تحضير وتقييم البطانة اللينة لتعويضات مقبس فوق الركبة للأطراف الصناعية

الباحث

هاجر عبد الصمد محمد علي مهدي

المشرف

محمد حمزة المعموري - اسراء علي حسين

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة البوليمر والصناعات البتروكيمياوية

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Prosthetic socket liner;Interpenetrating polymer network;Chitosan;Antibacterial activity

تكون الأطراف الصناعية السفلية على ثلاثة أنواع: فوق الركبة ، من خلال الركبة وتحت الركبة. يتكون طرف فوق الركبة من عدة أجزاء ويعتبر المقبس (التجويف) من أهم هذه الأجزاء والذي يحتاج بدوره إلى بطانة داخلية تعمل على تثبيته بالجزء المبتور وتمنع الاحتكاك المباشر بينه وبين الجلد مما يحول بالتالي من نمو العفن في هذه المنطقة. للقيام بوظائفها الحساسة هذه, فتحتاج البطانة إلى تحسين خصائصها البيولوجية والميكانيكية, لذا يهدف العمل الحالي الى تحسين هذه الخواص وجعلها مناسبة للظروف المناخية القاسية في العراق والتي تتسبب بتعرق الطرف الصناعي مصحوبا بروائح كريهة. تم تكوين شبكات بوليمرية متداخلة (Interpenetrating Polymer Network; IPN) وذلك بإضافة سائل البولي يوريثان ((PU resin الى سائل مطاط السليكون ((SiR resin وبوجود المصلدات المناسبة لكل منهما. أضيف البولي يوريثان بعدة نسب وزنية (10 ، 15 ، 20 ، 25 ، 30 و35٪) وبعد اختيار الخليط الافضل, تم اضافة مسحوق الشيتوزان النانوي بنسب 3% وزناً بغية اكسابه خواص مقاومة للبكتريا. امعاناً في زيادة كفاءة مقاومة البكتريا لأسطح الشبكات البوليمرية هذه, فقد تم طلاءها بطبقة من الشيتوزان واستخدمت مادة CPTES لربط الطلاء. تم إجراء العديد من الاختبارات مثل مطيافية فورييه بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) , تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) , مجهر المسح الإلكتروني (SEM) , مجهر القوى الذرية (AFM) والتحليل الحراري الوزني (TGA) اضافة الى الاختبارات الميكانيكية ( الشد, الكلال, الارتدادية , معامل المرونة و الاستطالة), كما تم حساب الوزن النوعي وامتصاصية الماء. لرصد مدى تغير خصائص السطح بعد الطلاء, فقد اجريت اختبارات زاوية التلامس والمقاومة المايكروبية لنوعين من البكتيريا وهما Staphylococcus و Pseudomonas كما وظفت تقنية Microtiter Plate Assay لدراسة تكون الاغشية الحيوية. أظهرت النتائج الـ FTIR عدم وجود تفاعل كيميائي بين SiR وPU فيما أظهرت نتائج الـ XRD حصول زياده في الـ crystallite size من20.06 الى 26.51 عند (2θ=12º) , كما ان نتائج الـ SEM أظهرت عدم امتزاجية الخلائط البوليمرية هذه. أوضحت نتائج الـ AFM زيادة في المسامية وانخفاضاً في الخشونة ، في حين بين اختبار ال TGA (مع (DTG ان الشبكات البوليمرية تتحلل عند 420 درجة مئوية مصحوبة بفقدان وزني يصل الى 46.29٪. بينت النتائج ان طبقة طلاء الشيتوزان قد قللت من قيمة زاوية التلامس من 80.989º الى63.523º ومنعت تكوين نوعي البكتريا المذكورين انفاً فيما زادت قابلية امتصاص الماء بنسبة 6.8٪ مما يعني زيادة امتصاص التعرق والحد من ظهور الروائح المحرجة للمرضى في اشهر الصيف اللاهبة. أظهرت الاختبارات الميكانيكية حصول زيادة في الصلابة بمقدار 60%, بينما الزيادة حاصلة لمعامل المرونة بنسية 40% مع زيادة نسبة البولي يوريثان في شبكة البوليمر المتداخلة، وعند نسبة 20٪ بولي يوريثان زادت قدرة التخميد و قلت الخواص الميكانيكية من حيث إجهاد الشد, الاستطالة والكلال . أظهرت نتائج الفحص المضادة للبكتيريا أن كلا من SiR و IPN ليس لهما قدرات على مقاومة نمو البكتريا، في حين أن الخليط الثلاثي المغطى بمحلول الشيتوزان لديه قدرة جيدة خاصة ضد الكائنات الحية الدقيقة Pseudomonas ومدة الغمرفي محلول (CPTES/acetone) لمدة 30 دقيقة أعطت أفضل النتائج (منطقة تثبيط 10.5 مم وكفاءة تثبيط 42.8٪ مقابل 8.3. مم و 38٪ على التوالي). أظهرت نتائج تكوين الأغشية الحيوية أن الكائنات الدقيقة الزائفة (G-ve) لديها ميل أقل (أفضل) من المكورات العنقودية (G+ve) لتشكيل هذا الفيلم. وكانت أكفأ عينة في تكوين الأغشية الحيوية هي العينة المطلية التي تم غمرها لمدة 30 دقيقة ، حيث أن (OD) Optical Density يبلغ 0.089 نانومتر.

Lower limb prostheses have three types: above the knee, through the knee and below the knee. The limb above the knee consists of several parts, one of the most important of these parts is the socket, which in turn needs an inner lining that works to stabilize the socket with the amputated part and prevents direct friction between the socket and the skin as well as prevent putrefaction growth. This lining needs to improve its biological and mechanical properties. So the purpose of this work is to make a socket lining for amputees that will be able to withstand the weather in Iraq, which usually causes the prosthesis to sweat, accompanied by an unpleasant odor. In this work, a polymeric socket lining was manufactured in three stages. In first stage, an Interpenetrating Polymer Network (IPN) was prepared from polyurethane (PU) resin and silicon rubber (SiR) resin and their own hardeners. In this stage, PU was added to the SiR with different weight ratios (0, 10, 15, 20, 25, 30 and 35). For PU, the ratio of hardener (isocyanate) to resin is 30:70, while for SiR it is 1.5:100. In the second stage, a tertiary blend where prepared by adding nano chitosan powder by 3 wt% to the previous IPN to improve its antibacterial ability. In the third stage, and for further improving of the antibacterial activity, the tertiary blend was covered by chitosan layer. To tightly connect this layer, Glutraldehyde and (3-chloropropyl) triethoxysilane (CPTES) cross-linker system was used. Several structural and physical tests were carried out, such as X-Ray diffraction (XRD), Infrared Fourier Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), wettability, Thermo gravimetric analysis (TGA), hardness, tensile strength, elastic modulus, elongation, fatigue, rebound resilience, specific gravity and water absorption. Also, the antibacterial activities against Staphylococcus aureus and Pseudomonas microorganisms were measured by two biological tests; Agar Well Diffusion method and biofilm formation assay. Characterization results showed that there was no chemical reaction between SiR and PU in the IPN, the crystallite size increased from 20.06 to 26.51 at 2θ=12º, the tertiary blend is immiscible. AFM test shown porosity increased and roughness decrease, TGA/DTG test shown that decomposition of the blend at 420ºC and weight loss about 46.29%. The chitosan layer reduces the contact angle from 80.989º to 63.523º. Physical results showed that the hardness increased by 60% and the elastic modulus by 40%. with the PU content and the maximum IPN damping occurred at 20% PU. Other mechanical properties in terms of tensile stress and fatigue life have been reduced. The water absorption capacity increased up to 6.8%, which means increased absorption of sweat and a reduction in the appearance of embarrassing odors for patients in the hot summer months. The antibacterial results showed that both SiR and the IPN have no abilities, while the tertiary blend has good ability especially against Pseudomonas microorganism and the 30 min immersed in (CPTES/acetone) solution gave the best results (inhibition zone of 10.5 mm and inhibition efficiency of 42.8% vs. 8.3mm and 38% respectively). Biofilm formation results showed that Pseudomonas (G-ve) microorganism have less tendency (better) than Staphylococcus (G+ve) to form this film. The best sample in privation biofilm formation is the coated sample which immersed for 3o min, since its OD is 0.089 nm.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب