Water swollen polymer networks, gen

Water swollen polymer networks, generally referred to as
hydrogels, have received a great deal of attention for a wide variety
of biomedical applications such as tissue engineering, cell encapsulation,
wound dressing and drug delivery [1]. The hydrophilic
polymer network of hydrogels allows a high water content similar
to natural tissues. Their swelling properties, as well as their
biocompatibility, makes hydrogels ideal candidate materials for the
repair and regeneration of soft tissues.Application of hydrogels as load-bearing components is often
limited by their mechanical properties. Accordingly, a special
emphasis is given in the literature to the synthesis of hydrogels
with enhanced mechanical performance [2e4]. It iswell recognized
that the stiffness of the polymer networks can be tailored with the
cross-link density. Such an approach however results in an inverse
proportionality between stiffness and toughness as described by
the LakeeThomas model [5].Most methods developed to increase hydrogels' stiffness and
toughness simultaneously require a chemical modification of the
polymer and/or synthesis with several steps. This complexity in
hydrogel synthesis is a drawback in cases where in situ formation of
the hydrogel is required, such as injectable implants and cell
seeding for cell encapsulations applications.
Designing a hybrid hydrogel is an effective approach to address
the aforementioned issue while keeping a simple and fast processing
routes. Yet, such a design clearly involves the choice of
material components, their scale and shape. On this matter, the
concept of composite hydrogels reinforced with an interpenetrated
phase is introduced as a promising solution [6e9].Cellulose nanofibre mats offer a great potential as reinforcement
phase in hydrogel composites due to their large surface-to-volume
ratio, high stiffness and strength. Introduction of a cellulose
nanofibre in a covalently cross-linked polymer network can create
physical entanglements of the cellulose fibres and the polymeric
chains. Hence, the hydrophilicity of the cellulose fibres helps to
keep the hydrogel's high equilibrium water content in the resulted
composite. The integration of the cellulose fibres in the hydrogel is
achieved either through the irreversible physical interactions or
functionalization of the cellulose fibres enabling covalent crosslinking
to the polymeric network.
Although nanofibre cellulose as reinforcement in polymer matrix
composites was investigated [10,11], the use of nanofibre cellulose
in hydrogels [12] and the impact of nanofibre cellulose on the
processing of hydrogels received few attention [13,14]. A detailed
study linking material properties and material processing for such
hybrid materials is still lacking.
In this work, the influence of nanofibrillated cellulose (NFC)
addition to the photopolymerizable poly(ethylene glycol) dimethacrylate
(PEGDM) hydrogel precursors of two different molecular
weights is investigated. PEGDM was chosen as a matrix of the
composite hydrogel due to its biocompatibility, tuneable properties
and rapid photo curing [15]. Characterization of NFC addition to
such a photopolymerizable hydrogel precursor substantially requires
the assessment of the following aspects:
1.1. Processability of the precursor solution
An increase in the concentration of reinforcement in the polymeric
precursor results in a change in the viscosity of the solution.
The latter, as a key processing parameter affects the dispersion of the
ingredients and consequently the homogeneity of the polymerized
hydrogel. Furthermore, potential biomedical applications, such as
the replacement of intervertebral disc tissue, often involve injection
of the precursor and therefore require a lowviscosity of the solution.
1.2. Kinetics of photo-polymerization
The interaction of the precursor solution and the incident radiation
can be altered by the presence of fillers. The additional
filler-phase scatters and absorbs light and also changes diffusion
kinetics of the reacting species.

Results (Thai) 1:

น้ำเครือข่ายพอลิเมอร์บวม โดยทั่วไปเรียกว่าhydrogels ได้รับการจัดการดีของความสนใจที่หลากหลายของงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เซลล์ encapsulation ชีวการแพทย์แผลส่งแป้งและยาเสพติด [1] การน้ำเครือข่ายพอลิเมอร์ของ hydrogels ช่วยให้ปริมาณน้ำมากคล้ายเนื้อเยื่อธรรมชาติ คุณสมบัติบวม เป็นของพวกเขาทำให้ biocompatibility, hydrogels วัสดุผู้สมัครที่เหมาะสำหรับการซ่อมแซมและฟื้นฟูของเนื้อเยื่ออ่อน แอพลิเคชันของ hydrogels เป็นส่วนประกอบน้ำหนักมักจะเป็นจำกัดคุณสมบัติทางกล ตามลำดับ พิเศษให้เน้นในวรรณคดีเพื่อการสังเคราะห์ hydrogelsพร้อมเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกล [2e4] มัน iswell ที่รู้จักที่ความแข็งแกร่งของเครือข่ายพอลิเมอร์ด้วย การความหนาแน่นของลิงก์ข้าม วิธีการดังกล่าวอย่างไรก็ตามผลการผกผันสัดส่วนระหว่างความแข็งและความเหนียวตามที่อธิบายไว้โดยรุ่น LakeeThomas [5] ส่วนใหญ่วิธีพัฒนาเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของ hydrogels และความเหนียวพร้อมกันต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของการพอลิเมอร์และการสังเคราะห์ มีหลายขั้นตอน ความซับซ้อนในการสังเคราะห์ hydrogel เป็นในกรณีอยู่ในแหล่งกำเนิดก่อตัวของhydrogel ถูกต้อง เช่นฉีดเทียมและเซลล์เพาะเซลล์ encapsulations งานออกแบบ hydrogel เป็นไฮบริเป็นวิธีมีประสิทธิภาพที่อยู่ปัญหาดังกล่าวในขณะที่เก็บการประมวลผลง่าย และรวดเร็วเส้นทาง ยัง การออกแบบอย่างชัดเจนที่เกี่ยวข้องกับทางเลือกของส่วนประกอบวัสดุ ขนาด และรูปร่างของพวกเขา ในเรื่องนี้ การแนวคิดของคอมโพสิต hydrogels เสริม ด้วยที่ interpenetratedขั้นตอนนำมาใช้เป็นการแก้ไขปัญหาสัญญา [6e9] Mats nanofibre เซลลูโลสมีศักยภาพดีเป็นการเสริมแรงเฟสในคอมโพสิต hydrogel เนื่องจากปริมาณของพวกเขาขนาดใหญ่พื้นผิวเพื่อ-อัตราส่วน ความฝืดสูง และความแข็งแรง แนะนำเป็นเซลลูโลสสามารถสร้าง nanofibre ในเครือข่ายด้วยครอสลิงค์โพลิเมอร์กีดขวางทางกายภาพของเส้นใยเซลลูโลสและการดัดโซ่ ดังนั้น ช่วย hydrophilicity ใยเซลลูโลสให้ปริมาณน้ำสูงสมดุลของ hydrogel สาเหตุหลักมาจากคอมโพสิต เป็นการรวมกลุ่มของเส้นใยเซลลูโลสใน hydrogelประสบความสำเร็จผ่านการโต้ตอบทางกายภาพกลับไม่ได้ หรือfunctionalization ใยเซลลูโลสที่ช่วย crosslinking โควาเลนต์กับเครือข่ายแบบโพลีเมอร์แม้ว่า nanofibre เซลลูโลสเป็นการเสริมแรงในพอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิตถูกสอบสวน [10,11] , การใช้เซลลูโลส nanofibreใน hydrogels [12] และผลกระทบของเซลลูโลส nanofibre ในการการประมวลผลของ hydrogels ได้รับความสนใจน้อย [13,14] มีรายละเอียดศึกษาคุณสมบัติของวัสดุและวัสดุแปรรูปดังกล่าวยังขาดวัสดุผสมในงานนี้ อิทธิพลของ nanofibrillated เซลลูโลส (NFC)นอกเหนือจากการ photopolymerizable dimethacrylate โพลี (เอทิลีนไกลคอล)กระตุ้น hydrogel (PEGDM) แตกต่างกันสองโมเลกุลเป็นการตรวจสอบน้ำหนัก PEGDM ถูกเลือกให้เป็นเมทริกซ์ของการคอมโพสิต hydrogel เนื่องจาก biocompatibility ของ ที่พัก tuneable แห่งและบ่มอย่างรวดเร็วภาพ [15] จำแนกลักษณะของ NFC นอกเช่น photopolymerizable hydrogel สารตั้งต้นต้องการอย่างมากการประเมินความเสี่ยงด้านต่อไปนี้:1.1. เชิงของการแก้ปัญหาสารตั้งต้นการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของการเสริมแรงในการดัดผลสารตั้งต้นในการเปลี่ยนแปลงความหนืดของการแก้ปัญหาหลัง เป็นพารามิเตอร์การประมวลผลที่สำคัญมีผลต่อการกระจายตัวของการส่วนผสม และผล homogeneity ของการ polymerizedhydrogel นอกจากนี้ การใช้งานชีวการแพทย์ เช่นการแทนที่ของเนื้อเยื่อหมอนกระดูก มักจะเกี่ยวข้องกับการฉีดของสารตั้งต้น และดังนั้นจึง จำเป็นต้อง lowviscosity ของการแก้ปัญหา1.2. จลนพลศาสตร์ของจำนวนภาพการโต้ตอบของการแก้ปัญหาสารตั้งต้นและรังสีตกกระทบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสถานะของสาร เพิ่มเติมฟิลเลอร์เฟส scatters และดูดซับแสง และยัง เปลี่ยนแปลงการกระจายจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาชนิด

Results (Thai) 2:

น้ำบวมเครือข่ายลิเมอร์โดยทั่วไปจะเรียกว่า
ไฮโดรเจล, ได้รับการจัดการที่ดีของความสนใจที่หลากหลาย
ของการใช้งานด้านชีวการแพทย์เช่นวิศวกรรมเนื้อเยื่อห่อหุ้มเซลล์
แผลและการส่งมอบยาเสพติด [1] hydrophilic
เครือข่ายลิเมอร์ไฮโดรเจลช่วยให้ปริมาณน้ำสูงคล้าย
กับเนื้อเยื่อธรรมชาติ คุณสมบัติบวมของพวกเขาเช่นเดียวกับพวกเขา
กันได้ทางชีวภาพทำให้ไฮโดรเจลวัสดุที่ผู้สมัครที่เหมาะสำหรับ
การซ่อมแซมและฟื้นฟู tissues.Application อ่อนของไฮโดรเจลเป็นส่วนประกอบน้ำหนักมักจะถูก
จำกัด ด้วยคุณสมบัติทางกลของพวกเขา ดังนั้นพิเศษ
เน้นที่จะได้รับในวรรณคดีเพื่อการสังเคราะห์ไฮโดรเจ
กับการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรกล [2e4] มัน iswell ได้รับการยอมรับ
ว่าความแข็งของเครือข่ายลิเมอร์ที่สามารถปรับให้เหมาะสมกับ
ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้าม วิธีการดังกล่าวอย่างไรก็ตามผลในการผกผัน
สัดส่วนระหว่างความแข็งและความเหนียวตามที่อธิบาย
รูปแบบ LakeeThomas [5] วิธี .Most การพัฒนาเพื่อเพิ่มความแข็งไฮโดรเจลและ
ความเหนียวพร้อมกันจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของ
พอลิเมอและ / หรือการสังเคราะห์สารที่มีหลายขั้นตอน ความซับซ้อนในการ
สังเคราะห์ไฮโดรเจลเป็นอุปสรรคในกรณีที่ในการสร้างแหล่งกำเนิดของ
ไฮโดรเจลที่จำเป็นเช่นการปลูกถ่ายฉีดเซลล์
เพาะสำหรับการใช้งานมือถือ encapsulations.
การออกแบบไฮโดรเจลไฮบริดเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพเพื่อแก้ไข
ปัญหาดังกล่าวขณะที่การรักษาง่ายและ ประมวลผลที่รวดเร็ว
เส้นทาง แต่เช่นการออกแบบอย่างชัดเจนที่เกี่ยวข้องกับทางเลือกของ
ส่วนประกอบวัสดุขนาดและรูปร่างของพวกเขา เกี่ยวกับเรื่องนี้
แนวคิดของไฮโดรเจลคอมโพสิตเสริมกับ interpenetrated
เฟสแนะนำว่าเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่มีแนวโน้ม [6e9] .Cellulose เสื่อ nanofibre มีศักยภาพที่ดีเช่นการเสริมแรง
ในระยะคอมโพสิตไฮโดรเจลเนื่องจากพื้นสู่ปริมาณมากของพวกเขา
อัตราส่วนความมั่นคงสูง และความแข็งแรง การแนะนำของเซลลูโลส
nanofibre ในเครือข่ายลิเมอร์โควาเลนต์ cross-linked สามารถสร้าง
entanglements ทางกายภาพของเส้นใยเซลลูโลสและพอลิเมอ
โซ่ ดังนั้นความชอบน้ำของเส้นใยเซลลูโลสจะช่วย
ให้ปริมาณน้ำสูงสมดุลไฮโดรเจลในการได้ผล
คอมโพสิต บูรณาการของเส้นใยเซลลูโลสในไฮโดรเจลจะ
ประสบความสำเร็จทั้งผ่านการปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพกลับไม่ได้หรือ
หมู่ฟังก์ชันของเส้นใยเซลลูโลสช่วยให้การเชื่อมขวางโควาเลนต์
ไปยังเครือข่ายพอลิเมอ.
แม้ว่า nanofibre เซลลูโลสเป็นการเสริมแรงในพอลิเมอเมทริกซ์
คอมโพสิตถูกตรวจสอบ [10,11] การใช้งาน เซลลูโลส nanofibre
ในไฮโดรเจล [12] และผลกระทบของ nanofibre เซลลูโลสในการ
ประมวลผลของไฮโดรเจลที่ได้รับความสนใจไม่กี่ [13,14] รายละเอียด
การศึกษาการเชื่อมโยงคุณสมบัติของวัสดุและการประมวลผลวัสดุสำหรับเช่น
วัสดุไฮบริดยังขาด.
ในงานนี้อิทธิพลของเซลลูโลส nanofibrillated นี้ (NFC)
นอกจากนี้ยังมีโพลี photopolymerizable (เอทิลีนไกลคอล) เม
(PEGDM) สารตั้งต้นของไฮโดรเจลของทั้งสองโมเลกุลที่แตกต่างกัน
น้ำหนักคือ การตรวจสอบ PEGDM ได้รับเลือกเป็นเมทริกซ์ของการ
ไฮโดรเจลคอมโพสิตเนื่องจากการกันได้ทางชีวภาพของคุณสมบัติ tuneable
และภาพถ่ายอย่างรวดเร็วบ่ม [15] นอกจากนี้ลักษณะของ NFC เพื่อ
การดังกล่าวเป็นสารตั้งต้นไฮโดรเจล photopolymerizable อย่างมีนัยสำคัญต้องมี
การประเมินผลในด้านต่อไปนี้:
1.1 กระบวนการผลิตของการแก้ปัญหาสารตั้งต้น
การเพิ่มความเข้มข้นของการเสริมแรงในพอลิเมอ
ผลการสารตั้งต้นในการเปลี่ยนแปลงความหนืดของการแก้ปัญหา.
หลังเป็นพารามิเตอร์การประมวลผลที่สำคัญส่งผลกระทบต่อการกระจายตัวของ
ส่วนผสมและทำให้มีความเป็นเนื้อเดียวกันของ polymerized
ไฮโดรเจล นอกจากนี้การใช้งานด้านชีวการแพทย์ที่มีศักยภาพเช่น
การทดแทนของเนื้อเยื่อ intervertebral ดิสก์ที่มักจะเกี่ยวข้องกับการฉีด
ของสารตั้งต้นและดังนั้นจึงจำเป็นต้อง lowviscosity ของการแก้ปัญหา.
1.2 จลนศาสตร์ของพอลิเมอภาพ
การทำงานร่วมกันของการแก้ปัญหาสารตั้งต้นและการฉายรังสีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น
สามารถแก้ไขได้โดยการปรากฏตัวของฟิลเลอร์ เพิ่มเติม
สหภาพแรงงานฟิลเลอร์เฟสและดูดซับแสงและยังมีการเปลี่ยนแปลงการแพร่
จลนศาสตร์ของสายพันธุ์ปฏิกิริยา