P. 623.

22. Hitzler M.G., Smail F.R., Ross S.K. and Poliakoff M. // Chem. Commun. 1998. P. 359.

23. Darr J.A., Poliakoff M.// Chem. Rev. 1999.V. 99. P. 495.

24. Cansell F., Chevalier В., Demourgues A. and et. // J. Mater. Chem. 1999. № 9. P. 67.

25. Cooper A.I. // J. Mater. Chem. 2000. V.10. P. 207-234.

26. Kazarian S.G., Vincent M.F., Bright F.V., Liotta C.L.and Erkert C.A.// J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. P.1729.

27. Chow T.S. // Macromolecules. 1980.V. 13, P. 362.

28. Wang W.-C. V., Kramer E.J., Sachse W.H. // J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1982. V. 20. P.1371.

29. Barbari T.A., Conforti R.M. // J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1992. V.30, P.1261.

30. Sanchez I. C. Lacombe R.H. // Macromolecules. 1978. V. 11. P. 1145.

31. Kalospiros N.S. and Paulaitis M.E. // Chem. Eng. Sci. 1994. V. 49. P. 659.

32. Zhang Y., Gangwani K.K., Lemert R.M. // J. Suprecrit. Fluids. 1997. V. 11.P. 115.

33. Condo P.D., Sanchez I.C., Panayiotou C.G. // Macromolecules. 1992. V. 25. P. 6119.

34. Brantley N.H., Bush D.M., Eckert C.A. // J. Phys. Chem. 1999. V. 103, P. 1007.

35. Kazarian S.G., Brantley N.H., West B.L., Vincent M.F., Erkert C.A. //J. Appl. Spectrosc. 1997. V. 51. P. 491.

36. Miyoshi Т., Takegoshi К., Terao T. // Macromolecules. 1997. V. 30. P.6582.

37. Handa Y.P., Kruus P.// J. Polym. Sci. Part B: Polym.Phys. 1996. V. 34. P. 2635.

38. Shah V.M., Hardy B.J., Stern S.A. // J. Appl. Polym. Sci. 1993. V.31. P.313.

39. Dardin A., DeSimone J.M., Samulski E.T. // J. Phys. Chem. 1998. V. 102. P. 1775.

40. Dardin A., Cain J.B., DeSimone J.M., Johnson J.C., Samulski E.T.// Macromolecules. 1997. V. 30. P.3593.

41. Koros W.J. // J. Polym. Sci. Part B: Sci. Polym. Phys. 1985. V. 23. P. 1611.

42. Nelson M.R., Borkmann R.F. // J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. P. 7860.

43. Kikic I., Lora M., Cortesi A., Sist P.// J. Fluid Phase Eq., 1999, V. 15 8-160, P. 913.

44. Aubert J.H. // J. Supercrit. Fluids, 1998, V. 1, P. 163.

45. Wong В., Zhang Z., Handa Y.P.// J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 1998, V. 36, P. 2025.

46. Webb K.F., Teja A.S.// J. Fluid Phase Eq., 1999, V. 158-160, P. 1029.

47. Wang J.-S., Natio Y., Kamaya Y.// J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1996. V. 34. P. 2027.

48. Wissinger R.G., Paulaitis ME.// J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1991. V. 29. P. 631.

49. Zhang Z., Handa Y.P. // J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1998. V. 36. P.977.

50. Nealey P.F., Cohen R.E. // Macromolecules. 1994. V. 27. P. 4193.

51. Edwards R.R., Tao Y.,Wells P.S.// J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1998. V. 36. P.2537.

52. Zhong Z., Zheng S. // Polymer. 1999. V.40. P. 3829.

53. Mensitieri G., Nobile N.A., Guerra G., Apicella A. // Polym. Eng. Sci. 1995. V. 35. P.506.

54. Schultze J.D., Bohning M., Springer J. // Macromol. Chem. 1993. V.194. P.431.

55. BeckmanE., Porter R.S.//J.Polym. Sci., Part В: Polym. Phys. 1987. V. 25. P.1511.

56. Kazarian S.G., Briscoe B.J., Lawrence C.J., Coombs D.// 6th Meet, on Supercritical fluids: Chemistry and Materials. 1999. P.l 1.

57. Handa Y.P., Zhang Z., Wong В.// Macromolecules. 1997. V. 30. P. 8499.

58. Briscoe B.J., Lorge O., Wajs A., Dang P. // J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1998. V. 36. P.2435.

59. Stejny J., Whitefield A.F., Pritchard G.M., Hill M.J. // Polymer. 1998. V. 39. P. 4175.

60. Sheih Y.T., Su J.-H., Manivannan G., Lee R.H.C., Sawan S.P., Spall W.D.// J.Appl. Polym. Sci. 1996. V. 59. P. 695-701.

61. Sheih Y.T., Su J.-H., Manivannan G., Lee R.H.C., Sawan S.P. and Spall W.D.// J.Appl. Polym. Sci., 1996, V. 59, P. 702-707.

62. Wessling M., Borneman Z., van der Boomgaard Т., Smolders C.A. // J. Appl. Polym. Sci. 1994. V.53. P. 1497-1512.

63. Kumar V., Weller J.E. //J. Eng. Ind. 1993. V. 116. P. 439.

64. Yeh G.S.Y.// J.Macromol. Sci.-Phys. B. 1972. V.6. №3. P. 451.

65. Neki K. and Geil P.H.// J. Macromol. Sci.-Phys, B. 1973. V. 8. №20. P. 295-341.

66. Voigt-Martin I., Wendorff J. Энциклопедия полимеров. М.:Советская энциклопедия. 1972. С.812-1038.

67. Ramesh N.S., Rasmussen D.H., Campbell G.A.// Polym. Eng. Sci. 1991. V.31. P.1657.

68. Handa Y.P., Zhang Z. // J. Polym.Sci., Part B: Polym. Phys. 2000. V. 38. P.716.

69. Shi C., Huang Z., Kilic S., Xu J., Enrick R.M., Beckmann E.J., Carr A.J.// Science. 1999. V. 286. P. 1540.

70. Cotton N.J., Bartle K.D., Clifford A.A., Dowle C.J.// J. Appl. Polym. Sci. 1993. V.48. P. 1607.

71. Chapman B.R., Gouchanour C.R., Paulaitis M.E.// Macromolecules. 1996. V. 29. P. 5635.

72. West B.L., Kazarian S.G., Brantley N.H., Vincent M.F., Eckert C.A.// J. Appl. Polym. Sci. 1998. V. 69. P. 911.

73. Kazarian S.G., Vincent M.F., West B.L., Eckert C.A.// J.Supercrit. Fluids. 1998. V.13.P.107.

74. Muth O., Hirth Th., Voldel H.//Journal of Supercritical Fluids. 2000. №17. P.65-75.

75. Watkins J.J., McCarthy T.J. // Macromolecules. 1994. V. 27. P.4845.

76. Cooper A.I., Kazarian S.G., Poliakoff MM Chem. Phys. Lett. 1993. V. 206. P.175.

77. Cooper A.I., Howdle S.M., Hughes C., Jobling M., Kazarian S.G., Poliakoff M.// Analyst. 1993. V.118. P.llll.

78. Kazarian S.G., Cooper A.I., Poliakoff MM Opt. Specrtosc. 1994. V.76. P. 217.

79. Howdle S.M.,Ramsay J.M., Cooper A.I.// J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1994. V.32.P.541-549.

80. Watkins J.J., McCarthy T.J.// Macromolecules. 1995. V. 28. P.4067.

81. Von Schnitzler J., Eggers R.// J. Supercrit. Fluids. 1999. V.16. P. 81.

82. Vincent M.F., Kazarian S.G., West B.L., Berkner J.A., Eckert C.A.// J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 2176.

83. Shim J.J., Johnston K.P.// J. Am. Ind. Chem. Eng. 1989. V. 35. P. 1097.

84. Rosolovskii J., Boggess R.K., Rubira A.F., Taylor L.T., Stoakey D.M., Clair A.K.S.// J. Mater. Res. 1997. V.12. P.3127.

85. Boggess R.K., Taylor L.T., Stoakey D.M., Clair A.K.// J. Appl. Polym. Sci. 1997. V. 64. P. 1309.

86. Соболь E.H., Баграташвили B.H., Попов В.К., Саид-Галиев Э.Е., Никитин Л.Н.// Журн. Физ. Химия. 1998. Т. 72. с. 17.

87. Bach E., Cleve E., Schollmeyer E.// 5th Meet, on Supercritical Fluids: Materials and Natural Products Processing. 1998. V.l. P.345.

88. Kodas Т., Hampden-Smith M. The Chemistry of Metal CVD. VCH:Weinheim. 1994.

89. Watkins J.J., McCarthy T.J.// Chem. Mater. 1995. V.7. P. 1991.

90. Popov V.K., Bagratashvili V.N., Krasnov A.P. at all. // Tribology Letters. 1998. №5.P.297-301.

91. Краснов А.П., Токарева H.B., Попов B.K., Хоудл С. и др.// Трение и износ. 2002. Т.23. №1. С.72-76.

92. Popov V.K., Howdle S.M., Krasnov А.Р., Morley K.S., Tokareva N.V.// 8th Meeting on supercritical fluids, Bordeauxe. France. 2002. P.397-398.

93. Соболь E.H., Баграташвили B.H., Попов B.K., Соболь А.Е., Саид-Галиев Э.Е.// Журн. физ. Химии. 1998. Т. 72. №1, с. 23-25.

94. Hayes H.J., McCarthy T.J. // Macromolecules. 1998. V. 31. P. 4813.

95. Spadaro G., De Grigorio R., Galia A., Valenza A., Filardo G. // Polymer. 2000. V.41.P. 3491.

96. Кулезнев B.H. Смеси полимеров. M.: Химия. 1980. 303с.

97. Мэнсон Дж., Сперлинг JI. Полимерные смеси и композиты. М.: Химия. 1979. 352 с.

98. Липатов Ю.С., Сергеева Л.М. // Успехи химии. 1976. Т. XLV. № 1.С. 140.

99. Sperling L.N. // J. Polym. Sci., Macromol. Revs. 1977. V. 12. P. 141.

100. Аскадский A.A. Один из возможных критериев оценки совместимости полимеров.// Высокомол.соед. А. 1999. Т. 41. №1.с.86-92.

101. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное моделирование полимеров. М.: Научный мир.1999. Т.1. 343 с.

102. Сперлинг Л. Взаимопроникающие полимерные сетки и аналогичные материалы. М.: Мир. 1984. 328 с.

103. Donatelli A.A., Thomas D.A., Sperling L.N. // Proceedings of the 177 National AIChE Meeting. Pittsburg. 1974.

104. Sperling L.N. // In Recent Advances in Polymer Blends, Grafts and Blocks. New York. Conference. 1974.

105. Виленский В.А., Шаповал P.JI.// Композиционные полимерные материалы. 1989. №31. С. 18.

106. Kung Е., Lesser A.J., McCarthy T.J.// Macromolecules. 1998. V. 31. P. 4160.

107. Walker T.A., Raghavan S.R., Royer J.R., Smith S.D. et all. // J. Phys. Chem. 1999. V. 103. P. 5472.

108. Платэ H.A., Васильев A.E. Физиологически-активные полимеры. M: Химия. 1986.289с.

109. Полимеры медицинского назначения./Под ред. С.Манабу. М.: Медицина. 1981.238 с.

110. Гумаргалиева К.З., Заиков Г.Н., Моисеев Ю.В.// Успехи химии. 1994. Т.63. №10, с.34-59.

111. Материаловедение в стоматологии./Под ред. А.И.Рыбакова. М.: Медицина. 1984.245с.

112. Polymeric Biomaterials. /Eds.S.E.Piscin, A.S.Hoffman. Matinus Nijhoff Publ. 1986.

113. Fundamental aspects of biocompatability. /Ed. D.F.Williams. CRS Press. Boca Raton. 1981.

114. Huang S. Biodegradable polymers/ In Encyclopedia of polymer science and engineering, New York; John Wiley & Sons. 1985. Vol.2. P. 220-243.

115. Чернух A.M. Воспаление. M.: Медицина, 1979, 536 с.

116. Lefauxe R.In Chimie et toxicology des matieres plastigues. Compegnie frang deditions. Paris. 1964. P.57.

117. Vasconcelos M., Afonso A., Branco R., Cavalheiro J.// J. Mater. Sci.: Mater. Medicine. 1997. Vol.7. P. 815-818.

118. Linden L.A., Rabek J.F., Adamchak E., Morge S., Kachmarek H., Wrzyschzynski A.// Polymer networks in dentistry, Macromol. Simp. 1995. V.93. P.337-350.

119. Pkhakadze G., Grigorieva M., Gladir I., Momot V.// J. Mater. Sci.: Mater.Medicine. 1996. Vol.7. P.265-367.

120. Hutmacher D., Markus M.S., Hurzeler В., Schliphake H.// Intern. J. Oral and Maxillofacial Implants. 1998. V.l 1. P.667-678.

121. Augermann P. //Ugesfr-Laever. 1992. Vol. 154. № 6. P. 333-336.

122. Hollinger J.O., Brekke J., Gruskin E., Lee D.//Clinical Orthopaedics and Related Research. 1996. №324.P.55-56.

123. Парк Д.В. Биохимия чужеродных соединений. М.: Медицина, 1978,238 с.

124. Липатова Э., Пхакадзе Г.А. Применение полимеров в хирургии.Киев: Наукова думка. 1977, 127 с.

125. Вильяме Д.Ф., Роуф Р. Имплантаты в хирургии. М. Медицина. 1978. 455 с.

126. Athanasiou К.А., Niederauer G.G., Agrawal С.М.// Biomaterials.1996. Vol.17. P.93-103.

127. Fages J.N., Poddevin N., King M.W., MariosY., Bronner В.// J. Biomed.Mat.Res. 1998. Vol.44. P.278-288.

128. Buchanan F.J., Sim В., Downes S.//Biomaterials. 1999.Vol.20. P.823-837.

129. Spilimbergo S., Dehghani, F., Bertucco A., Foster N.R. // Biology and bioeng. 2003. V. 82. №l.P.l 18-125.

130. Braybrook J.H., Mackay G.A. // Polymer Int. 1992. № 27. P.157-164.

131. Dillow A.K., Dehghani F., Hekach j.S., Foster N.R., Langer R. //Bacterial inactivation by using near- and supercritical carbon dioxide. NAS. Washington. USA. 1999. Vol.96. P. 1034.

132. Марек О., Томка M. Акриловые полимеры. Изд. Химия, Л., 1966, 320 с.

133. Дебский В. Полиметилметакрилат. М.: Химия, 1972., 151с.

134. Андреева И.Н., Веселовская Е.В., Наливайко Е.И. и др. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. Л.: Химия, 1982, 80 с.

135. Карасев А.Н., Андреева И.Н., Домарева Н.М. и др. Высокомол. соед., 1970. Т. А12, №5, с.1127-1137.

136. Гольдман А.Я., Щербак В.В., Андреева И.Н., Высокомол. соед. 1977, т. А 19, №11, с. 2563-2569.

137. Affatado S., Fernandes В. // Biomaterials 2001. Vol. 22. №17. Р.2325-2331.

138. Краснов А.П., Макина Л.Б., Комппа В., Викстрем Г. и др. // Трение и износ. 1993. Т. 14. № 5. с. 870-876.

139. Costa L., P.Bracco P., E.Brach del Prever, M.P.Luda, L.Trossarelli.// Biomaterials. 2001. T.22. №14. P. 307-315.

140. McKellor H., Clarke J., Markolf К., Amsutz H.// Journal of Biomedical Materials Research. 1982. №16. P. 177-185.

141. Muratoglu O.K., Bragdon C.R., O'Connor D.O., Jasty M., Harris W.H.// Proceedings of the 45th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society. 1999. P.817.

142. Toohey K.S., Blanchet T.A., Heckelman D.D. // Wear. 2003. Vol. 255. P. 10761084.

143. Albertson A.C., Svek O.A., Sgbritt KM Polym. Degrad. Stability. 1987. №18. P. 73

144. Kurtz S.M., Muratoglu O.K., Gsell R., Shen F.W., Copper C., A.A.Edidin et.al.// Proceedings of the 45th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society. 1999. P.98.

145. Premnath V., Harris W.H., Jasty M., Merrill E.W.//Biomaterials. 1996. Vol.17. P.1741-1753.

146. Turell M., Wang A., Bellare A.// Wear. 2003. Vol.255. P.1034-1039.

147. Князев B.K., Сидоров H.A. Облучение полиэтилена в технике. М.: Химия, 1974. 340с.

148. Gutt C.N., Kim Z.G., Hollander D., Bruttel Т., Lorenz MM Surg. Endosc.2001. Vol.15. №3. P. 314-318.

149. Kogan A.Kh., Grachev S.V., Eliseeva S.V., Bolevich S. // Izv. Akad. Nauk. Ser. Biology. 1997. №2. P.204-217.

150. Kogan A.Kh., Grachev S.V., Eliseeva S.V., Bolevich S.// Vopr. Med. Khim. 1996. V.42.№3. P. 193-202.

151. Feril L.B., Kondo Т., Ogawa R., Zhao Q.L. // Ultrason. Sonochem. 2003. Vol. 10. №2. P.81-84.

152. Выгодский Я.С., Волкова T.B., Сахарова A.A., Д.А. Сапожников, Матиева A.M.// Высокомолек. соед. А. 2002. Т.44. №12. с.2096-2102.

153. Выгодский Я.С., Волкова Т.В., Сахарова А.А., Матиева A.M.// Высокомолек. соед. Б. 2001. Т.43. №3. с.572-576.

154. Роговин З.А., Цаплина JI.A. // Журн. прикл. химии. 1947. Т.20. №9. с.875.

155. Роговин З.А., Цаплина JI.A. // Журн. прикл. химии. 1947. Т.20. №9. с.883.

156. Trommsdorff F., Kohle Н., Lagally P. // Macromol. Chem. 1948. B.l. S.169.

157. High K.A., Lee H.B., Turner D.T. // Macromolecules. 1979. V.12. №2. P.332.

158. Токарева H.H., Дуфлот B.P. // Высокомолек.соед. А. 1990. Т.32. №6. с.1250.

159. Г.В.Королев. // Успехи химии. 2003. Т. 72. №3, с.222-244.

160. Оудиан Дж. Основы химии полимеров. М.:Мир. 1974. 235 с.

161. Иржак В.И., Розенберг Б.А., Ениколопян Н.С.// Сетчатые полимеры. Синтез, структура, свойства. М.:Наука. 1979. С.248.

162. Shen Z., McHugh М.А., Xu J., Belardi J., Kilic A. et. al. // Polymer. 2003. Vol. 44. P.1491-1498.

163. Shieh Y.-T. and Liu K.-H. // J. Supercrit. Fluids. 2003. Vol. 25. №3. P. 261-268.

164. Галлямов M.O., Винокур P.A., Никитин JI.H., Саид-Галиев Э.Е., Хохлов А.Р.// Высокомолек.соед. А.2002. Т.44, №6, с.946-959.

165. Краснов А.П., Токарева Н.В., Афоничева О.В., Попов В.К.и др.// Пластмассы. 2002. №9.С.17-19.

166. Sawan S.P., Shien Y.-T., and Su J.-H. Evaluation of Interactions, between Supercritical Carbon dioxide and Polymeric Materials, Los Alamos National Laboratory Report № LA-UR-94-2341, New Mexico.

167. Stern S.A., DeMeringo A.H.//J. Polym. Sci. Phys. B. 1978. Vol. 16. P. 735.

168. Краснов А.П., Токарева H.B., Попов В.К.и др. // Трение и износ. 2003. Т.24, №4. С.429-435.

169. Parasnis N.C., Ramani К. // J. Mater Sci: Mater Med. 1998. Vol. 9. P. 165-172.

170. Химическая энциклопедия. М.:»Советская энциклопедия». 1990. Т.З. С.623.

171. Коршак В.В. Разнозвенность полимеров. М.1977, с.301.

172. Wisotsky M.J., Kober А.Е., Zlochower I.A. // Am.Chem.Soc. Polymer Preprints. 1970. Vol.11.P.1035.

173. Smith D.C.//Ind. Eng.Chem. 1950. Vol.48. P.1161.

174. Bragdon C.R., Jasty M., Elder J., Lowenstein J. Types of fusion defects in UHMWPE and their role in wear in vivo.// Proceedings of 42nd Annual Meeting Transactions Orthopaedic Research Society. 1996.Vol.21. P.4.

175. Premnath V., Bellare A., Merill E.W., Jasty M., Harrrris W.H.// Polymer. 1999. Vol. 40. P.2215-2229.

176. Li S., Burstein A.H.// J.Bone Jt. Surg. 1994. Vol.76. A. P. 1080-1090.

177. Белошенко В.А., Аскадский А.А., Варюхин В.Н. // Успехи химии. 1998. Т. 67. №11, с.1044-1066.

178. Guggenbichler J.P., Boswald М., Lugauer S., Krall Т. // Infection. 1997. Vol.27. P.16.

179. Smart N.G., Carleson Т., Kast Т., Clifford A.A., Wai C.M. //Talanta. 1997. Vol.44. P. 137.

180. Kondoh E., Kato H. //Microelectronic Engineering. 2002. Vol.64. P.495-499.

181. Darr J., Poliakoff M„ Blake A., Li W.-S. //Inorg.Chem. 1998. Vol.37. P.5491-5496.

182. Clarke M.J., Cooper A.I., Howdle S.M., Poliakoff M.// J. Am. Chem. Soc. 2000.Vol. 122. P. 2523.

183. Lewis G.// Biomaterials. 2001. Vol.22. №15. P.371-401.

184. Wu J.J., Bruckley C.P., O'Connor J.J. //Biomatrfials.2002. Vol. 23. P.3773-3783.

185. Bruni P., Conti C., Corvi A., Rocchi M., Tosi G. //Vibrational Spectroscopy. 2003. Vol.29. P.103-107.

186. Contat-Rodrigo L., Ribes-Greus A., Imrie C.T.// J.Appl. Polymer Sci. 2002. Vol. 86. №1. P. 174-185.

187. Lee M., Tzoganakis C., Park C.B. //Advaces in Polymer Technology. 2000. Vol.19. №4. P.300-311.

188. Zhang J., Busby A.J., Roberts C., Chen X., Davies M., Howdle S.//Macromolecules.2002.

189. Contat-Rodrigo L., Ribes-Greus A., Imrie C.T.// J.Appl. Polymer Sci. 2002. Vol. 86. №3. P. 764-772.

190. Billon N„ Henaff V., Haudin J.M. // J.Appl. Polym.Sci. 2002. Vol. 86., №3. P.725-742.

191. Royer J.R.,Desimone J.M.,'Khah. S.A.// J.Polymer Sci. B:Polym. Phys. 2001. Vol.39. №23. P.3055-3066.