«Это – увлекательное открытие с точки зрения фундаментальной науки, в которой мы нашли новую фазу полимера и определили метод для стимулирования его», сказала Эдит Матиовиц, преподаватель медицинской науки и разработки в Брауне. «С точки зрения заявлений у полимера, с которым мы работали в этом исследовании, есть много использования, и мы верим свойствам, которые мы обнаружили, теперь позволит нам делать его лучше».Результаты изданы в журнале Polymer.
PLA – полупрозрачный материал, означающие части молекулярной структуры материала заказаны в кристаллы, в то время как остальное приведено в беспорядок или аморфное, как стекло. Работа предыдущих исследователей показала, что рассмотрение PLA с теплом могло увеличить прозрачную косметику материала, которая могла помочь увеличить ее силу. Исследователи в лаборатории Матиовица, во главе с докторантом и американским морским ветераном Кристофером Бейкером, требуемым, чтобы видеть, добавляя давление на процесс лечения, далее влияли бы на структуру материала.
Пекарь рассматривал образцы PLA под множеством различных условий температуры и давления для переменного количества времени. Давления колебались от 2 000 до 20 000 фунтов за квадратный дюйм. Температуры, используемые для лечения, были выше, ниже и почти равняются температуре стеклования для PLA – температура в который аморфные части существенного перехода от тела до эластичного.Пекарь показал, что лечение увеличило сумму прозрачной области в материале, но было другое более удивительное открытие.
При более высоких температурах и давлениях, аморфные части материала стали двоякопреломляющими, означая, что они сгибают свет по-другому в зависимости от того, как свет поляризован. Это – индикатор существенного структурного изменения в аморфных частях материала.
Вообще говоря, двупреломление – собственность, найденная в прозрачных материалах, так видя, что это в аморфных областях PLA было удивление. «Мы не ожидали, что у него будут такие свойства», сказал Матиовиц. «Таким образом видеть его в аморфной фазе было действительно удивительно».Пекарь тогда использовал несколько методов, чтобы далее характеризовать, как аморфные регионы изменились. Используя названную дифракцию рентгена техники, он показал, что берега полимера в некоторых аморфных разделах стали существенно более заказанными.
«Берега полимера обычно – запутанный беспорядок», сказал Бейкер. «Но мы нашли, когда мы обработали материал, что аморфный регион стал менее запутанным и намного больше ориентированным в конкретном направлении».Далее тепловой анализ показал, что у более заказанных разделов была более высокая температура стеклования.
В целом аморфные материалы с более высокими температурами стеклования ухудшаются по значительно более медленным ставкам.Новая аморфная фаза, объединенная с полным увеличением кристалличности в рассматриваемых образцах, могла иметь значительные последствия для механических свойств материала, сказали исследователи.
Более высокая кристалличность могла сделать его более сильным, в то время как более заказанные аморфные разделы могли заставить его продлиться дольше. Тот более медленный темп деградации мог быть особенно полезным в медицинском применении, области, на которой специализируется лаборатория Матиовица.Например, PLA используется в качестве покрытия для таблеток выпуска времени и вживляемых систем доставки лекарственных средств.
Если уровнем, по которому ухудшается PLA, можно управлять, уровень, по которому это поставляет препарат, может быть изменен. Есть также интерес к использованию PLA для пластин и вворачивает используемый, чтобы стабилизировать сломанные кости. Преимущество для внедрений PLA состоит в том, что они ухудшаются со временем, таким образом, пациент не нуждался бы во второй операции, чтобы удалить их.
PLA может ухудшиться слишком быстро для некоторых из этих заявлений, но если эта новая фаза полимера замедляет деградацию, это может стать лучшим выбором.«Теперь, когда мы показали, что можем намеренно вызвать эту фазу, мы думаем, что это могло быть очень полезно многими различными способами», сказал Матиовиц.
Исследователи планируют больше исследования, нацеленного на определение количества изменений в свойствах материала, а также исследовании, может ли эта фаза быть вызвана в других полупрозрачных материалах.