Covalent Vapor-Phase Grafting of Degradable Polymers

Abstract: Gasfasympning är en del i den moderna strategin för optimering av den molekylära designen av biomaterial. Kovalent ytmodifiering med hydrofila vinylmonomerer och koppling med bioaktiva grupper används för att öka biokompatibiliteten och bioaktiviteten hos biomaterialen..I den här avhandlingen presenteras en ny ickeförstörande, enstegsprocess för ytmodifiering av nedbrytbara polymerer. Tekniken är lösningsmedelsfri, utförs vid låga temperaturer och använder lågenergetisk strålning. Substrat exponeras för en gasfasatmosfär bestående av en blandning av fotoinitiator (bensofenon) och vinylmonomer i en försluten reaktor vid mycket lågt tryck och under UV-strålning.Fyra av de vanligaste nedbrytbara polymera biomaterialen, poly(L-laktid) (PLLA), poly(?-kaprolakton) (PCL), poly(trimetylenkarbonat) (PTMC) och poly(L-laktid-co-glykolid) (PLGA) har funktionaliserats med N-vinylpyrrolidon (VP). PLLA har ytmodifierats med olika vinylmonomerer, VP, akrylamid (AAm), maleinsyraanhydrid (MAH) och akrylsyra (AA). Den kemiska ytsammansättningen ändrades efter ympningen, och vätbarheten, kvantifierad som statisk kontaktvinkel, ökade kraftigt. Cellodlingsförsök visade att VP-ympad PLLA, PTMC och PLGA är bra material för keratinocyt- och fibroblastceller att fästa vid och växa på. Komplexa strukturer, som t.ex. porösa material med genomgående porer av poly(?-kaprolakton-co-L-laktid) och poly(1,5-dioxepan-2-one-co-L-laktid) för vävnadsregenerering och sub-mikrometer mönstrad PCL har ytmodifierats med gasfasympning. Yttopografin på dessa materials var välbevarad efter ympning vilket indikerar på att det ympade lagret är mycket tunt. Vätbarheten av de ympade substraten ökade efter ympningen, speciellt för de porösa strukturerna. Hyaluronsyra kopplades kovalent till ett antal porösa filmer för att demonstrera konceptet av att ytterligare öka biokompatibiliteten genom att koppla bioaktiva grupper på de ympade substraten.En metod för att simultant ytmodifiera nedbrytbara polymerer både kemiskt och topografiskt, maskad gasfasympning, har utvecklats. Analyserna visade sub-mikrometer mönstrade förändringar i den kemiska ytsammansättningen och en ökad vätbarhet.Gasfasympnings påverkan på nedbrytningshastigheten in vitro har också undersökts. PLLA filmer funktionaliserades med VP, AAm och AA och bröts därefter ned i buffrad salinlösning under varierande tider. Resultaten visade en ändring av nedbrytningshastigheten med avseende på mekaniska egenskaper och viktsminskning. Resultaten visade även att de ympade kedjorna fanns kvar på ytan efter 154 dagars nedbrytning, vilket verifierar att det ympade lagren var kovalent bundna till ytan.