Чернышов А.А

1.

Чернышов А.А. НМТб-221
Обзор мировых научных статей связанных с применением
углеродных нанотрубок в полимерных материалах на основе
полиинилового спирта для улучшения физико механических
характеристик

2.

Введение
Углеродные нанотрубки (УНТ) являются
уникальными наноматериалами, которые
оказывают значительное влияние на улучшение
свойств полимерных материалов. Их
применение в композитах набирает
популярность благодаря выдающимся
механическим, электрическим и тепловым
характеристикам.

3.

Свойства и применение УНТ
1. Улучшение механических свойств
Углеродные нанотрубки обладают исключительной прочностью на растяжение и
модулем упругости. Введение УНТ в полимеры, такие как эпоксидные смолы,
полиэтилен и полипропилен, способствует увеличению прочности материала на
разрыв, улучшению стойкости к образованию трещин и долговечности.
2. Высокая электропроводность
Благодаря делокализованной π-связи вдоль трубки, углеродные нанотрубки обладают
высокой электропроводностью. Это позволяет создавать электропроводящие
полимерные композиты, которые можно использовать в антистатических покрытиях,
для экранирования электромагнитного излучения и в качестве компонентов для гибкой
электроники.

4.

3. Высокая теплопроводность
УНТ демонстрируют высокую теплопроводность, что делает их идеальными
кандидатами для улучшения теплопроводности полимеров. Встраивание
углеродных нанотрубок в полимерные матрицы позволяет создавать материалы,
которые эффективнее рассеивают тепло.
4. Повышение стойкости к возгоранию
Полимеры на основе УНТ обладают повышенной стойкостью к возгоранию.
Добавление нанотрубок способствует снижению горючести полимерного
материала за счет изменения пути горения и образования защитного углеродного
слоя на поверхности при воздействии огня.
5. Лёгкость и экономичность
Одним из самых значительных преимуществ использования УНТ в полимерных
композитах является значительное снижение веса при улучшении или сохранении

5.

ДОПИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ
ПОЛИМЕРЫ – НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СТОМАТОЛОГИИ
В этой статье исследуется возможность улучшения свойств
быстротвердеющих пластмасс в стоматологии с помощью углеродных
нанотрубок (УНТ).

6.

Основные пункты статьи
1. Применение быстротвердеющих пластмасс: В
стоматологии эти пластмассы используются для
перебазировки и починки протезов, изготовления
ортодонтических аппаратов, временных протезов и
оттискных ложек, а также в качестве пломбировочных
материалов. Они имеют преимущество перед
пластмассами горячего отверждения в простоте
обработки и более точной фиксации в полости рта.

7.

2. Недостатки быстротвердеющих пластмасс: Главный
недостаток — высокое содержание остаточного мономера,
приводящее к выщелачиванию, старению и снижению
прочности, что сокращает срок службы ортодонтических
аппаратов.
3. Усиление пластмасс УНТ: Для улучшения свойств
рассматривается армирование УНТ, обладающими
высокими механическими характеристиками. Ключевым
является обеспечение хорошего взаимодействия между УНТ
и полимерной матрицей для эффективной передачи
нагрузки. Исследование показало возможность создания
устойчивых комплексов УНТ с мономерами различных
полимеров

8.

4. Цель исследования: Установить возможность
допирования быстротвердеющей пластмассы «Карбодент»
УНТ и изучить свойства полученных композитов. В
литературе отсутствуют данные по использованию
наночастиц для усиления быстротвердеющих пластмасс.
5. **Характеристики «Карбодент»: ** «Карбодент» —
композиционный пломбировочный материал на основе
акриловых сополимеров (метилметакрилат,
бутилметакрилат, метакриловая кислота), с минеральным
наполнителем (кварц, оксид цинка) и пероксидом бензоила

9.

6. Методы приготовления композитов: Рассматриваются
два принципа: растворение УНТ в полимерной матрице
(три способа описаны в статье) и ковалентное
встраивание УНТ в молекулы полимера. В статье также
описаны методы добавления УНТ к полимеру.
7. Результаты исследования: Созданы композиты
«Карбодент-УНТ» с различным содержанием УНТ
(0,005%, 0,01%, 0,02%, 0,03%). Увеличение содержания
УНТ изменяет цвет композита. Измерение
микротвердости показало значительное (в 2 раза при
0,005% УНТ и до 15 раз при большем содержании)
увеличение прочности материала.

10.

8. Заключение: Даже незначительное добавление УНТ
значительно повышает прочность «Карбодента», что улучшает
эксплуатационные характеристики. Композиты с УНТ могут быть
использованы в ортодонтии и для создания высокопрочных
пломб. Композиты с большим содержанием УНТ подходят для
протезов и ортодонтических аппаратов, где прочность важнее
эстетики.
Вид
полимерного
композитного
материала на
основе
пластмассы
«Карбодент» и
пломбы,
изготовленные
из этого
материала

11.

Углеродные нанотрубки и их полимерные композиты:
применение в тканевой инженерии
Статья посвящена применению углеродных нанотрубок в
нейрональной тканевой инженерии для восстановления
поврежденных нервов. Рассматриваются различные
подходы, включая создание композитных материалов с
биосовместимыми полимерами и 3D-печатные конструкции.

12.

Основные пункты статьи
1. Нейрональная тканевая инжерения
Восстановление поврежденных нервов является
сложной задачей, так как аксоны ограничены в
регенерации (до 5 мм), и требуется коаптация
(смыкание) поврежденных нервных окончаний.
УНТ обладают высокой электропроводностью и
прочностью, но их токсичность и сложность в
создании 3D-структур ограничивают прямое
применение. Поэтому используются композиты
УНТ с биосовместимыми полимерами.

13.

Исследования показывают успешное применение УНТ в композитах для
создания 2D-сеток/мембран и 3D-структур . Эти композиты улучшают
механические свойства и стимулируют рост нервных клеток.
Выравнивание УНТ в
полимерной матрице
повышает механические и
электрические свойства.
Электрические
самостимулируемые каналы
улучшают адгезию и
дифференцировку нервных
клеток. Электрическая
стимуляция в сочетании с
УНТ-усиленными каркасами
синергетически улучшает
рост нейритов

14.

2. Инженерия сердечной ткани
Инженерия сердечной ткани сталкивается с проблемой
неэффективности существующих методов лечения
повреждений миокарда, таких как хирургия, и генная
терапия, которые ограничены недостатком донорских
органов, низкой эффективностью и побочными
эффектами. Клеточная терапия также имеет свои
недостатки: низкая эффективность, выживаемость клеток
и иммуногенность. Для решения этих проблем
используются композитные материалы на основе
углеродных нанотрубок (УНТ) и биосовместимых
полимеров.

15.

УНТ улучшают как механические свойства
(прочность), так и электропроводность
биоматериалов, что необходимо для
имитации свойств нативной сердечной
ткани, поскольку чистые полимеры часто
недостаточно прочны и не обладают
достаточной электропроводностью.
Многочисленные исследования
демонстрируют улучшение клеточной
адгезии, пролиферации и дифференцировки
кардиомиоцитов при использовании
композитов УНТ с различными полимерами,
такими как PNIPAAm, PCL, PLGA, коллаген,
GelMA, ПВС/хитозан, и желатин-хитозан.
Схематическое изображение, иллюстрирующее влияние композитного
субстрата CNT на улучшение сборки интеркалированного диска

16.

3. Инженерия костной ткани с использованием
углеродных нанотрубок (УНТ)
Инженерия костной ткани сталкивается с проблемой
неэффективного лечения значительных повреждений
кости (более 5 мм), где самовосстановление
невозможно. Существующие методы, такие как ауто-,
алло- и ксенотрансплантаты, имеют свои
ограничения: ограниченный доступ к материалу, риск
отторжения и передачи заболеваний.
Альтернативным решением являются синтетические
костные каркасы, усиленные углеродными
нанотрубками (УНТ).

17.

УНТ обладают пьезоэлектрическими свойствами,
стимулирующими регенерацию костной ткани.
Исследования демонстрируют эффективность
УНТ в композитах с различными
биоматериалами: биокерамикой (гидроксиапатит,
биостекло), улучшая прочность и
остеокондуктивность, хотя высокая концентрация
УНТ может быть цитотоксичной; и
биосовместимыми полимерами, повышая
механические свойства и биосовместимость.
Пористые структуры необходимы для
эффективной регенерации.

18.

Результаты исследований показывают, что УНТ улучшают механические
свойства, стимулируют клеточную пролиферацию и остеогенную
дифференцировку, способствуя образованию новой костной ткани.
СЭМ-изображения композитных микросфер SWCNT/PLAGA; флуоресцентные изображения, показывающие
выживание клеток на 21-й день

19.

Заключение
Хотя УНТ становятся привлекательными наноматериалами,
выступающими в качестве армирующих наполнителей, в
сочетании с биосовместимыми полимерными материалами и
широко используемыми в инженерии нервной, сердечной и
костной тканей, все еще сохраняется ряд серьезных
ограничений, и необходимы дальнейшие разработки для
глубокого продвижения перевода УНТ в приложения
тканевой инженерии и обеспечения долгосрочного
клинического успеха.